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摘要：近些年，社會在飛速的邁進，壓力容器在工業生產的不同領域也得到很好的運用。壓力容器相對比較特殊，若有不慎，便會滋生各種嚴重的爆炸事故，對群眾的生命安全帶來巨大的威脅。所以，有關部門或是企業應當對壓力容器進行優化設計，改善容器品質和相關性能。經過長時間的實踐，從業人員應當對壓力容器設計中相關問題進行分析和概括，了解和采納其他單位的成功經驗，對壓力容器作出更好地完善。今后，在多方的努力下，壓力容器的品質也將有所提升。

關鍵詞：壓力容器；設計過程；不確定因素

1壓力容器設計過程中的常見問題分析

1.1壓力容器設計使用壽命問題

《固定式壓力容器安全技術監察規程》認為：為避免由于壓力容器用時太久，導致生產安全等系列問題，有關單位在設計圖樣中應當對該容器實際的使用年限（若為疲勞容器，需對其循環次數予以標注）進行標明[1]。舊版中，該項規定并非是強制的。針對該方面，設計人員也未引起過多的關注，在思考時也不是很徹底。通常，僅僅是根據經驗或是慣例進行估計，未能分析對壓力容器自身的壽命究竟有何種影響。選材、不合理操作或是材料性能等諸多因素，也尚未考慮其中。

1.2壓力容器材料代用后的設計更改問題

結合壓力容器的使用事項、條件或是用戶需求，材料也在持續的變動之中。譬如：受力、耐腐以及容器自身的內應力等，均會發生明顯的變動。上述變化，無疑對設計人員造成諸多的不便。材料若是出現變化，設計人員應當對容器受力作出二次計算。現實中，設計人員通常會在材料厚度下降時，對新材料原本的承受壓力作出徹底地分析，觀察其是不是可以符合相關條件。同時，還會作出徹底地計算或衡量。當材料厚度有所擴增，從薄慢慢變厚時，有些設計人員則很少會對其作出合理地計算。在他們看來，材料自身的承受壓力同樣也會有所提升。后種狀態下，壓力容器自身的殼體在受力上也會發生變動。容器壁，由于多項拉力可能會發生脆性斷裂。此時，設計人員應當引起更多的關注。

1.3壓力容器設計過程中的熱處理問題

GB150.4-2011第8章規定的熱處理中明確表示：鋼板冷成形受壓元件，大致有下列幾種可能。盛裝毒性相對較強的容器；圖樣上標注了液體有較強的腐蝕性；成形前，10%比例的碳鋼或是低合金鋼厚度不低于16mm；材料需進行沖擊試驗者，且變形率碳鋼或是低合金鋼占比在5%以上；奧氏體型不銹鋼則控制于15%以上；成型后，需對其進行熱處理，使材料擁有合格的性能[2]。很多設計單位均已明確：容器殼體應當滿足相應的設計標準。實際設計時，很多人員卻沒有考慮該點。

1.4臥式容器鞍座選用時，未考慮溫差引起的位移

若為4712標準鞍座，設計者經常會不關注容器自身的操作壁溫、安裝溫度存在的差異，也沒有對滑動鞍座螺栓孔長度L作出科學地核算，而是引入了標準鞍座。當容器自身的操作壁溫和環境溫度之間存在明顯差異，螺栓孔長度則無法適應溫度差異產生的位移。因此，設計者需考慮上述要點。若容器自身的操作壁溫和環境溫度之間有明顯的差異，需結合容器圓筒金屬溫度以及兩鞍座之間的距離，根據鞍座標準附錄A來對螺栓孔長度L進行核算。另外，需按照鞍座各自的膨脹形式，以鞍座標準為基準完成安裝。

2壓力容器設計過程中的不確定度分析

為更好地判斷設計裕度究竟可靠與否，我們需對設計中的各種不確定性作出量化。對壁厚的設計公式進行推導，對極限壓力pmax進行計算時，理論上可能會存在各種不確定性。設計公式中，僅有內徑Di或是設計壓力pc這些定值為已知。所以，[σ]t、值同樣可能導致設計公式出現明顯的不確定性。

3壓力容器設計中的常見問題及解決對策

壓力容器的設計相對來說比較繁瑣，需不同主體之間的協調和配合。下文中，筆者將圍繞壓力容器設計相關問題，提出具體的處理策略，希望對壓力容器今后的設計帶來幫助。

3.1使用年限設計的防范策略

根據壓力容器自身的使用年限，設計人員應當結合行業要求作出統籌的分析。根據新版《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSGR0004-2009）及其各項要求來進行操作。上述，實際上是所有設計者應當堅持的職業操守。也就是：每張圖紙中均需標注壓力容器具體的設計使用年限。若要對壓力容器自身的使用年限進行設計，從業人員應當對容器所處的環境、可靠性等進行分析，降低和排除不同的安全隱患。結合不同的使用材料，對壓力容器自身的耐腐蝕性能力以及內外部壓力差等進行計算，估量壓力容器能夠承受何種腐蝕性。由此，便可對其使用年限作出科學地測算。為保證使用年限自身的科學性，從業人員可嘗試對惡劣的環境進行模擬，對壓力容器本身的壽命進行測算。另外，設計者需對使用者潛在的不當操作進行分析。在設計圖紙對應的地方，需設置安全提醒。同時，需對壓力容器自身的使用條件作出改善，對其承力部件或是壁厚參數等加以測定，設計恰當的使用年限。

3.2設計材料變更的防范策略

對材料進行挑選時，從業人員應當對材料來源、特性或是力學屬性等是否符合使用環境或是耐腐蝕性要求等進行分析。若用戶希望對壓力容器作出變更，則設計人員切不可單方面刪減用材。相應地，需考慮材料擴增之后會帶來哪些安全風險。譬如說：用戶希望某個容器的厚度減小，設計人員則應當對容器自身的受力情況作出合理分析，降低容器能夠承受的減薄程度。再譬如：用戶希望容器的厚度增加，設計人員需關注變厚后不同方向上產生的拉應力，避免平面應變或是發生脆性干裂現象。對壓力容器進行設計時，工作人員應當關注材料實際的變更，提出可靠的應對策略。

3.3氣密性試驗中存在問題的防范策略

為避免毒性介質發生外泄，工作人員應當開展必要的氣密性試驗。①試驗前需接受液壓試驗，確保其液壓達標。②氣密性試驗的實施活動中，應當確保全部的安全附件均得到可靠的安裝，使試驗過程更加安全。③需對氣密性試驗選擇的氣體進行適當挑選。最好為干燥或是清潔度比較高的空氣或是氮氣等常見的惰性氣體。試驗中，壓力必須是緩慢上升，避免將壓力驟然上升至某個高峰點。滿足相應的壓力位后，該壓力應當持續10min上下，再次將其下降到設計位。接著，需對壓力容器全部的焊縫或是連接處做好嚴格地檢查。必要時，可考慮使用涂肥皂水。若壓力容器未出現任何的泄露情況，那么可判斷合格；若有少量泄露，需對壓力容器作出有效地修補，并再次完成氣密性試驗。針對碳素鋼或是低合金鋼制作得到的壓力容器，需對試驗溫度進行科學控制，不低于5℃。

3.4焊接接頭無損檢測相關問題的防范策略

對焊接接頭來說，無損檢驗已有比較豐富的方法。然而，現實中，工作人員應當挑選最恰當的檢驗方法。通常，射線檢測對氣孔或是夾渣等多種缺陷比較敏感。但是對面狀缺陷，則無法很好地檢測。所以，對壓力容器自身的缺陷作出無損檢驗時，我們應當根據現實情況作出有效地權衡。若選擇多元化的檢測方法來對相同位置作出檢驗，工作人員應當遵循相應的標準。相同標準，并適用于多種檢測方法。若壓力容器已經做好無損檢驗，工作人員應當對關鍵部位做好抽檢，使檢測結果更加科學。現代科技已有較好的進展，工作人員應當認真搞好科研，優化無損檢測技術，借助物理技術的前沿成果，對無損檢測技術進行科學定位；需引入無損檢測相關的自動化技術，從根本上提升自動化水平。

4結語

壓力容器在正式投入使用前，需歷經設計、檢驗、試運行或是維修等諸多不同的環節。這其中，設計是比較關鍵的環節，應根據某種特定的標準完成。對壓力容器進行設計時，均需根據行業規范或是最新版本進行。設計是否科學、恰當，直接牽扯到制造、檢驗等諸多環節的操作難度，對壓力容器自身的制造、運轉成本有很大影響，同時也決定了產品后期的運行狀態。故此，工作人員應當關注材料、厚度以及性能的變更，提出可靠的應對策略。

參考文獻

[1]杜秋華，譚云，巫宗萍，等.壓力容器設計過程中的不確定性因素分析[J].機械設計與研究，2014（5）：94~95.

[2]周小玲.半球封頭圓柱殼結構的塑性極限載荷分析[D].重慶交通大學，2015.

作者：葉超 單位：上海森松壓力容器有限公司