摘要：压力容器是化工生产中常用的一种特种设备，压力容器设计是否科学合理、经济可行，直接决定着压力容器使用的安全性与可靠性，也在很大程度上影响着化工生产是否可以顺利、有序开展。为了提高压力容器设计水平，应明确压力容器设计中存在的问题，并积极采取有针对性的措施予以解决。本文主要探讨了压力容器设计的主要问题及其对应的处理对策，以供参考借鉴。
关键词：压力容器设计；常见问题；对策
引言
我国诸多研究学者加强了对压力容器的研究，同时，国家针对压力容器的设计、制造、质量控制以及维护维修等，也制定了一系列的规范标准。但就现阶段来说，压力容器设计中，依然存在着一些问题，影响着压力容器的质量，不利于压力容器基本功能的有效发挥。
一、压力容器设计的重要性
压力容器在工业领域尤其是石油化工方面发挥着无可取代的作用，压力容器在化工石油领域作为承载石油压力的主要设备，容器的安全性与可靠性十分重要，压力容器承载压力的大小不一，进行的设计也不一样，一旦设计上出现任何问题，可能会对人的生命的安全性产生威胁，因此，压力容器对于质量的要求极高。压力容器的设计不仅体现在设计压力容器的选材上，而且还要分析容器的受力情况，分析承载压力的大小，安装过程的便利性上都要进行设计，这样复杂的工作需要受过良好的专业教育，拥有设计经验，专业技术较强的人才能胜任。科学合理的压力容器设计对设计者提出了更高的要求，这关乎到生产过程的安全性，设计者必须考虑周全，在设计过程中，也必然会遇到很多问题，需要设计者不断进行自我学习，提高设计技能。压力容器的设计要求主要包括三个方面：
第一，压力容器的设计必须保证安全性。化工产品大多有着特殊的化学性质，例如，腐蚀性，易燃，易爆，有毒性等，都是非常危险的，设计压力容器必须首先考虑到安全问题。第二，压力容器的设计要充分考虑设计使用寿命。对于一些腐蚀性物质来说，随着使用时间的延长，容器壁会变薄，这无疑是一个安全隐患。第三，压力容器的设计要考虑到日后运输、安装、维护的方便性，尽量为相关从业人员提供方便。
二、压力容器设计问题对其使用寿命的影响
设计过程中受参数信息误差的影响，压力容器很难计算出一个准确的使用寿命，并且在这样的环境下，也增大了压力容器的运营风险，一旦使用中的压力容器出现参数不达标的现象，内部的受力环境也会发生明显变化，最终造成容器损坏，危及到操作的安全。设计期间对容器使用寿命判断计算也是十分重要的，关系到后续使用环节中检修更换的时间。一旦容器超出了设计的安全使用计算寿命，继续投入使用在性能稳定性上自然得不到保障。除设计期间各项参数计算不合理之外，对金属材料受到氧化腐蚀的时间进行计算也不合理，这样的环境下所开展的容器压力值测定也受到了严重的影响。针对压力容器的使用寿命问题需要在设计阶段采用技术方法来解决，对使用寿命做出合理的判断后续性能稳定性提升也可以顺利进行。
三、压力容器设计期间的常见问题
3.1低温压力容器界限问题
在对低温压力容器的使用期间的界限进行确定时，低合金钢制容器通常会定义在-20℃以下，但在对材料的低温状态下性能判断仍然存在误差问题，这样并不能达到理想的使用效果，对于低温界限一般通过V型缺口低温冲击试验进行确认。钢材料在压力环境下，自身使用性能稳定性会发生很大的变化，因此在设计期间会通过计算将压力控制在材料所能够承受的范围内，这样才不会造成严重的隐患问题。钢材在设计阶段所选择的厚度与使用温度有很大关系，进入到低温使用环境下，需要将钢材的韧性加大，这样才能够确保在低温状态下材料不会发生脆断，但目前在设备使用环节中由于对低温把控不严格，有些设备长期处于超出材料使用范围的低温环境下，长时间在这样的环境下不利于压力容器的安全使用。
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3.2最大允许工作压力问题
压力容器所能够承受的压力也有一个确定的数据值，设计期间由于对最大允许工作压力计算不合理，容器使用期间对压力的控制自然也不能达到质量安全标准。最大压力值是根据容器外层厚度的计算来进行的，计算出设备各材料在损坏前所能够处于的最薄弱状态，根据这一数值对最大工作压力值做出计算。这一参数的确定需要结合压力容器设备的综合使用条件并经过计算得到，也是设计环节中比较容易出现问题的，决定最大允许工作压力的主要因素通常是材料的厚度，最大允许工作压力值的意义主要在于：给需要做泄漏试验的设备（按照规定，设备做气密性试验时通常要加上安全起跳装置）留出足够的安全余量。基于此，设备的最大允许压力与设备的实际操作压力有很大的偏差。
3.3压力容器的焊接问题
在对焊缝进行焊接处理时，需要根据标准规范的要求来进行，这样才能更合理地判断其中所存在的问题。焊接材料选择，焊接过程中的温度控制都很容易出现误差问题，需要在设计阶段对焊接接头、焊接形式、是否全焊透等作出要求，制造单位还应该根据材料、设备等作出经过相应机关评定合格的焊评。在此基础上开展的焊接施工才能更加安全稳定。焊接问题在制造、使用阶段也比较常见，同时也关系到设备安全，所以各环节对焊接问题一定要严格把控。压力容器的焊接一旦不达标，使用期间会出现不同程度的泄漏问题，威胁到使用者的人身安全，对内部材料也不能起到保护作用。
四、解决压力容器设计问题的对策
4.1根据设计计算参数结果选择材料
在设计任务开展前，要对压力容器的各项使用参数进行详细计算，在此基础上所进行的工作任务也不会受到影响，并且能够更合理的判断其中所存在的问题。钢材厚度可以通过使用中的最大压力、温度等值计算得出，钢材的使用状态可以根据环境温度、介质等进行确定，各项参数确定之后，接下来开展的设计任务也可以更顺利进行。同时在设计期间还需要对容器使用环境中存在的隐患问题做出判断，包括材料可能会受到的腐蚀影响，这样才能够更好地提升压力容器质量安全。
4.2确定最大允许工作压力配合焊接
明确压力容器使用过程中的最大允许工作压力，在此基础上所开展的焊接任务也不会受到其影响，技术人员在对焊接材料的选择上也有了明确的针对方向，避免影响到后续施工任务的正常开展。所计算的结果需要进行检验，反复验证后进入到最终的制作环节，对于焊接温度控制也需要科学精准，否则很容易影响到材料使用阶段的稳定性，一旦钢材变形，其实际承受的压力也会因此而发生改变。确定最大允许工作压力值后，所进行的焊接处理才能更稳定开展，将压力容器的接缝处理在理想的运行使用范围内。焊接时间在规定值范围内，以免因时间过长造成钢材发生高温性能变化，使用后承受压力能力下降造成安全隐患。
4.3压力容器设计的焊接接头系数
在对焊接接头系数进行确定时，通常要考虑压力容器盛装介质性质、板材厚度、设备的设计温度、有无检查孔等因素，确定焊接接头系数有利于容器制作过程对焊接质量的控制。针对压力容器的使用安全以及焊接问题，设计人员要严格按照规定来进行取值，并以提升使用安全性为前提，在此基础上重点探讨可能遇到的问题，在焊接处理过程中针对常见问题采取规避措施，达到更理想的工作效果，最终的工作质量也能够得到保障。明确了设计阶段常见的问题，有针对性的采取解决预防措施，更有助于提升工作任务的完成质量，压力容器使用过程中的安全控制也更能顺利进行。
五、结束语
综上所述，压力容器设计中，应遵循国家标准与行业标准的要求，充分考虑多方面的因素，采取有效的措施，预防安全隐患的出现，最终设计出结构合理、安全经济、使用期限长的压力容器，为推动我国工业化建设的进一步发展做出更好的贡献。
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论文作者:巩春坤
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第14期
论文发表时间:2019/10/29
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