压力容器设计若干技术问题解析

【摘要】随着我国工业的不断发展，现代化进程的不断加快，促使许多科技方面的设计都顺应社会的发展而进行技术的革新，比如：在压力容器的设计上，就出现了新的设计情况。在新世纪的多元化的发展过程中，压力容器的设计得以广泛的应用，但其也存在部分的不合理性，并且涉及到了压力容器的安全性问题，本文就是针对压力容器在设计中，对有关固定式压力容器设计中所出现的问题，进行重新的理解与认识，并对其提出了许多科学性的设计建议。

【关键词】压力容器；设计；若干技术问题；解析；技术规定

随着我国科技的不断发展，我国在压力容器设计方面仍存在一定的问题。压力容器设计一直秉承着严密的技术规格，但是其主要的技术在设计的过程中却会出现许多不同的情况，不能满足所有问题的解决，这就出现了一个亟待解决的难题。它需要专业的设计人员对其进行全方面的解析，并针对特殊的问题进行具体的分析，最终使其能够得以合理的应用与推广。

1 有关压力容器的理论概述

1.1 压力容器的概念

压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa•L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa•L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶、氧舱等。

1.2 固定式压力容器的概念

固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器。对于为了某一特定用途、仅在装置或场区内部搬动、使用的压力容器，以及移动式空气压缩机的储气罐亦应按固定是压力容器进行建造和监督管理。

2 我国在压力容器设计方面的发展现状

随着我国经济的迅猛发展，国民生产总值的不断提升，压力容器在我国的发展与应用，已经无处不在。特别是在石油与化工企业的应用更是广泛，大约是行业总体应用的二分之一。由于压力容器设计的日趋科学化，有关固定式压力容器的设计也得以良好的发展。

在技术上的质量和安全性的保障问题，都是设计压力容器所应必须考虑在内的重要因素。由于压力容器设计上的安全性考虑，关乎人民的生命安全，其更牵动着国家在国民经济方面的发展，其重要性更是显而易见的。对压力容器设计，是一门综合性的工作，在我国对其设计的人才要求极高，只是出于希望能够设计出更好、更能适应社会不断发展需要的压力容器设计，这就需要设计人员不断提升自身的修养和素养，能够不断给自己补充专业性的知识与技能。

在实际的生活和设计压力容器过程中，都要求设计人员能够熟练地掌握好压力容器本身的组织结构和特点，能够了解其构成材料的性能情况，以及其元件应用过程中的受力分析等，能够帮助其对压力容器的设计。就我国压力容器设计发展的现状而言，设计是结合了计算的电算化同作图的电脑化的活动，通常情况下，设计人员都会借助于电脑这个工具，对其进行数据化的系统分析，做出最优的设计方案。但是，就现阶段而言，由于国内对压力容器设计的设计人员对压力容器设计的相关参数和组织结构不清晰、不明确，使得其对容器所设计的指标不够精准，这就导致了对计算结果的误差，对安全问题设置了一个门槛。安全隐患问题，成了设计压力容器所应考虑的首要因素。

为了能够使压力容器的设计更加合理，我国在对压力容器进行定期规范地检验的同时，总结了压力容器事故发生的成因和处理问题的相关经验，并对压力容器安全状况的等级加以明文规定。这一规定对压力容器设计的发展起到了一定的作用，并通过对安全等级评定技术的发展，使之得以更高层次的提高，推动我国压力容器设计技术的新发展。

3 我国压力容器设计中常见的若干技术问题

3.1 对标准容器的法兰厚度，加设无度

根据设计的规范要求，当我们在实践中选择NB/T47020~47027- 2012《压力容器法兰、垫片、紧固件》标准容器法兰的时候，就可以省去对法兰强度的计算，节省一定的计算难度。但是，在塔节组成的塔器设计过程中，还有在管壳式的换热器设计上都需要对其所选择好的标准容器法兰加以附加的核算。由塔节组成的塔器设计，是由于其塔节连接法兰，因地震载荷或者是风载荷转换的当压力的叠加之后，再对其法兰强度进行新的核算过程，通常这种情况都会造成厚度不够的现象，但也不是绝对的现象。而管壳式的换热器则是因为在对法兰固定管板进行计算的时候，做一核算，主要是为了表现其与法兰垫片之间的压紧力，并将有关的各种参数之间的联系通过核算的形式加以体现与突出出来。

3.2 对应力腐蚀破裂问题的预防对策

在对压力容器设计的技术问题上，应力腐蚀，是其经常出现的现象之一。但是，不管其在哪种腐蚀系统中出现，都是由于其特有的金属材质。因为金属材质在固定的腐蚀环境中，能够承受长时间的高温，并由于拉力作用使其形成晶状，或者是穿晶裂纹。

在对现在容器进行操作时产生的热应力同容器内部的压力，导致了其又新生了焊接过程中产生的残余应力等情况，并且这种残余应力会占据大多数的比例。由于，腐蚀系统的不同，导致其所形成的指标和环境条件也就不同。不过，其自身都有一个相应的数值，只要达到自身所需要的数值，就会出现腐蚀情况与破坏程度相同的现象。针对这样的问题现象，在我们真实的实践应用过程中，一般都是通过预防应力腐蚀破裂的方法，来应对实际的问题。

3.3 有关压力容器在寿命方面的设计问题

由于压力容器的设计人员，对压力容器的组成构造不够了解，许多重要的参数不够明确与清晰，使得压力容器的设计人员在设计压力容器时，对其操作的参数不准确，导致其难以精确容器真正的使用寿命。如果，出现压力容器的运作时间大于其所设计的使用时间的这种情况，并且，相关政策的规定检修人的缺乏，使得对压力容器出现的故障无法按时修理，就会造成一些不安全的事故发生，降低其安全的密度。

在现实的生活中，由于压力容器的设计人员一定会涉及到一些关于其使用时间长短的问题，其主要原因有三点。首先，是材料在力学方面的性能优劣问题，这主要体现在其能否在高温的条件下发生高温断裂等情况，表明其较大的依存性。其次，是其在载荷方面的变化，例如：载荷的周期性问题。再者，就是指其在受到腐蚀的情况下，受到了一定的制约作用，从而影响了压力容器的真实使用寿命。

其实，压力容器的实际使用寿命与压力容器的预计使用寿命是不同的，因为，后者通常是指压力容器的设计人员为后期正常的运转而预先设计的，并做出初步的估计。然后将其估算的结果在设计图纸上显示出来，主要是为了给容器的操作员以明确的提示，当发现压力容器的使用寿命临近时，需要采取一定的措施来防止不安全事故的发生。

4 结语

随着我国经济发展的不断前行，安全问题，成为社会关注的焦点问题。同样地，在压力容器设计的问题上，“安全”一词，又一次被提及出来。总体而言，压力容器是安全与操作的有机产物。如果其设计得足够合理，就能够在生产、生活上帮助我们减少不必要的投入，节约能源的消耗。对于其设计的技术问题，亦是在其设计的过程中最容易被忽略的地方，压力容器的设计人员应该对其进行具体的分析，适时地做出调整，减少不必要的技术损失和资金的无故浪费问题，从而推动压力容器技术的不断发展。

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