压力容器常见设计问题分析

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1.身份证37032219880207XXXX山东省淄博市256414；2.身份证37032119881227XXXX山东省淄博市256414

摘要：随着社会经济的发展，我国的各个行业都有了很大进展，工业作为社会发展过程中的重要产业，也得到了迅速发展。工业设计是工业领域中较为重要的部分，而压力容器在石油化工产业中十分重要，故而压力容器的设计也非常值得注意。本文就压力容器设计过程中的常见问题及解决措施进行论述。

关键词：压力容器;设计过程;问题分析

引言

现如今，压力容器已成为我国工业生产领域中不可或缺的重要器具，其在工业生产领域发挥着十分重要的作用，一旦在设计上出现失误，势必会对企业和施工人员的生命财产安全造成巨大危害。压力容器是一种对质量要求极为严苛的设备，做好压力容器的设计工作至关重要。

1概述

压力容器是指内部或外部承受气体或者液体压力，并对安全性和可靠性有很高要求的密闭容器。通常来讲，容器壁两侧存在一定压力差的密闭容器都可称为压力容器。

2压力容器的重要性

压力容器应用广泛，尤其在石化领域中的作用十分重要。它的功能性非常特殊，稍有不慎就可能造成人身财产损失。因为这种破坏性，容器被界定为特种设备。在建造安装压力容器的过程中，其设计会在很大程度上影响其可靠性与安全性，压力容器的设计会对生命安全和生产安全产生很大影响。压力容器的设计和制造要具有较强的专业性，设计人员应该具备较强的综合素质和高超的专业素养，其材料选择，强化措施，受力分析，结构设计，操作简便、制造安装、检验、维护与使用等，都应该综合考虑。但是在设计压力容器的过程中，一些生产企业的设计人员，不能完整地理解国家标准或制造安装规范，严重依赖计算机辅助设计，在设计过程中不能周密地考虑，设计条件过度理想化。如此以来，在设计压力容器的过程中，形成了安全隐患，对压力容器的可靠性和安全性产生了严重影响。

3压力容器设计过程中的常见问题

3.1在材料选择上出现问题

压力容器相关材料的选择会对容器的性能、安全性、抗磨损能力、结构和使用效果造成一定程度的影响，在设计过程中如果不对材料选择问题加以重视，对其进行充分考虑，很可能会对压力容器的生产制作及使用造成不利。具体来说，常见的问题主要存在以下几个方面：其一，材料类型选择错误。根据所设计的压力容器要求的强度和质地的不同，需要选择不同类型的材料，如果不选择相匹配的材料类型，在后续的工作中就会出现问题；其二，材料本身存在缺陷。在设计过程中，很可能由于选择了自身带有缺陷，品质低劣的材料导致压力容器的强度和结构性无法得到保障，影响到后续的使用；其三，没有考虑材料的经济属性。经济属性也是材料选择过程中一项必要的考量因素，如果不对其进行充分的考虑，会直接对后续的生产制造工作造成影响。

3.2法兰设计

法兰设计是压力容器设计中的重要环节，但实践发现，压力容器法兰设计中存在着突出的问题，特别是法兰强度、尺寸，时常出现不符合压力容器设计标准与实际设计需求的问题，带来了诸多安全风险。究其原因在于，法兰设计过程中，计算误差相对较大，从而使得匹配度角度以及强度、尺寸均具有一定的不合理性。

3.3忽视压力容器的正常使用年限

压力容器一旦超出实际使用寿命必将给企业带来巨大的安全隐患。因此，必须对压力容器的实际使用寿命做出正确规定，要按照要求由设计人员在压力容器上标注预计的使用年限，对已使用疲劳的器具更应标注清楚实际的循环使用次数。然而这种做法往往被设计人员所忽视，对年限的考虑也不合理。尤其在预计使用年限的估算上往往都是按照设计人员本身的经验及惯例执行的。因此很容易在实际估算过程中延长或缩短使用时间，而且无法将所有可能影响到压力容器使用寿命的因素综合考虑清楚，从而使压力容器的设计方案有所变化，给压力容器的质量造成较大影响。

4压力容器设计常见问题的解决措施

4.1防范设计材料变更的策略

在选择设计材料方面，设计人员应该高度重视材料的力学特性、来源和特性，查看其能否满足容器的耐腐蚀性要求和使用条件等。用户提出变更压力容器的相关要求时，设计人员既要关注材料减少可能造成的安全隐患，又要重视由于材料增加而触发安全风险的可能性。如要求容器变薄，设计人员应该重新分析压力容器的具体受力情况，在此基础上可以计算出容器能够承担的最高减薄程度。在设计压力容器时，工作人员应该对材料变更高度重视起来，实施更主动的应对策略。

4.2重视使用寿命的设计

参加设计工作的人员一定要对压力容器的使用寿命设计给与重视，在设计过程中根据材料选择及设计方案和容器日后的使用情况对容器的使用寿命进行较为精准的测算，并将其清晰地标注在容器上，为后续的生产和使用提供便利，也避免安全问题的产生。

4.3提高法兰设计的准确性

压力容器设计中，法兰设计是一个关键环节，法兰设计效果对压力容器设计质量产生着直接的影响，加强法兰设计质量管理与控制，提高法兰设计水平，对实现压力容器设计水平的提高，有着十分重要的意义。目前，Waters法为国际通用的法兰设计方法，法兰应力主要来源于三个方面，一是压力作用下法兰的法兰环、直边段、锥颈三个组成部分产生变形协调而出现的边界力应力，二是法兰的法兰环、直边段、锥颈三个组成部分受到压力的直接作用而产生的环向应力、轴向应力，三是法兰力的应力。压力容器设计过程中，必须准确计算法兰应力，综合考虑法兰所用材料性能、法兰受力特性以及结构连接方式等方面的因素，遵循压力容器设计标准的相关要求，得到准确的参数，包括法兰尺寸、厚度以及强度等，保障法兰设计的合理性、科学性。

4.4热处理问题的解决对策

热处理问题是压力容器设计过程中最为常见的问题。在实际设计过程中，设计者对于直径大约在400mm，厚度大约在20mm的碳钢或低合金钢容器等器具，最好将其设计成为无缝钢管，因为无缝钢管不易影响压力容器的整体设计效果及各项功能的使用。过厚的钢板或硬度过大的钢板其可塑性相对较差，特别是直径小但厚度大的筒体，它在冷却后发生卷曲变形的幅度相对较大，而且硬度越高其卷曲变形幅度越大。这是由于其内在应力相应增大的缘故，可塑性在快速降低进而直接影响容器的实际使用情况。甚至还会出现轻微裂痕，严重影响压力容器的使用安全。因此，对于厚度相对特殊的钢板，在其冷却成型后必须要追加退火工艺，提高钢板本身的强度和硬度，保障压力容器的设计符合安全要求。

结语

综上所述，科学合理的压力容器设计，对压力容器的安全性、稳定性有着至关重要的影响。因此，在压力容器的设计上必须要选择具有极强专业技术的工作人员对压力容器设计方案进行反复考量，选用最为优质的材料，做好压力容器设计结构的分析工作，全面考虑到压力容器后期的维护与检修工作。只有这样，才能做好压力容器的设计工作，使其在实际生产过程中得以稳定运行。

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