浅谈有色金属材料在压力容器：设计中的影响与应用

刘尚飞

摘要：压力容器作为现代工业发展过程中较为常用的一类设备，在现阶段保证工业生产高效进行方面发挥着不可替代的作用。随着现代科学技术的不断进步以及工业现代化水平的不断提升，工业生产对于压力容器设备的要求也越来越高，不仅如此，越来越多的金属材料被应用到压力容器设备加工过程。基于此，本文重点就有色金属材料在压力容器设备加工中的相关应用进行了探讨。

关键词：压力容器;有色金属材料;应用

中图分类号：TH49 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）06-0157-02

对于压力容器而言，其所处的环境多为高温或者高压环境，生产环境相对恶劣，因此，在其实际的应用过程中，其发生安全事故的可能性也相对较大。导致压力容器安全事故发生的因素有很多，其中较为重要的就是设计、制造缺陷和使用操作不当。随着现阶段工业生产对于安全性要求的提升，在现阶段在压力容器设计过程中，很多生产厂家会将有色金属应用到压力容器当中，然后以此来保证压力容器的质量。但就现阶段有色金属材料在压力容器加工过程中的制造，却依然有待改进。

1 压力容器设备概述

1.1 压力容器设备含义

所谓的压力容器设备，泛指密封性较为良好且能承受一定压力的容器设备（如图1）。在现阶段的工业领域，比如化工行业、能源行业、科研机构以及军工行业等等，其相关生产都会应用到压力容器设备中。现行国家标准按照耐压指数将压力容器设备分为四类，即超高压压力容器设备、一般高压压力容器设备、中压压力容器设备以及低压压力容器设备。其中超压压力容器设备指的就是耐压极限为100MPa，一般高压压力容器设备耐压水平为10-100MPa，中压压力容器设备耐压水平为1.6-10MPa，低压压力容器设备耐压水平为0.1～1.6MPa[1]。对于压力容器设备而言，其主要的材料为金属材料，并且随着压力容器生产技术的日益成熟，越来越多其他的材料被应用到实际的生产过程当中，其中就包括有色金属材料。

1.2 压力容器设计与制造概述

在压力容器设备生产及应用过程中，设计与制造是两个非常重要的环节。通常来讲，压力容器设计与制造往往会涉及多个学科和多个行业，比如，在压力容器设计过程中，涉及机械设计、工程制造、力学、焊接等多个学科，在其制造过程中，其所涉及的内容就更多了，比如机械加工、无损检测、冶金、防腐蚀等等。在实际的压力容器制造过程中，其主要的制造工序为：原材料验收、划线、切割、除锈、机械加工、滚制、组对、焊接、无损检测、开孔划线、总检、热处理、压力试验、防腐等等[2]，其中焊接工艺是压力容器制造过程中较为重要的一个施工工艺，在其实际的应用过程中，应根据具体的焊接方法选择合适的焊接工艺。

2 压力容器设计的制造要求

对于压力容器设备而言，在实际的应用过程中，其大多处于高温高压状态下，不仅如此，在一些化工企业，压力容器设备还被应用于存放强腐蚀性液体或者气体，因此，在对其进行设计制造时，应保证其符合以下相关要求。

首先应保证压力容器设备使用的安全性及可靠性，简单来说，在进行压力容器设备设计过程中，应对其相关技术环节进行把握，并以此来保证其在高温、高压环境下不会发生爆炸或者泄露，同时，还应保证压力容器设备应具有一定的抗腐蚀性能[3];其次是应保证设备后续维护的便利性，所谓的后续维护便利性是指在压力容器投入使用之后其相关的检测及维护应相对便利[4]，这样做的根本目的就是保证压力容器设备的安全性。

随着现代科学技术水平以及制造工艺的发展，有色金属材料已经被广泛的应用到压力容器设备制造加工过程当中，并且已经成为了现阶段压力容器设备加工制造的主要材料。除了常规的石化部门、热电部门、化工行业等行业生产过程中所使用的压力容器会应用有色金属材料之外，对于核工业核动力反应堆、大型化工厂反应装置以及分离装置，在选择压力容器设备时，也更多会选择有色金属材料压力容器，压力容器结构分析如图2所示。

3 有色金属材料对于压力容器检测的影响

3.1 压力容器主要检测方法

对于压力容器设备而言，其主要的检测内容包括外部检测、内部检测以及整体检测等等。首先是外部检测，其主要的检测项目有外表面形状、金属材料氧化情况、微裂纹、漏气、局部温度过高、相关附件牢固性以及螺栓连接稳定性等等，其主要的检测方法为日常巡回检查，如果在检查过程中发现安全问题，应及时进行停运处理;其次是内部检测，内部检测的主要项目除了外部检测所有项目外，还应对设备内表面的腐蚀及磨损情况进行检测，对于外部检测项目而言其主要检测方法为肉眼或者放大镜检测，内部结构检测则主要是以无损检测为主，比如射线探伤或者超声波探伤等等[5]（如图3）;最后是整体检测，整体检测除了上述两项内容外，还应对压力容器设备的耐压情况进行检查，其中，耐压情况主要方法为水压试验以及焊缝无损检测。

3.2 有色金属材料应用对于压力容器检测工作的影响

对于有色金属材料而言，其对于压力容器设备检测工作的影响主要是标准不全，尽管现阶段我国已经制定了相应的有色金属材料压力容器检测标准，但是随着现阶段相关技术的日益成熟，越来越多的有色金属材料被应用到实际的压容器设备制造过程中，这样一来，很多新材料由于缺乏相应的规范标准，就很难对其相关检测工作进行规范，这样也就很难保证压力容器的安全性及可靠性。

4 压力容器設计中有色金属材料的应用要求及设计

4.1 压力容器中有色金属材料的应用要求

1）选择合适的设计制造方法。要想对有色金属材料在压力容器加工设备中进行有效应用，笔者认为，选择合适的设计制造方法是其中尤为重要的一项措施。首先，在实际的设计制造过程中，相关工作人员应根据压力容器的具体应用来选择合适的有色金属材料，并对其性能进行考察;其次，选择合适的设计制造方法，设计人员应尽量选择分析设计法来进行设计制造，同时在设计制造过程中，对有色金属压力容器的结构应力不持续、有色金属防腐性能相对较差等相关问题进行充分考虑，并在此基础上选择最为合适的工艺进行生产制造[6]。