左彦南
天津高能时代水处理科技有限公司
摘要：压力容器在环保设备生产中有着重要的地位,尤其随着经济发展和社会进步,人们对安全性愈发重视，对于压力容器的安全性能也提出了更高要求,而我国目前对于压力容器设计方面也存在着一些问题需要改进和完善。本文主要针对当前行业现状，压力容器设计过程中常见的材料选择、参数确定、耐久性考虑等问题进行分析并总结出相应的解决措施。
关键词：压力容器设计；常见问题；预防措施
0前言
在环保设备的工业生产过程中，压力容器的应用非常普遍，对于压力容器的应用来说，其安全性是最为关键的因素，因此在压力容器的设计环节，要严格按照标准规范进行设计，从工艺参数上保证压力容器的安全性，本文根据目前行业内压力容器设计时常出现的问题为切入点，进行了总结归纳，并提出了解决措施，从而从源头环节上加强对压力容器的安全保障。
1常见问题分析
1.1压力容器的材料选择问题
压力容器在设计过程中，容器原材料的选择是一个比较关键的环节，毕竟材料的质量、性能参数、成本都直接影响着压力容器的生产质量、强度、耐久性、结构性能及经济性等。通过对行业现状进行分析，常见问题主要表现在以下几个方面，首先是材料的选择存在问题，比如在设计过程中选择的材料与外部环境或者容器内介质不匹配；其次是材料的规格选择问题，未统筹考虑压力容器内的极限压力值，以至于材料厚度不满足强度计算要求，导致容器在使用过程中耐久性和安全性无法得到充分保障；再次就是材料的经济性缺乏考虑，仅仅考虑了压力容器的可靠性而选择材料时过于保守，造成制造成本过高。
1.2热处理工艺技术选择问题
热处理技术是压力容器设计中的一道常见且关键的工艺技术，对于压力容器的安全和耐久性有着重要的保障作用。所以在压力容器设计时出现的热处理环节，选择采取的处理方式一旦不规范将会导致设计出现问题的概率大幅度增加，然而由于压力容器设计过程中对于工艺未进行充分明确、或者生产制作过程中未对热处理技术没有足够重视，都会影响到压力容器的质量和使用寿命。
1.3压力容器的耐久性问题
在压力容器设计时，人们往往最为关注的就是其使用寿命，然而在实际设计过程中，设计人员对于容器的成本过多考虑，而忽略或者不够重视容器的耐久性，或者未充分考虑到容器实际运行过程中可能出现的点蚀、缝隙腐蚀等细节，导致在压力容器在使用期限上不能进行详细的明确和保障，从而造成安全隐患。
2压力容器设计过程中的预防对策
2.1压力容器材料选择问题的预防对策
2.1.1碳钢及低合金结构钢设备选材应符合以下规定：
1）压力容器壳体用钢板应选用GB/T713-2014《锅炉和压力容器用钢板》，符合GB/T3274-2017《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》的Q235B钢板若用于压力容器，必须满足GB/T150.2-2011附录D的要求。
2）碳素钢和碳锰钢的使用温度上限为425℃。若设计温度≤350℃，则设备主体材料原则上选用Q345R，若设计温度>350℃且不大于550℃，则设备主体材料原则上选用15CrMoR。
3）原则上常压设备、固体料仓和立式圆筒形钢制焊接储罐材料选用Q235B，如有必要可选用Q245R或Q345R。
2.1.2不锈钢设备选材应符合以下规定：
1）根据实际的操作工况，按工艺条件分别选用S30408、S31608、S30403、S31603、S32168等。
2）压力容器壳体用不锈钢钢板应选用GB/T24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》。压力容器在装配图中应注明：不锈钢钢板应满足GB/T24511-2009中热轧钢板的要求，供货状态为固溶，表面加工类型为1D。
3）当设备壳体不锈钢钢板厚度大于16mm时，原则上应采用不锈钢复合钢板或堆焊，复层厚度为4mm，堆焊层为5mm。
不锈钢复合板按NB/T47002.1-2009《压力容器用爆炸焊接复合板第1部分：不锈钢一钢复合板》的规定，对于基层需进行热处理的设备应选用B1级复合板，其它可选用B2级。
4）对于特殊的设备采用耐蚀堆焊层结构，壳体堆焊层厚度不宜小于5mm（一般取面层3mm和过渡层各2mm，仅限于设备内部整体堆焊的设备）。
2.1.3特殊工况设备选材
1）临氢状态下操作的钢制压力容器，必须考虑氢腐蚀的影响，应根据温度、氢分压等条件按HG/T20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》7.8.3节的规定，根据容器的操作温度（再留28℃的裕量）和氢分压按Nelson曲线选用合适的材料。
临氢状态下，不论是否发生氢腐蚀，设备应进行焊后消除应力热处理。
2）在液氨应力腐蚀环境使用的碳钢或低合金钢，其材料、焊接及焊后热处理的要求见HG/T20581-2011第7.8.4条的要求。
3）奥氏体不锈钢用于可能引起晶间腐蚀环境时，应按GB/T21433-2008的要求进行晶间腐蚀敏感性检验。
2.1.2在进行压力容器设计时，根据容器中的介质种类及特性选择好用材后，要将相关的标准和要求了解清楚，然后在节约成本的前提下达到最优的设计，在材料确定的基础上再进行厚度的选取，充分考虑材料厚度变化对强度的影响，尤其是设计厚度处于材料厚度范围的临界值时，材料的允许应力值会随厚度的变化而改变明显；同时也要对常用板材的规格、厚度进行充分的调研和了解，避免设计的厚度在市场上无法购买等不必要的麻烦；此外如果出现受压元件材料代用的情况，应事先取得原设计单位的书面批准，并在竣工图上做详细记录。材料代用以厚代薄时一定要注意核对代用厚度在许用应力表中分档厚度的上限时许用应力下降的情况，有可能出现以厚代薄之后强度计算反而不合格。以厚代薄必须重新进行强度计算，确保满足强度要求。同时必须重新考虑以厚代薄带来的焊接、无损检测、热处理等方面的变化。
2.2压力容器设计过程中热处理问题的对策
2.2.1在压力容器的设计过程中，热处理问题比较常见且影响较大，因此要在设计过程中进行明确，针对不同材料提出不同的处理措施。需要进行热处理的情况如下：1）焊接接头厚度符合GB/T150.4-2011表5要求的；2)图样注明有应力腐蚀的容器；3)用于盛装毒性为极度或高度危害介质的碳素钢、低合金钢制容器；4)当相关标准或图样另有规定时。
其中，第1）条要求中，不同材料要求热处理的焊接接头厚度不同，同时需要注意的是同种材料是否焊前预热也会对进行热处理的焊接接头厚度造成影响。
2.2.2在压力容器的设计时对于热处理的技术规范化，将标准的操作方式和作业流程及注意事项，在图纸设计中详细、明确的进行标注，并作为质量主控项进行严格要求，加强热处理的标准化和规范化处理，严格把控每个部件的热处理工艺，提升整体的设计效果，从而达到理想的热处理状态。
2.3压力容器耐久性问题的预防对策
在压力容器的设计过程中，要充分考虑压力容器的耐久性问题，首先，要详尽的分析影响容器耐久性的各种外部因素，比如压力容器的使用环境、内存介质、使用温度、湿度等；其次考虑容器材料的耐腐蚀性，根据其内部与外部的压力差、介质腐蚀的速度为基础参数，科学计算压力容器的耐腐蚀能力，从而判断出压力容器的合理使用时间，并明确各种注意事项，从设计环节上充分保障压力容器质量的稳定性和使用的稳定性，从而保障压力容器的耐久使用。
3结语
随着科学技术和新型材料的不断发展，压力容器设计时的安全保障措施也愈发完善，人们对于压力容器运行过过程中的各种风险因素也愈发重视，相关从业人员在设计环节上要严格按照规范标准，仔细核算技术参数，本着“安全第一、预防为主”的原则对压力容器的安全性做好可靠的技术保障，从各个方面提高压力容器使用过程中的耐久性和可靠性，进而切实保障相关工作人员的生命安全和行业的持久发展。
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