壓力容器設(shè)計(jì)及制造問題分析

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關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)制造；常見問題；應(yīng)對(duì)方案

1壓力容器特點(diǎn)概述

對(duì)壓力容器主要特點(diǎn)的梳理，有助于設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)人員更好地把握壓力容器設(shè)計(jì)制造的基本要求，對(duì)于后續(xù)設(shè)計(jì)制造常見問題的探討以及應(yīng)對(duì)策略的分析提供方向性引導(dǎo)。

1.1壓力容器安全系數(shù)高

壓力容器作為特種設(shè)備，主要應(yīng)用于高溫、高壓、深冷以及腐蝕性環(huán)境之中，由于涉及到的生產(chǎn)原來大多具備易燃、易爆的化學(xué)性質(zhì)，要求生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)、制造的過程中，需要強(qiáng)調(diào)壓力容器的安全性，盡量避免生產(chǎn)、使用過程中發(fā)生突發(fā)事故，造成生命財(cái)產(chǎn)損失?；谶@種實(shí)際，在壓力容器生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要，從實(shí)際出發(fā)，嚴(yán)格遵循相關(guān)政策法律法規(guī)，規(guī)范設(shè)計(jì)、生產(chǎn)行為，以保證壓力容器的安全性，從源頭上避免安全事故的發(fā)生[1]。

1.2壓力容器專業(yè)性較強(qiáng)

與其他設(shè)備不同，壓力容器設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)有著較強(qiáng)的專業(yè)性，涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。通過冶金、力學(xué)、機(jī)械加工以及自動(dòng)化等相關(guān)理論的高效使用，確保壓力容器可以較好地適應(yīng)不同場(chǎng)景的使用需求，以保證壓力容器的耐久性。這種特點(diǎn)要求相關(guān)企業(yè)以及工作人員，嚴(yán)格遵循相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則，依托各類專業(yè)技術(shù)手段，理順加工制造流程，確保設(shè)計(jì)、制造各項(xiàng)工作得到順利開展[2]。尤其是考慮到壓力容器的用途多元，對(duì)操作壓力、溫度環(huán)境等較為敏感，隨著壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的日益復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)，工作人員往往面臨較大的壓力，依托專業(yè)化知識(shí)與技術(shù)，有效處理各類問題，確保壓力容器作用的充分發(fā)揮。

2壓力容器設(shè)計(jì)制造常見問題分析

受到多種因素的影響，壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中，暴露出諸多問題，這些問題的存在，無疑降低了壓力容器的可靠性與穩(wěn)定性。為改善這種局面，需要立足于實(shí)際，系統(tǒng)性總結(jié)、分析壓力容器設(shè)計(jì)制造常見問題，提升了壓力容器設(shè)計(jì)制造的指向性。

2.1壓力容器選材不合理

壓力容器在設(shè)計(jì)制造工作開展之前，為從源頭上進(jìn)行質(zhì)量問題的把控，工作人員需要結(jié)合壓力容器的使用場(chǎng)景，對(duì)壓力容器的材料開展選型工作，避免因材料選用不合理而引起的壓力容器質(zhì)量問題。例如，部分工作人員在壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中，由于對(duì)其使用場(chǎng)景、使用目標(biāo)把握不清；選用材料性質(zhì)評(píng)估不明；沒有完全按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及壓力容器的使用要求執(zhí)行；導(dǎo)致未對(duì)材料進(jìn)行針對(duì)性選擇，這種情況如果沒有得到妥善解決，勢(shì)必引發(fā)壓力容器在設(shè)計(jì)、加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)各類問題，增加使用風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2.2壓力容器壽命較短

從目前使用情況來看，壓力容器性能不夠穩(wěn)定，在使用年限期間，發(fā)生各類故障問題的機(jī)率較高。引發(fā)這種情況問題的原因在于，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，沒有真正認(rèn)識(shí)到壓力容器使用壽命設(shè)計(jì)期限，認(rèn)知層面的缺失，使得壓力容器在后續(xù)的設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)，沒有形成完備的技術(shù)機(jī)制來應(yīng)對(duì)使用期限內(nèi)出現(xiàn)的各類問題，不僅影響了正常的設(shè)備使用，又縮短了使用壽命[4]。盡管部分企業(yè)，在壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中，明確了壓力容器的使用周期，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，過度依賴過往工作經(jīng)驗(yàn)，這種情況的發(fā)生，無疑擾亂了壓力容器正常的設(shè)計(jì)、制造流程，對(duì)于現(xiàn)階段壓力容器制備體系的完善、升級(jí)產(chǎn)生了消極影響。

2.3壓力容器法蘭設(shè)計(jì)缺陷

壓力容器在設(shè)計(jì)與制造過程中，暴露出法蘭設(shè)計(jì)缺陷，尤其在法蘭結(jié)構(gòu)的尺寸以及強(qiáng)度等方面存在較為明顯的問題。從過往經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器法蘭結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)于整個(gè)壓力容器的實(shí)用性有著深遠(yuǎn)影響。例如部分工作人員在壓力容器法蘭設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，沒有嚴(yán)格按照技術(shù)指標(biāo)，對(duì)法蘭尺寸做出針對(duì)性性的細(xì)化調(diào)整，導(dǎo)致部分法蘭在設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)法蘭與壓力容器匹配度較低的情況。這種情況的發(fā)生，無疑使得壓力容器整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。在高溫、高壓等極端環(huán)境下，法蘭極易發(fā)生破損，進(jìn)而誘發(fā)整個(gè)壓力容器結(jié)構(gòu)問題的發(fā)生。這就要求在法蘭設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要立足于實(shí)際，針對(duì)于法蘭的基本情況以及壓力容器的使用場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)以規(guī)避法蘭設(shè)計(jì)缺陷，為后續(xù)設(shè)備整體設(shè)計(jì)、制造活動(dòng)的開展提供方向性引導(dǎo)。

2.4壓力容器熱處理不當(dāng)

壓力容器設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行熱處理的頻率相對(duì)較高，熱處理工作如果沒有得到合理應(yīng)對(duì)，勢(shì)必影響壓力容器的規(guī)范性以及合理性。從過往經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器在熱處理過程中，一旦沒有遵循操作規(guī)范進(jìn)行熱處理，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的成效難以全面發(fā)揮。同時(shí)壓力容器熱處理環(huán)節(jié)在整體制造方案中往往存在片面熱處理的情況，導(dǎo)致封頭、殼體等需熱處理受壓元件處理不足，難以真正確保熱處理的成效，對(duì)于壓力容器的正常使用、作用發(fā)揮產(chǎn)生了消極影響。

3壓力容器設(shè)計(jì)制造問題應(yīng)對(duì)方案

壓力容器設(shè)計(jì)制造問題的應(yīng)對(duì)，需要相關(guān)企業(yè)立足于現(xiàn)階段壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中存在問題，在科學(xué)性原則、實(shí)用性原則的框架下，依托現(xiàn)有的技術(shù)手段，進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)制造方案的優(yōu)化調(diào)整。

3.1壓力容器材料的科學(xué)選型

壓力容器在設(shè)計(jì)制造工作開始之前，為保證設(shè)備性能有效發(fā)揮，減少安全事件發(fā)生的機(jī)率，工作人員需要立足于實(shí)際，做好材料的選擇工作，從源頭上提升設(shè)計(jì)制造的水平。在這一思路的指導(dǎo)下，工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循壓力容器設(shè)計(jì)制造的基本要求，結(jié)合壓力容器的使用場(chǎng)景，對(duì)壓力容器的材料做好針對(duì)性的選型?？紤]到某些情況下，壓力容器使用的材料可能存在數(shù)量不足的情況，一旦在短時(shí)間內(nèi)，無法快速采購(gòu)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格做好替代材料的選擇。替代材料選擇環(huán)節(jié)與使用環(huán)節(jié)，需要認(rèn)真反復(fù)地做好評(píng)估工作，確保替代材料的使用不會(huì)影響壓力容器設(shè)計(jì)制造成效，切實(shí)滿足壓力容器設(shè)計(jì)制造的基本要求，發(fā)揮材料優(yōu)勢(shì)。

3.2壓力容器壽命的有效設(shè)計(jì)

在壓力容器壽命設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)制造人員需要從實(shí)際出發(fā)，真正認(rèn)識(shí)到壓力容器使用壽命設(shè)計(jì)的有效性，遵循科學(xué)的方法界定壓力容器使用壽命的數(shù)值。將壽命數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)，融入到壓力容器設(shè)計(jì)制造各個(gè)環(huán)節(jié)，確保壓力容器質(zhì)量的提升，減少故障的發(fā)生。在完成壓力容器壽命設(shè)計(jì)工作后，設(shè)計(jì)制造人員需要充分考量評(píng)估設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力等相關(guān)要素，立足于壓力容器的使用場(chǎng)景，在完成原材料選型工作后，充分借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)方案作出必要的評(píng)估，針對(duì)性地完成壓力容器設(shè)計(jì)方案的細(xì)化調(diào)整，以確保壓力容器壽命設(shè)計(jì)更加符合預(yù)期。

3.3壓力容器法蘭的準(zhǔn)確計(jì)算

壓力容器法蘭設(shè)計(jì)過程中，為解決法蘭設(shè)計(jì)缺陷，在設(shè)計(jì)制造過程當(dāng)中，需要認(rèn)真做好相關(guān)工作，以此為出發(fā)點(diǎn)，吸收借鑒過往有益經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真做好壓力容器法蘭參數(shù)計(jì)算工作。例如工作人員可使用ANSYS有限元分析軟件完成壓力容器法蘭參數(shù)的計(jì)算與確定工作，快速掌握法蘭受力結(jié)構(gòu)以及荷載分布，切實(shí)增強(qiáng)壓力容器法蘭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及實(shí)用性。

3.4壓力容器熱處理的規(guī)范

壓力容器熱處理環(huán)節(jié)，需要設(shè)計(jì)制造人員對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)方案作出評(píng)估，確保熱處理規(guī)范得以落實(shí)，以增強(qiáng)熱處理效能。同時(shí)，在壓力容器熱處理環(huán)節(jié)，還需要從整體性角度出發(fā)，對(duì)熱處理工作的內(nèi)容作出細(xì)致調(diào)整，根據(jù)計(jì)算獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)壓力容器的封頭、殼體等需要熱處理的零部件作出針對(duì)性的優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)熱處理方案的有效性，確保壓力容器熱處理成效的穩(wěn)步提升，以更好地滿足現(xiàn)階段壓力容器的實(shí)用性，增強(qiáng)壓力容器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壓力容器用途較為廣泛，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、生物制藥以及民用生活有著極為深遠(yuǎn)的影響。為確保壓力容器實(shí)用價(jià)值的充分發(fā)揮，減少安全事故的發(fā)生機(jī)率，有必要對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)制造機(jī)制做出必要的完善，以有效提升壓力容器的使用成效，切實(shí)滿足現(xiàn)階段各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ趬毫θ萜鞯氖褂眯枨?。文章從多個(gè)角度出發(fā)，積極進(jìn)行深入探討，嘗試構(gòu)建完備的壓力容器設(shè)計(jì)制造體系。

參考文獻(xiàn)：

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作者：譚琇遙 單位：大連仁海重工有限公司