压力容器设计制造中的典型问题及对策

杨玲玲

（江苏中圣压力容器装备制造有限公司，江苏 南京 211100）

压力容器广泛用于科学研究以及工业和军事行业，因此，压力容器设计的质量在一定程度上决定了压力容器的工作特性。但是，由于压力容器在使用过程中会受到各种外部因素的影响，因此设计时应特别注意制造过程，以免影响产品的性能。文章分析并讨论了压力容器设计和制造中的常见问题和解决方案。

1 压力容器的主要特点

1.1 压力容器具有很高的安全要求

压力容器与其他容器的主要不同之处在于，它主要用于特种设备，并且经常在高温，高压，低温和低压等各种特殊环境中使用。像易燃易爆的液化气体和非常危险的化学介质一样，它们中的大多数都容纳在压力容器中，如果发生故障，不仅会导致重大的经济损失，而且在严重的情况下会出现很多的人员伤亡。因此，在设计和制造的过程中，首先要坚持安全原则，要遵守国家的有关法律法规，严格监控制造过程，有效提高压力容器使用的安全性和可靠性。

1.2 压力容器的设计和制造专业性强

与一般工业生产设备的设计和制造相比，压力容器的设计和制造具有很强的专业性，设计和制造过程涉及各种专业领域和技术。例如，不但需要冶金工业、机械和机械加工方面的知识，还需要自动化，化学保护，质量控制，甚至计算机软件的操作和开发技能方面的知识和技能。任何一个缺点都会影响压力容器的设计和制造，并且需要从事压力容器的设计和制造的技术人员通常需要具有更专业的技术知识、经验，并熟练地将各种法律、法规和产品标准应用于实际工作，积极沟通并相互协调，以确保最终设计和制造产品的压力容器的安全性和可靠性。

1.3 压力容器产品的各种结构

压力容器的工作介质具有不同的特点和不同的工艺单元，相应的操作压力和温度也就不同。随着科学技术的不断进步和创新，经常会出现高温和高压等复杂情况。因此，压力容器产品结构已经变得更加多样化，以有效应对许多困难的环境条件。示例：热交换器，反应器等这些是压力容器产品的结构。在设计和制造过程中，设计人员充分了解结构设计的基本原理，并采用合理的结构设计体系，以确保提高产品结构的安全性能和正常使用中压力容器的安全性，必须要先保证产品的安全性能。

2 压力容器设计与制造中的典型问题

2.1 设计师由于多种因素而缺乏灵活性

作为压力容器设计和制造的主要执行者，设计和制造人员的专业水平会在一定程度上影响压力容器设计的质量。但是，由于许多因素，设计人员通常在设计过程中无法大展身手，这也影响了压力容器设计和制造活动的顺利进行。例如：在成本控制的影响下，压力容器的建造水平无法得到有效提高，因为设计人员只能在有限的成本范围内选择合适的建筑材料，此外，国家颁布了许多有关压力容器设计和制造的法律法规，为设计人员提供了更多的外部约束，导致设计人员在设计时使用的灵活性降低，所以就缺乏了灵活性，无法变通[1]。

2.2 开发人员没有风险评估经验，无法有效评估潜在风险

风险评估的概念在中国的引入比较晚，《2009年固定压力容器安全安全条例》的第一版提出“III类压力容器在设计过程中会带来风险，包括主要的故障模式和风险管理评估报告”。到目前为止，设计人员对风险管理和控制设计的了解还很有限，并且在确定设计风险管控意识方面缺乏设计经验，因此了解风险管理仍然是风险评估报告的基础，并且对于大多数风险评估报告都缺乏实际的指导意义。

2.3 对材料更换的理解不充分，间接影响了产品质量

所用材料的质量在一定程度上决定了压力容器的性能，但是在购买正确的制造材料时，通常会受到成本控制的影响。有些公司为了眼前利益，更喜欢使用低质量的制造材料来填充，为压力容器的安全使用埋下了隐患。此外，一些公司选择材料代换的方法来解决成本管理问题，虽然可以在一定程度上减轻公司的经济压力，但是这却无法有效保证使用替代材料的安全性和可靠性[2]。

3 提升压力容器设计制造质量的建议

3.1 做好防腐蚀设计

大多数压力容器由金属材料制成，在使用过程中经常会出现腐蚀的情况，因此，设计和制造时必须严格遵守防腐蚀设计，这样才能有效地延长压力容器的使用寿命。另外，检查和操作人员还需要定期检查压力容器，以确保金属颗粒在压力容器的金属外表面上均匀分布。进而降低设备腐蚀和爆炸的可能性。在压力容器的制造中，还可以适当地添加铬元素以改善压力容器的耐腐蚀性。

3.2提高设计师的个人能力和素质

设计是产品质量的最主要保证，为了确保压力容器的质量和安全，要不断提高压力容器设计者的技术水平和综合素质，设计者必须有广泛的知识，正确地理解和运用国家的各项法律、法规和标准规范。此外，通过培训和工程实践，设计人员可以灵活地使用各种相关知识，例如力学、材料、计算、焊接、测试、测试、安装、使用和维护等方面的知识，以便于设计人员可以控制某些特定的设计约束条件，例如需要能够控制设计方法、材料选择、结构图、成本管理、时间安排等，这些影响设计的因素称为内部约束。它们不是静态的，设计人员根据特定情况进行管理，收集相关的现有数据，放松某些条件以形成某些可以实施的设计模式，并使用这些内部约束条件进行最终的评估，并选择和查找“最佳”设计，使这些设计能够充分发挥设计师的才能。

3.3 风险评估方法

风险评估方法可以分为定性评估和定量评估。定量评估基于大量统计数据。定性评估相对容易管理，但由于评估者经验和直觉的差异，分析出来的结果可能会不准确。在评估压力容器设计阶段的风险时，尽管国内外有大量相关信息和研究，最终还是要进行定量分析，以确定已经人工制定的比重指数，在进行分析时，不可避免地会发生主观判断。在评估中，通常有几个因素会影响评估压力容器的风险。例如，很难使用单个数值表示来概括风险因素的本质，目前，在压力容器的设计阶段进行定性评估的方法还是比较稳妥的[3]。

4 结 论

目前，压力容器由于其特殊的构造和结构的特殊性条件而被广泛应用于石油、化工、工程、海洋等行业，同时由于其独特的专业特性，成为了这些行业广泛使用的设备之一。由于其具有非常危险的特性，并且也受到国家法律法规的强制管控，因此它也被列为特种设备之一。此外，在压力容器的设计和制造中不但要严格遵守相关法律、法规和技术标准，而且还要将理论和实践有效结合，并解决设计和制造过程中出现的各种问题，对这些问题不断进行归纳研究并积累所获得行业经验。在达到设计先进、结构合理、易于制造和造价经济的目标的同时也要确保产品的安全性和可靠性，使用可靠且具有成本效益的方法来确保产品安全性能。