压力容器设计的常见问题与解决措施

赵朋朋

滨州市耀华工程设计有限公司 山东滨州 256600

1 压力容器特点概述

1.1 压力容器安全系数高

压力容器作为特种设备，主要应用于高温、高压、深冷以及腐蚀性环境之中，由于涉及到的生产原来大多具备易燃、易爆的化学性质，要求生产企业在设计、制造的过程中，需要强调压力容器的安全性，尽量避免生产、使用过程中发生突发事故，造成生命财产损失。

基于这种实际，在压力容器生产设计环节需要，从实际出发，严格遵循相关政策法律法规，规范设计、生产行为，以保证压力容器的安全性，从源头上避免安全事故的发生。

1.2 压力容器专业性较强

与其他设备不同，压力容器设计、制造环节有着较强的专业性，涉及到多个学科领域。通过冶金、力学、机械加工以及自动化等相关理论的高效使用，确保压力容器可以较好地适应不同场景的使用需求，以保证压力容器的耐久性。这种特点要求相关企业以及工作人员，严格遵循相关产品设计原则，依托各类专业技术手段，理顺加工制造流程，确保设计、制造各项工作得到顺利开展。

尤其是考虑到压力容器的用途多元，对操作压力、温度环境等较为敏感，随着压力容器结构设计的日益复杂，设计、制造等环节，工作人员往往面临较大的压力，依托专业化知识与技术，有效处理各类问题，确保压力容器作用的充分发挥。

2 压力容器设计制造典型问题分析

2.1 压力容器选材不合理

压力容器在设计制造工作开展之前，为从源头上进行质量问题的把控，工作人员需要结合压力容器的使用场景，对压力容器的材料开展选型工作，避免材料选用不合理，造成压力容器质量问题的发生。例如部分工作人员在压力容器设计制造过程中，由于对其使用场景、使用目标把握不清，材料性质评估不明，导致工作人员没有能够按照相关技术规范以及压力容器的使用要求，对材料进行针对性选择，这种情况如果没有得到妥善基础，势必引发压力容器在设计、加工环节出现各类问题，增加使用风险[1]。

2.2 压力容器设计不符标准

在压力容器设计过程中，设计工作者并没有遵循压力容器设计控制系统的规章制度，并且设计人员对压力容器的设计缺少了解，难以熟悉压力容器本身的安装、维护、操作以及质量管控等。另外，设计人员自身的业务水平过低，也会直接影响整个压力容器的最终质量，对此，需要对该情况进行自主整治，减少或消除压力容器设计控制系统设计不合规导致的其他不良现象。

2.3 压力容器法兰设计缺陷

压力容器在设计与制造过程中，暴露出法兰设计缺陷，尤其在法兰结构的尺寸以及强度等方面存在较为明显的问题，比如选择的法兰压力等级较低，螺栓载荷过大或者过小等问题。从过往经验来看，压力容器法兰结构的安全性与稳定性，对于整个压力容器的实用性有着深远影响。例如部分工作人员在压力容器法兰设计环节，没有严格按照技术指标，对法兰尺寸做出针对性的细化调整，导致部分法兰在设计过程中，出现法兰与压力容器匹配度较低的情况。这种情况的发生，无疑使得压力容器整体结构出现下降的趋势。在高温、高压等极端环境下，法兰极易发生破损、变形、泄露等问题，进而诱发整个压力容器结构问题的发生。

3 压力容器设计举措

3.1 规范压力容器热处理流程

在压力容器的设计过程中，热处理是压力容器设计中比较常处理的问题，该过程必须规范且合规，需要专注于设计的方方面面，为提升热处理效果提供前提条件，且需要针对性地引进标准化工艺，结合不同施工细节进行工艺完善。相关实践表明，设计厚度为20mm、直径400mm的低合金钢或碳素钢可作为无缝钢管材料。即使低合金钢满足设计需求，还是会影响压力容器的不同功能以及应用效果，如果未及时对其进行处理，会导致结果出现较大的偏差。例如，钢板冷轧后的晶粒变形和破坏等情况。材料冷却之后，还需要提升钢的强度和硬度，改善材料的延展性，完善钢板材料的机械性能，为压力容器的安全性以及稳定性提供良好保证[2]。

3.2 选择高质量的原材料

在压力容器的设计过程中，设计工作人员应选择耐热性和焊接功能较强的材料，以提高压力容器结构的封闭性以及强度为主要目标。若某种材料的指标都符合要求，在其投入使用时，还要优化容器的安全性指标，确保材料应用的稳定性。选择原材料时，需要与采购人员进行商讨，选择具备资质的供应商，对产品抽样调查，对样品进行评估，为后续选择供应商提供依据。除此之外，供应商的材料到货之后，还需要专业人员对其进行清查，对于无用的材料进行退换货处理，避免其出现在工程施工现场中，并限定供货人员将材料在规定的时间内替换成功。

3.3 压力容器寿命的有效设计

在压力容器寿命设计过程中，设计制造人员需要从实际出发，真正认识到压力容器使用寿命设计的有效性，科学界定压力容器使用寿命的数值。将寿命数值作为标准，融入到压力容器设计制造各个环节，确保压力容器质量的提升，减少故障的发生。在完成压力容器寿命设计工作之后，设计制造人员需要充分考量评估设计制造标准、个人经验、技术能力等相关要素，立足于压力容器的使用场景，在完成原材料选型工作后，充分借助计算机技术对压力容器设计方案作出必要的评估，针对性地完成压力容器设计方案的细化调整，以确保压力容器寿命设计更加符合预期[3]。

4 结语

现阶段，压力容器作为特种设备，广泛应用于工业生产、社会生活等诸多领域，在实际使用过程中，势必需要相关企业从实际出发，立足于每台压力容器特点，通过对典型问题的深入探讨，尝试建立健全压力容器设计制造体系，带动压力容器设计制造产业的升级。