压力容器设计制造常见缺陷及应对措施

周 明

（河南惠润化工科技股份有限公司，河南平顶山 467000）

0 引言

目前我国的经济处在快速发展阶段，各个行业也逐渐步入正轨，所使用的压力容器数量逐年上升，同时企业对压力容器的质量和使用效果要求也越来越高。由于多数压力容器被用于储存有高度污染性、毒性、腐蚀性以及易燃、易爆的介质，并且其在生产过程中很容易受到外界环境及内部因素的影响，生产企业不仅要优化改进压力容器的制造工艺，还要充分考虑单位需求提高其使用价值、延长其使用寿命。

1 压力容器的特点

1.1 设计和制造过程需要极高的专业水平

在设计压力容器时，需要运用到开发软件中的各个部件来测试，因此，设计人员自身必须要具备专业的技能和丰富的工作经验，同时还要熟练掌握先进的计算机软件，只有这样才能保证所设计出来的压力容器具有很高的安全性，减少外界因素对其的影响。

1.2 生产过程中对安全性能要求高

压力容器在工作时，其工作环境具备高温、高压、真空以及腐蚀的特点，部分压力容器的材料存在着剧毒以及易燃易爆等危险因素，因此，不管是设计、制造还是使用，都要严格保证生产工序的专业化、标准化以及规范化，提高压力容器的安全性能，给工作人员的安全提供保障。在生产时企业必须要将安全问题放在第一位，工作人员一定要严格遵守生产的规范和标准，生产出更多高质量的压力容器，提高安全性能。在压力容器制造过程中，不同阶段要采取不同的制造标准，满足不同时期的使用要求，提高容器的使用效果。目前制造企业开始逐渐引进新的技术和方法，改进生产的规范和标准。

1.3 产品结构参数多样性

压力容器是一种较为常用的工业机械设备，尤其是石化企业，需要使用它来存储石油产品，制药、饮食等行业中也会应用到。由于每个行业、每个企业自身对压力容器的应用均有其差异性，因此在实际应用时需根据其实际应用环境来进行设计制造和安装，这也体现出压力容器结构参数的多样性特点。在某一企业对压力容器有特殊需求时，生产制造企业便应根据其实际情况有针对性地设计、制造、安装压力容器。

1.4 产品结构复杂以及其他事项

在过去，压力容器的生产相对较为低效，且整体性能不佳，这与其市场定位、加工工艺、材料选择等多方面因素均有关联，由此可见压力容器的产品结构具有复杂性特点。压力容器的工作环境较为恶劣，使用时容器需要承受极大的压力，必须要有良好的整体性能，随着当下工业、制造业的发展，应当从产品结构复杂性特点和质量控制方面来进行考虑，加强对压力容器材料、加工工艺等多方面的细节性管控。

2 压力容器设计制造中存在的缺陷

2.1 原材料性能指标不达标

压力容器作为一种高性能器件设备，合理的材料是保障其性能的重要指标。在生产制造前，应当根据实际情况来选择合适的材料，以达到最佳的性能要求，保障压力容器的生产施工。从实际分析来看，材料使用不合理已经成为压力容器生产施工中的主要问题之一。根据调查，由于材料选购部门工作人员的疏忽，未严格根据材料标准筛选材料，而用于压力容器制造的材料类型较多，如果有其中一种不符合标准便有可能会影响压力容器的整体性能。目前有许多因压力容器内某种材料性能不过关而导致爆炸或其他安全事故。此外，不合理的材料不仅会给企业造成损失，还极有可能会危及相关工作人员的生命安全。

2.2 焊接工艺不能保障容器整体性能

焊接工艺是保障压力容器整体性能的重要过程。无论是哪一种工业用容器，几乎均需应用到焊接工艺，而且当前焊接工艺已经引入了许多的新技术、得到了较大的发展。尽管石化行业的压力容器需要根据实际情况的不同来选择不同的焊接工艺，但均对焊接工艺有着极高的要求。压力容器需要在高温、高压的状态下工作，其中的压力大致可分为纵向和横向，无论是哪一种方向的压力，均会对压力容器产生冲击，而此时良好的焊接工艺能够真正地将多种材料连接成一个整体，使压力容器拥有极佳的性能。但在实际焊接工作中，存在纵向、横向焊接工艺选择不合理等问题，甚至存在一定的盲目性，导致压力容器的焊接工艺不佳。

2.3 加工过程不合格

压力容器的设计制造对工艺有着极高的要求，过程复杂且需要做许多复杂性工作，因此要从实际出发，做好加工处理，保障整体加工过程的合理性。以前，压力容器加工过程无严格的质量管控体系，在实际加工时极有可能会出现质量管理不佳的问题，并诱发一些问题，如测量仪器精准度不佳、工作人员操作规范性不足等。虽然预先会制定相应的加工方案及施工规划，但能够真正从综合、全面的角度考虑问题，又如过于注重压力容器、未兼顾在地形操作环节等，许多细节性问题极有可能会严重影响压力容器的性能。

3 压力容器制造缺陷的应对措施

3.1 准确计算法兰数值

作为压力容器设计核心内容，法兰设计效果将直接影响压力容器整体设计质量。加强对法兰设计管控，可以有效提升压力容器设计质量。在国际上，广泛应用的压力容器法兰设计方式属于Waters法。通常情况下，法兰应力由3个部分构成，分别是法兰力矩应力、由压力直接作用于法兰本体造成的环向应力、由组成法兰各个环节在压力影响下形成的应力，因此需要科学核算压力容器法兰设计，从结构、受力情况等方向综合思考，结合压力容器设计和制造要求，获取精准的设计参数，从而提升压力容器设计制造质量。

3.2 选择标准化的制造材料

目前，石化企业正处于可持续发展过程中，对我国社会的现代化起到推动作用。压力容器作为其生产的重要设备，对其生产有重大影响。通过以上分析来看，压力容器在材料方面有较大的局限性，导致其无法有效应用于实际生产作业。

良好的材料对提升压力容器质量至关重要，但是曾经由于材料选择的问题，导致压力容器无法满足石化企业的实际应用需求。因此，相关采购部门应从实际出发，深入贯彻落实各种规范化标准来选购材料，而且在选购过程中还要对材料性能进行检验，再综合筛选质量最佳、价格最便宜的材料，来满足压力容器生产的基础条件。

3.3 合理布置焊接工艺

在实际应用过程中压力容器需要承受极大的压力，因此不仅要有极佳的材料性能，还需要通过焊接施工使所有零部件连接成一个整体。在实际工作中，必须要保证焊接工艺，使压力容器达到石化生产作业的标准。根据调查分析，未达到应用焊接标准的压力容器在使用时极易出现轻微裂纹，进而形成安全隐患。因此，要从实际出发，从纵向、横向角度来进行焊接，而且焊接过程中应当重视严格做好焊接质量控制，避免操作不规范、焊缝重叠等情况。同时应严格按照国家规定的焊接材料和焊接模型来进行焊接设计工作，而且焊接位置、粘结程度等指标均应在焊接图中体现。

相比焊条电弧焊等普通焊技术，激光复合焊接技术有极高的稳定性，在焊接过程中不会出现材料飞溅的情况，接头性能较好。它的热源能量高度集中，焊接时热影响区小、工件形变小，焊接效率也大大提高，并且焊缝成型非常美观，大大提升了压力容器的焊接质量。另外，这一技术的性能稳定，易操作，不易返工，确保了压力容器的整体安全，但对工件组对精度要求极高，而且激光焊设备昂贵，这些因素大大限制了其广泛推广。

3.4 加工过程中的影响因素分析

在提升与压力容器设计制造安装等过程的质量时，除需要注重材料、焊接工艺外，还必须要加强对加工过程的管控。压力容器的加工过程中较为复杂、多变，虽然事先已经做好了相应的规划工作，但依然可能会因一些不确定性因素对整体过程产生消极影响，进而会导致压力容器的整体质量未能达到标准。因此，工作人员首先要注重细节性环节，管理部门也要定期组织员工深入学习相关理论性知识，使加工过程的每一个细节均能够被照顾到；其次应当严格计算回弹量，确保回弹量的合理性，不影响压力容器的形状；最后，加工过程中要重视压力容器的物理特性，应在热加工、冷加工后做好相应的管控工作，确保加工过程的顺利、合理实施。

4 结束语

随着社会及工业的发展，压力容器在人们生活中应用得更为广泛。因此，在压力容器生产过程当中，应严格控制过程质量，消除安全隐患，这不仅直接决定着压力容器的使用寿命及运行安全，还会影响到使用单位的整体经济效益指标。本文首先分析了压力容器的特点，指出了其生产制造过程中存在的缺陷问题，并从材料、焊接工艺、加工过程3个方面针对性地提出解决策略，以促进压力容器性能的提升。