压力容器设计与制造常见问题探讨
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压力容器设计制造常见缺陷分析及应对措施摘要:压力容器在应用范围较广,通常被用于储存高毒性、高污染性、易爆等介质。
由于压力容器的结构具有一定的复杂性,使用工况具有多样性,这就对压力容器的质量有着较高的要求。
在设计和制造过程中,原料性能指标不达标、制造工艺单一等都是常见的问题,通过结合具体问题采取对应的措施,有效保证产品的使用安全性。
关键字:压力容器;设计制造;缺陷;措施前言压力容器在我国多个行业得到普遍使用,伴随着压力容器使用范围的扩大,不同规模、样式的压力容器问世。
在压力容器的设计制造过程中,需要严格遵循设计要求,以保证产品的质量,而设计、制造环节也是压力容器经常出现缺陷的环节,主要和材料使用不当、工艺过程等有一定的关系。
因此,通过不断优化压力容器的设计制造工艺,解决常见的缺陷问题,有效延长其使用寿命。
1压力容器设计制造的常见缺陷1.1材料性能不达标压力容器属于高性能器具设备,在加工期间需要增强高性能原材料的应用力度,以保证设计制造的质量。
在压力容器的生产制造之前,通常需要结合实际情况选择合适的材料,以保证达到最佳性能,但从实际来看,材料性能不达标已经成为目前的常见缺陷之一。
压力容器对于材料的选择有着严格的要求,一旦使用不当就会引起各种缺陷,高性能材料在压力容器制造中作用非常大,但是容易受到温度、湿度等因素的影响,使其稳定性发生改变[1]。
在材料选购过程中,由于材料类型比较多,一旦其中一种材料的标准不达标,就可能对压力容器的整体性能产生影响,甚至在使用期间引起爆炸,或者其他的安全事故,严重威胁工作人员的安全。
1.2法兰数值缺乏精准性压力容器的一大重要零部件就是法兰,精准的法兰尺寸数值对于容器的设计方案有着重大影响。
在具体的设计规划中,若未依据实际储存需求调整法兰的数值,则会对法兰的精准性以及其使用作用产生影响,甚至影响后续的加工制造。
同时,在压力容器的设计中,如果没有仔细分析法兰应力情况,在具体的使用中可能比较容易受到外力影响,而法兰的结构、受力情况等与实际需求不相符,那么就会在制造中出现质量问题。
压力容器制造常见问题及解决对策摘要:压力容器作为一种可承载一定压力的密封设备,在工业、民用领域中得到广泛应用。
压力容器实际使用过程中,常出现容器结构破裂、内部所贮存气体或液化气体泄露问题,影响生产安全。
压力容器制造质量不仅直接关系到容器的使用安全性和可靠性,同时也影响着容器的制造成本。
因此,本文通过分析压力容器各项制造常见问题,并阐述问题解决对策,为压力容器实际操作提供参考,希望可以进一步提高压力容器制造水平。
关键词:压力容器;制造问题;解决对策一、压力容器制造常见问题分析1、容器变形当压力容器制造质量不达标或结构整体性能水平较低时,在实际使用过程中,受到压力与环境因素的影响,易出现设备结构扭曲变形问题,并引发所贮存液化气体泄露等一系列问题的出现。
压力容器变形问题的主要出现成因包括:第一,火焰切割下料操作不当,工作人员并未严格遵循相关操作规范,导致设备壳体短筒节经过火焰切割处理后,在边缘部位产生收缩现象。
收缩幅度过大,则无法满足后续容器焊接组对作业的开展要求;第二,金属材料质量不佳。
在所使用金属材料的可焊性与冷却加工性能较差时,金属材料经过焊接冷却处理后,材料塑形与韧性等性能将有所下降。
例如,在使用低合金钢制作压力容器时,钢材在冷却过程中有较高可能出现塑性变形现象,导致晶格扭曲、压力容器结构变形。
2、腐蚀裂纹压力容器金属材料焊接时,在温度超过100℃并保持急剧温度梯度时,材料受到高温条件影响,可能出现不均匀塑性应变现象,进而影响材料焊缝区的性能质量,在焊缝区域内残留一定的应力。
在压力容器长时间使用过程中,受到残余应力影响而产生应力腐蚀裂纹,压力容器的实际使用寿命缩减,易出现结构破裂、所贮存液化气体泄露等安全事故。
同时,在焊接工艺不佳、焊接加热温度不均时,受到温度场所产生内应力的影响,也将导致材料出现局部塑性变形现象,即使将温度调整至均匀状态,仍旧无法有效消除所产生的内应力,进而引发腐蚀裂纹质量通病的出现。
压力容器制造常见问题与解决方法压力容器是一种承受高压力的设备,常用于化工、石油、天然气等领域。
在制造、安装和使用过程中,常常会出现一些问题,需要及时解决。
以下是常见问题及解决方法。
一、表面质量问题1. 表面有凸起或坑洼原因:可能是成型时用的板材不够平整,或者经过冲压、热处理等工艺后表面变形。
解决方法:成型前要检查板材表面质量,如有不良要及时更换;工艺上要调整好工艺参数,避免过度冲压、热处理等。
2. 表面有划痕或刻痕原因:可能是在加工、装配过程中,工具磨损导致;也可能是运输过程中受到碰撞。
解决方法:加工和装配时使用更好的工具,并给工具定期保养;运输时要加强包装和保护,避免遭受碰撞或摩擦。
3. 表面出现氧化或腐蚀原因:可能是板材在生产、运输中没有得到及时保护;也可能是在使用过程中未注意日常维护。
解决方法:在生产和运输中要加强保护措施,如喷漆、覆盖塑料膜等;在使用过程中要注意日常维护,及时清洗、除锈、防腐。
二、尺寸精度问题1. 尺寸偏差过大原因:可能是板材尺寸不够准确,或者生产加工误差过大。
解决方法:在选用板材时要严格控制尺寸误差,在加工时要控制好各道工序的误差,严格按照制定的标准进行加工。
2. 连接尺寸精度不够1. 成品强度不够原因:可能是原材料的强度不够高,或者加工工艺不够严谨。
解决方法:在选用原材料时,要选择优质材料,保证强度要求;在加工工艺中,要精确控制温度、压力等参数,严格按照标准进行加工。
2. 成品韧性不足四、安全问题1. 泄漏原因:可能是制造过程中没有严格检查质量,或者使用过程中没有注意日常维护。
解决方法:在制造时要严格按照标准和规范进行生产,严格检查各项质量指标,确保无泄漏隐患;在使用过程中要注重日常维护,及时发现和排除泄漏隐患。
2. 爆炸解决方法:在制造过程中要严格按照标准加强质量控制,确保结构安全可靠;在使用过程中要按照规范操作,避免产生危险。
压力容器制造中常见问题及分析摘要:压力容器是一种特殊的精密仪器,广泛应用于工业、农业等生产中,种类繁多、工艺和技术复杂。
其使用过程中的安全性影响整个工业或者农业区。
现阶段,压力容器的制造过程中存在着一些问题,本文简述了几个常见的问题并进行了分析。
关键词:压力容器制造;常见问题;分析1.引言二十一世纪以来,随着我国经济的迅速发展和科技水平的提高,我国的压力容器从设计到制造和维护的能力都有了长足的提高,跻身世界前列。
十几年间,我国建立、健全了压力容器的相关法律、法规和标准体系,使压力容器从设计、制造和维护全过程标准化。
提出并完善了基于风险的压力容器的设计、制造方法。
为了实现国家可持续发展战略,开始倡导和实施压力容器的绿色设计,逐步形成现代压力容器制造模式。
尽管在材料、设计、制造等方面,我国实现了压力容器的自主设计与制造,但是,压力容器在制造方面仍存在一些问题和挑战。
2.压力容器制造特点压力容器是一种特种设备,用于石油化工工业、农业、国防等各个领域,其品种多样,大致分为四类:存储、反应、换热和分离。
由于压力容器的大多在高温、高压等恶劣的环境下使用,因此,对压力容器的设计和制造来说,必须保证其安全性。
对制造压力容器所需要的材料要求十分严格。
在实际作业中,制造压力容器难度非常大,需要各专业协同合作进行,技术非常复杂。
对于压力容器的设计人员,除了需要压力容器的专业知识以外,还需要具备其所用行业的专业知识,按照标准和规范严格进行压力容器的设计,以保证其安全性。
3.压力容器制造过程中的常见问题及分析随着压力容器制造工艺的不断发展,其制造过程中的一些问题也渐渐暴露,需要我们及时的发现问题,规避风险,提高压力容器的安全性。
这些问题包括材料问题、变形问题、焊缝问题、应力腐蚀问题和氢脆问题等。
3.1 材料问题压力容器制造过程中的问题主要包括材料代用问题,以优代劣和以厚代薄,这种情况在实际生产过程中屡见不鲜。
材料质量的控制是保证压力容器安全使用的前提。
压力容器制造常见问题与解决方法【摘要】本文主要介绍了压力容器制造过程中常见的问题及解决方法。
材料选择不当可能导致压力容器的性能下降甚至发生安全事故。
焊接质量不合格也是一个常见问题,需要加强焊接质量管理。
设计参数计算错误和表面处理不到位也会影响压力容器的质量。
检测手段不完善可能导致隐藏的问题无法及时发现。
为了解决这些问题,需要加强材料选择与焊接质量管理,提高设计参数计算和表面处理的准确性,以及完善检测手段和质量保障体系。
通过这些措施,可以提高压力容器的制造质量,确保其安全可靠性。
【关键词】压力容器、制造、常见问题、材料选择、焊接质量、设计参数、表面处理、检测手段、解决方法、管理、准确性、质量保障、体系。
1. 引言1.1 压力容器制造常见问题与解决方法压力容器是一种用于储存或传输气体、液体或蒸汽的设备,广泛应用于化工、石油、制药等行业。
在压力容器的制造过程中,常常会出现一些问题,如材料选择不当、焊接质量不合格、设计参数计算错误、表面处理不到位以及检测手段不完善等。
材料选择不当可能导致压力容器在使用过程中出现强度不足或耐腐蚀性能不佳的问题,进而影响设备的安全性和使用寿命。
解决这一问题的关键在于加强材料选择与焊接质量管理,确保选用符合要求的材料,并进行严格的材料检验和焊接监控。
焊接质量不合格可能会导致焊缝处出现裂纹、气孔等缺陷,从而降低压力容器的承压能力和安全性。
要解决这一问题,需要加强焊接工艺控制,提高焊工技术水平,确保焊接质量符合要求。
设计参数计算错误可能导致压力容器在工作过程中出现超压或不稳定等问题,危及设备和人员安全。
要解决这一问题,需要提高设计人员的专业水平,加强设计参数计算的准确性和可靠性。
检测手段不完善可能导致压力容器内部缺陷难以发现,从而影响设备的安全性。
要解决这一问题,需要完善检测手段和质量保障体系,确保对压力容器进行全面、准确的检测。
要提高压力容器制造的质量和安全性,需要加强材料选择与焊接质量管理,提高设计参数计算和表面处理的准确性,完善检测手段和质量保障体系。
浅谈压力容器设计中的常见问题及对策压力容器是工业生产中常见的设备,用于加工、储存和输送各种气体、液体和粉末。
它们承受着高压、高温或低温等复杂的工作环境,因此在设计和制造过程中要特别注意安全性和可靠性。
在压力容器设计中常常会遇到一些问题,下面就让我们来浅谈一下这些常见问题及对策。
一、焊接质量问题焊接是压力容器制造过程中最关键的环节之一,焊接质量直接影响着容器的安全性和可靠性。
常见的焊接质量问题包括焊接缺陷、焊接接头设计不合理和焊接接头处的应力集中等。
为了解决这些问题,首先应该加强焊工的技术培训,提高他们的焊接水平和质量意识;其次要严格控制焊接工艺参数,确保焊接质量符合标准要求;最后要设计合理的焊接接头结构,减少应力集中并提高接头的疲劳寿命。
二、材料选择和损伤问题压力容器的材料选择直接关系到其抗压性能和耐腐蚀性能。
选择不当或材料损伤都会导致容器失效。
为了避免这些问题,首先应该在设计阶段就对材料进行严格筛选和检测,确保材料符合要求;其次要加强对材料的管理和保养,及时发现并处理材料损伤问题;最后要严格按照材料的使用规范来设计和制造压力容器,确保其安全性和可靠性。
三、安全阀和压力表问题安全阀和压力表是压力容器的重要保护装置,它们直接关系到容器的安全运行。
常见的问题包括安全阀和压力表的选择不当、安装位置不合理和维护不及时等。
为了解决这些问题,首先应该对安全阀和压力表的性能和使用要求有清楚的了解,确保其选择和安装符合标准要求;其次要加强对安全阀和压力表的维护保养,及时发现并处理问题;最后要加强对安全阀和压力表的使用管理,确保其在容器运行过程中起到应有的作用。
四、设备结构设计问题压力容器的结构设计直接关系到其承压性能和使用寿命。
常见的结构设计问题包括受力分析不合理、结构尺寸设计不合理和支撑方式选择不当等。
为了解决这些问题,首先应该加强对设备结构设计的理论研究和实践经验总结,确保设计合理性;其次要加强对设备结构的计算分析,确保其受力性能符合要求;最后要结合实际情况对设备结构进行合理优化,确保容器的安全运行。
压力容器设计制造的问题及解决对策压力容器是一种常见的工艺设备,在化工、医药、食品等行业都有广泛应用。
随着工业发展的迅猛,压力容器的设计制造也面临着一些问题和挑战。
本文将探讨压力容器设计制造中存在的问题,并提出相应的解决对策。
一、设计问题1.材料选择不当。
压力容器的制造材料通常是金属材料,而不同的工作条件对压力容器材料的性能要求也不同。
选材不当可能导致容器在工作过程中出现失效或事故。
解决对策:对于不同工作条件下的压力容器,应根据具体情况选择合适的材料,并对材料进行充分的测试和验证,确保其符合设计要求。
2.设计强度不够。
在使用压力容器的过程中,可能会受到内部或外部的压力,如果设计强度不够,就会存在安全隐患。
解决对策:在设计压力容器时,必须充分考虑各种工作条件下的压力情况,进行强度计算和模拟分析,确保设计的容器具有足够的强度和稳定性。
3.焊接质量不合格。
焊接是压力容器制造中不可或缺的工艺,焊接质量直接影响到容器的使用性能和安全性。
解决对策:在焊接过程中,必须严格按照相关规范和标准进行操作,保证焊接质量符合要求。
对焊接接头进行全面的检测和检验,确保质量合格。
二、制造问题1.工艺方面存在缺陷。
在压力容器的制造过程中,可能会出现工艺方面的不足,例如工艺流程不合理、设备不足等问题,影响容器的制造质量。
解决对策:在制造过程中,应充分合理规划工艺流程,确保每个环节都符合相关标准和要求。
对关键工艺环节进行监控和控制,及时发现和解决问题。
2.质量管理不到位。
如果在压力容器的制造过程中质量管理不到位,就很容易出现质量问题,导致产品的安全性和可靠性受到影响。
解决对策:建立完善的质量管理体系,对每个制造环节进行严格的控制和管理,确保产品质量满足设计要求。
三、技术问题1.缺乏相关技术人才。
压力容器的设计制造需要丰富的工程经验和专业知识,缺乏相关技术人才会影响产品质量和生产效率。
解决对策:加强人才培养和引进工作,培养一批具有丰富经验和专业知识的技术人才,确保能够满足压力容器设计制造的需求。
压力容器设计与制造常见问题探讨
摘要:压力容器能否安全运行,在很大程度上取决于设计与制造质量,而设计与制造质量又与工程技术人员能否对标准、法规正确理解密切相关。
文章借推出的《固定式压力容器安全技术监察规程》,结合多年压力容器设计实践,就压力容器设计与制造中容易忽视的压力容器设计使用寿命及材料代用等问题进行了探讨。
关键词:压力容器设计使用寿命材料代用
一、概述
压力容器的安全运行,关系到国家财产与人民群众的生命安全及社会的稳定。
容器承压部件的断裂破坏伴随着介质的能量释放会形成爆炸,具有巨大的破坏力,常造成大面积的、立体性的破坏和群体伤害,不仅损坏设备本身,而且损坏周围的设备和建筑,并常常造成人身伤亡,甚至涉及承装有毒有害介质的还会对受影响的民众造成遗留后遗症,后果极其严重。
为了保证压力容器的安全运行,作为设计者,一定要从了解工艺及介质属性,正确合理设计类型及选用承压材质,有必要根据对应操作环境正确给定检测及试验要求。
特定情况的需要气密性试验或特殊处理要求的绝不能漏掉。
在材料代用的时候,不能凡是“厚的”就一定是安全的。
而且,压力容器的设计除了满足强度计算要求、结构合理外,其设计使用寿命也是必须要考虑的。
作为压力容器的使用单位一定要合理的做好定期检测工作,并认真对待检测好的数据结果,以此来参考设备的安全使用寿命还能有多久。
二、压力容器设计的使用寿命问题
我们知道任何事物都是有寿命的,压力容器也不例外。
因此,2009年推出的《固定式压力容器安全技术监察规程》将原《容规》中第32条提出的:“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题,设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。
改成3.4.2.2中的强制要求。
事实上,压力容器的设计使用寿命应该由设计者在图样上标注,设计者在设计时应考虑到影响容器使用寿命的因素,主要有:
1.材料的力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依赖性;
2.腐蚀裕量中包含的设计寿命因素;
3.载荷如周期性载荷等的时间性;
4.违规操作或恶劣环境等非正常因素。
因此,正确的设计途径应是:设计者在确定容器设计使用寿命的基础上,充分地考虑以上四个因素的影响,合理地选择材料、确定腐蚀裕度、提出制造、检验和操作要求。
其中对于设计工作者腐蚀裕量至关重要。
因此,我们可以限定设备使用中最大腐蚀速率,根据最大速率和腐蚀裕量就可以反推出设备的最大使用寿命。
毕竟,相同的设备,不同的工作环境和使用工况对其影响都很大,作为设计工作者很难掌握这么明细,尤其现在有很多以系列产品而研发推出的压力容器更是如此。
但是,只要设计者限定了最大的腐蚀速率工况,便可以得到明晰。
当然应该指出,压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命,它仅仅是设计者根据容器预期的使用条件而给出的估计,其作用是提醒使用者和监督者。
当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施,如经常测量厚度和缩短检验周期等,避免发生安全事故。
因此,无论是按国际压力容器设计的惯例,还是为了提高设计的水平和权威性,都应该在图纸上标注压力容器的设计使用寿命,这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责,同时也避免设计者承担无限责任。
没有使用寿命是不合理的,如果不写使用寿命,那就终身负责。
三、对于设计过程中容易忽视的需要热处理要求的研究
1.碳素钢、16MnR钢板厚度不小于3%Di,其它低合金钢厚度不小于
2.5%Di 的冷成形圆筒应经热处理合格。
对此项要求,大多设计单位在设备主体筒体的设计中,基本上都注意到这一点,但是在接管的设计中却很容易忽视。
例如一设计单位对一φ325X12的接管提出可以使用16Mn的无缝管,也可以用16MnR钢板卷制,却没有提出对卷制的接管进行成型后的热处理要求。
又如φ428X14的卷制人孔接管没提出热处理要求。
的筒体不需要热处理时,往往对厚度超限的卷制人、手孔接管也忽视了热处理要求。
钢板冷卷后,晶粒发生破碎、歪扭,由于冷作硬化,钢材的强度和硬度上升,而塑性下降。
钢板越厚,直径越小的筒体冷卷后变形率越大,冷作硬化程度越大,钢板的内应力也越大,塑性大幅度下降,甚至有产生裂纹的可能,这将严重威胁到设备的安全运行。
这时通过再结晶退火可以使钢板的强度和硬度下降,塑性提高,从而使材料的力学性能得到改善。
GB150-1998第10.4.2.1是根据长期的实践经验得出的结论,因此,厚度超限的钢板冷作加工后进行再结晶退火处理是完全必要的。
2.管箱热处理当碳钢管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱,在施焊后作消除应力的热处理。
四、压力容器制造中材料代用的“以厚代薄”问题
“以厚代薄”往往使壳体的受力由平面应力状态向平面应变状态转变,对容器的受力状态有害而无利,厚壁容器更容易产生三向拉应力的平面应变脆性断裂。
1.对于原设计中与封头之间为等厚度焊接的容器,如对容器壳体个别部件进行“以厚代薄”(如仅增加封头厚度而简体厚度不变)时,势必增加容器壳体的几何不连续程度,从而引起应力集中,使封头与筒体连接部位的局部应力增大,对有应力腐蚀倾向的容器有很大危害。
对于受交变载荷的容器,则有可能引起疲劳裂纹甚至疲劳断裂。
2.当厚板代薄板时,往往要引起连接结构的变化,如加厚的封头与简体的连接,往往都必须对封头进行外削边处理。
对于用管道做简体的设备,当简体壁加厚时,筒体与封头的连接处有时也必须对简体侧作内削边处理。
对于筒体与管板及平盖的对焊连接结构也同样存在这些问题。
当厚度增加较多时,常常还涉及到焊接结构的变化。
如接管与壳体焊缝及对接焊缝都有可能从原来的单V型(适合3~26mm板材)改为X型坡口(适合12~60mm板材)。
改后可以减少焊缝填充量,避免产生缺陷,减少焊接残余变形与应力。
大大提高了焊接接头的金属使用性能。
3.对于容器壳体整体上的以厚代薄,虽然不会使筒体与封头连接部位的局部应力增加,但是仍会造成以下几种不利影响。
首先,壳体厚度增大后,原设计选用的焊接方式、探伤方法等可能相应发生变化;其次,壳体增厚势必增加容器的重量,于是将对容器的支座和基础不利;第三,对于壳体兼作传热部件的容器,增加壳体厚度会影响换热容器的传热效果。
4.钢板许用应力与其厚度密切相关,从GB150-98中可见钢材随着板厚的增加材料许用应力呈下降趋势,如Q345R在20℃~150℃下板厚从16mm增加到18mm时,许用应力由170MPa下降到163MPa。
“厚代薄”有可能导致强度不足,因此,当处于这些临界状况下的厚代薄时,还必须对强度进行验算。
5.对于膨胀节、波纹管、挠性薄管板和薄管板等元件,原则上不应采用厚代薄。
因为随着元件的加厚,其刚性相应增大,从而削弱了补偿变形效果。
因此,“以厚代薄”也必须如其它形式的材料代用那样“事先取得原设计单位的设计修改证明文件,对改动部位应作详细记载”。
由设计单位来综合考虑以厚代薄造成的种种不利影响,决定是否可行并对可实施以厚代薄的容器的焊接工艺、探伤方法、支座、基础等作适当的调整,以消除或减少各种不利影响。
五、人、手孔法兰的选用
目前在我国的行业标准中,标准人、手孔的法兰全部采用管法兰。
许多设计单位在设备设计时也都愿意选用标准人、手孔,其原因大概就一个方便。
但从设计的合理性和经济性来看,选用标准人、手孔并不理想。
其原因有三:一是从法兰的受力情况来看,为了达到理想的密封效果,为了法兰承受尽可能小的力矩,在螺栓设计中应尽可能控制较小的螺栓孔中心圆直径。
查阅HG20593~20595和JB/T4701~4703可以看到,同公称压力、同公称直径的法兰,管法兰的螺栓孔中心圆直径比设备法兰的螺栓孔中心圆直径大得多;二是由于二者如上所述的结构差异,导致管法兰的厚度要比设备法兰厚得多,加上管法兰的外圆大得多,如此整个人、手孔的制造成本比采用设备法兰设计、制造的人孔要高。
三是在有的工作环境中,选用标准法兰显得比较浪费钢材。
如工作压力为2.8MPa,此时选用标准法兰得用到4.0 MPa,如自行设计,可大大减少钢材厚度。
在市场竞争激烈的今天,这对自行设计、自行制造的单位很有必要。
参考文献:
[1] GB150-1998《钢制压力容器》.
[2] TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.
[3] JB4732-1999《钢制压力容器分析设计》.
[5] HG20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》.
[6] GB/T986-1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》.。