压力容器属于承压特种设备,具有爆炸和泄漏的危险。它承载着高压、高温、低温、易燃、易爆、剧毒或腐蚀性介质。一旦爆炸或泄漏,往往会导致火灾、中毒等灾难事故,造成严重人员伤亡和财产损失,同时造成严重环境污染,给社会经济、企业生产和人民生活带来严重损失和危害,直接影响社会稳定。
压力容器广泛应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空、宇宙、防卫等工业部门的生产和人民生活。压力容器是化肥、炼油、化工、农药、医药、有机合成等行业的主要生产设备,其中年产30万吨乙烯装置压力容器约占总生产设备的35%。在国民经济中,以压力容器为主要生产设备的行业占相当比重,同时压力容器又与人们的生活息息相关,如作为最常见的压力容器的气瓶,已进入千家万户。伴随着国民经济的发展,我国压力容器的数量将会越来越多。
压力容器承受各种静态和动态载荷或交变载荷,其中一些有额外的机械或温度载荷。工作温度和压力范围很宽,从-100℃以下的低温到1000℃以上的高温;从真空到100MPa以上的超高压,有时操作条件甚至苛刻:比如合成氨的操作压力为10~100MPa,高压聚乙烯装置的操作压力为100~200MPa。内部介质是最高工作温度高于或等于标准沸点的气体、液化气或液体,有上千种,其中有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等有害物质。以上的因素使得压力容器从设计、制造、使用和维修都有别于一般的机械设备。
压力容器早期主要用于化学工业,压力低于10兆帕。在合成氨、高压聚乙烯等高压生产过程中,出现了压力容器压力大于100MPa的情况。随着化工、石油化工行业的发展,压力容器的工作温度范围越来越宽,容量越来越大,有的还要求抗介质腐蚀。自20世纪60年代以来,核电厂的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求,推动了压力容器的进一步发展,并广泛应用于各个工业部门。
压力容器基本上都是带压工作的,大多处理高温或易燃易爆介质,危险性极大。因此,世界各国都将压力容器作为强制管理的特殊设备。它是一种涉及多行业、多学科的综合产品,其制造工艺及使用过程涉及到冶金、机械加工、焊接、热处理、腐蚀与防腐、无损检测及安全防护等诸多领域。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测的不断进步。所以,压力容器技术的发展,是以各种专业技术的综合发展为基础的。
随着经济发展和社会进步,压力容器不仅数量越来越多,而且使用功能和科技含量也在不断发展。压力容器未来的发展趋势主要有以下特点:
(1)效率更高。随着工业化和科学技术的发展,压力设备正朝着高参数、高效率、大型化的方向发展。
(2)更安全。由于压力容器的潜在危险性,安全性和可靠性已经成为设备最重要的指标。压力容器制造领域应用了大量新材料和先进技术。从而为实现设备长周期运行,提高设备的安全性能奠定基础。
(3)更加节能环保。随着中国可持续发展战略的实施,节能环保问题成为社会关注的焦点,环保节能产品越来越受欢迎。
(4)更加轻量化。提高材料强度,降低安全系数,选择较高的屈服强度,采用应变强化技术,优化压力容器结构,都可以不同程度地实现压力容器的轻量化。
5)长期循环。随着技术的发展,压力设备的生命周期会逐渐增加,更换频率会降低,性价比会提高。
(6)更加通用化、标准化。通用化、标准化压力容器已成为不可逆趋势之一。因为通用性和标准化都意味着更好的互换性,这不仅有利于压力容器使用单位的日常维护和后勤保障,而且还能将设计和制造费用降到最低。
(7)更加特殊化和专业化。特殊工况的要求促使压力容器向专业化和专业化方向发展和进步。超高压容器、高低温压力容器、耐腐蚀性强的压力容器和非金属压力容器将得到更广泛的应用。