压力容器设计制造中的典型问题及对策 吴道兵

发表时间:2021/6/15   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:吴道兵
[导读] 摘要: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。
        四川空分设备(集团)有限责任公司  四川省成都市简阳市  641400
        摘要: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。
        关键词:压力容器;设计制造;典型问题;对策
        1压力容器的主要特点
        1.1压力容器对安全性要求极高
        压力容器是广泛应用于各种行业的特种设备,例如高温、高压、低温、深冷以及高腐蚀性等各种工况环境,同时又因其盛装介质多数情况下为易燃、易爆的液化气体或者具有高度危害的化学介质,直接涉及人的生命和工业生产安全,所以本着安全第一、预防为主的原则,在压力容器的设计和制造过程中,我们必须严格执行相关法律、法规以及产品标准的规定,确保压力容器在生产和使用全生命周期的安全可靠性。
        1.2压力容器的设计制造具有极强的专业性
        相对于普通工业生产设备的设计制造,压力容器的设计和制造具有很强的专业性,在设计制造过程中涉及到了多种学科和多样技术,例如需要冶金工业知识技术、力学知识技术,机械加工及其自动化方面的知识技术,还需要化学防腐技术,质量监测技术,甚至需要计算机软件操作开发技术等,任何一方面的不足都会影响压力容器的设计和制造,这就要求从事压力容器设计和制造的技术人员通常要掌握更加专业的技术知识并通过实践累积经验,将各种法律、法规及产品标准熟练的应用于实际工作中,坚持严谨、细致的工作态度和原则,同时与其他各环节相关人员紧密配合、积极沟通、相互协调,确保最终设计制造的压力容器产品安全可靠。
        2压力容器设计制造典型问题分析
        压力容器设计制造环节,受到多种因素的影响,会存在相关方面的问题。这些问题的存在如果没有得到妥善解决,势必对整个压力容器设计制造的成效产生消极影响,因而有必要立足于实际,对压力容器设计制造环节的典型性问题作出分析,开展阶段性总结工作,增强现阶段设计制造工作的指向性。
        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,为从源头上对压力容器的质量进行把控,设计人员应结合压力容器的使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等),进行压力容器的选材工作,避免选材不合理,而造成压力容器质量事故的发生。例如由于部分设计人员在压力容器设计过程中,对使用条件的把握不清,材料性能评估不明,同时没有按照相关法规、标准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解决,势必引发压力容器在设计、制造环节出现各类问题,增加使用风险。
        2.2压力容器使用寿命较短
        从目前使用情况来看,压力容器性能不够稳定,在使用寿命期间,发生各类故障问题的机率较高。
        引发这种情况问题的原因在于,设计人员在实际的设计过程中,不知如何去确定压力容器使用寿命,认知层面的缺失,使得压力容器在后续的设计、制造环节,没有形成完备的技术机制,来应对使用期限内出现的各类问题,不仅影响了正常的设备使用,又缩短了使用寿命。尽管部分企业,在压力容器设计过程中,明确了压力容器的设计使用寿命,但是在实际设计环节,过度依赖过往工作经验,这种情况的发生,无疑是扰乱了压力容器正常的设计、制造流程,对于现阶段压力容器设计、制造体系的完善、升级产生了消极影响。
        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。从以往经验来看,压力容器法兰结构的安全性与稳定性,对于压力容器的实用性有着深远影响。例如部分设计人员在法兰设计选型环节,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,导致出现法兰与压力容器匹配度较低的情况。此情况的发生,无疑是降低了压力容器整体的安全性。

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发生变化出现更多的问题,甚至遭成安全事故分发生。这就要求在法兰设计选型环节,要立足于实际,根据压力容器的使用条件同时结合法兰的适用范围,进行针对性的设计选型,以规避法兰设计缺陷,为后续设计、制造活动的开展提供方向性引导。
        3压力容器设计制造问题应对方案
        压力容器设计制造问题的应对,需要相关企业立足于现阶段压力容器设计制造过程中存在问题,在法律法规和相关标准的框架下,依托现有的技术手段,对压力容器的设计制造方案做出相应的优化调整。
        3.1压力容器材料的科学选型
        压力容器在设计制造工作开始之前,为保证设备性能有效发挥,减少安全事件发生的机率,设计人员需要立足于实际,做好选材工作,从源头上提升设计制造的水平。在这一思路的指导下,设计人员应当严格遵循相关法规、标准的规定要求,结合压力容器的使用条件,对压力容器的材料进行针对性的选择。考虑到项目工期紧,压力容器用材可能存在库存不足的情况,一旦在短时间内,无法快速采购,应当严格按容规要求做好替代材料的选择。替代材料选择环节与使用环节,需要认真反复地做好评估工作,确保替代材料的使用不会影响压力容器设计制造,切实满足压力容器的使用要求,同时安全可靠又经济合理。
        3.2压力容器使用寿命的有效设计
        在压力容器使用寿命设计过程中,设计制造人员需要从实际出发,并根据压力容器的使用条件,遵循科学的方法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条件,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。
        3.3压力容器法兰的准确计算
        压力容器法兰设计过程中,为解决法兰设计缺陷,在设计制造过程当中,需要认真做好相关工作,以此为出发点,吸收借鉴过往有益经验,认真做好压力容器法兰参数计算工作。例如工作人员可使用SW6强度计算软件或ANSYS有限元分析软件完成压力容器法兰参数的计算与确定工作,快速掌握法兰受力结构以及荷载分布,切实增强压力容器法兰的结构强度以及实用性。
        3.4压力容器热处理的规范
        压力容器热处理环节,需要设计制造人员对压力容器的设计方案作出评估,确保热处理规范得以落实,以增强热处理效能。
        同时,在压力容器热处理环节,还需要从整体性角度出发,对热处理工作的内容作出细致调整,根据计算获取的相关数据,对压力容器的封头、壳体等需要热处理的零部件作出针对性的优化调整,实现热处理方案的有效性,确保压力容器热处理成效的稳步提升,以更好地满足现阶段压力容器的实用性,增强压力容器运行的稳定性、安全性。
        结束语
        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,不断建立和完善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。
        参考文献:
        [1]朝明轩,刘丝嘉.压力容器设计的开孔补强设计应用[J].化工管理,2018(01):113-114.
        [2]胡艳兴.压力容器设计常见问题及防范对策[J].化工管理,2018(03):39-40.
        [3]秦伟丰.压力容器设计制造质量事故案例综述[J].绿色科技,2018(04):76-77
        [4]陈晓燕.化工压力容器设计中的选材和补强分析[J].商品与质量,2019(10):99-199.
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