摘要：由于压力容器设计不同于一般的产品设计，除了在实用性上满足要求外，在安全性上要有更高的要求。这就要求压力容器设计人员需要掌握更多的知识，一名优秀的压力容器设计人员不仅需要理解相关的标准规范，还需要对压力容器制造过程和使用过程等各个方面进行综合考虑，只有这样才能设计出合格的压力容器。
关键词：压力容器；设计；问题；措施
1压力容器设计的基本要求
1.1工艺要求
鉴于压力容器的安全性能如此重要，所以对其工艺有着相当高的要求，比如筒体直径及壁厚对制造的影响，焊接材料的选取，产品是否应制作产品焊接试板，加工的过程对材料性能是否有影响以及产生影响应如何消除，对特殊材料的焊接要求等等。除此之外，对密封结构和开孔补强设计也有着相当高的要求，并应达到相关标准规范要求。
1.2使用寿命的保障
《固定式压力容器安全技术监察规程》中明确规定，要在设计图纸上标注设计使用寿命，以作为使用过程的检验和产品报废的参考。压力容器产品种类繁多，工作环境各异，有的作为动设备的附属设备，用于工业生产的运转，例如一些压力容器与压缩机主机部分通过法兰相连接，本质上由静设备转为“动”设备；有的压力容器盛装的介质属于高腐蚀性，随着时间的推移，对容器的壁厚不断的腐蚀使壁厚减薄。所以由于压力容器长期处在比较复杂恶劣的环境中，就导致压力容器材料随着使用年限的增长具有容易老化、产生疲劳开裂、壁厚减薄等特点。所以，设计的时候需要对其使用环境和介质加以考虑，以保障压力容器在规定的设计使用寿命中安全运行。
1.3确保使用安全
压力容器存储的都属于一些高压、高腐蚀或易燃易爆的物质，稍有不慎就可能引发火灾甚至爆炸。如果设计不合理，如，本应该采用全焊透接头形式而设计为部分焊透，本应该使用椭圆形封头而设计为平封头，这些情况下，因结构的不合理导致应力集中，就有可能引发能量的瞬间释放，引发强烈的破坏力，安全性能是压力容器的首要性能。
2压力容器设计中容易忽略的问题
2.1压力容器的设计使用年限问题
压力容器在使用的过程中有着一定的使用年限，超过容器的使用年限，产品的整体或者局部就有可能发生老化的问题，很容易发生安全隐患。然而，设计人员往往依据经验或以前的图纸进行设计，而忽视了对设计使用年限的规定，从而导致使用过程中，使用单位的操作管理人员往往也就没有压力容器使用年限的概念，这就使得随着时间的推移压力容器的安全性降低。另外压力容器的使用年限大都是在理想的情况下限定的，但在制造企业的实际制造过程中会出现各种加工缺陷，如错边量、棱角度等，使设计使用年限达不到理想情况下的年限。
2.2压力容器材料代用后的设计更改问题
压力容器在设计的过程中选取材料要受到多种因素的制约，譬如运行的环境、客户的需求、使用人员的不同、外观等诸多方面。有时压力容器应用的环境十分的极端，需要有耐热、耐腐蚀、抗压力等多种性能，因此在设计的过程中要对材料进行严格的筛选。而实际制造过程中，由于制造厂材料购买的难易程度或库存的原因经常出现材料代用，材料代用应尽量以高代低，以厚板代替薄板，材料代替应经原设计单位同意，只有符合设计选材要求才能允许代用。
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2.3压力容器设计过程中的热处理问题
在设计压力容器的过程中，钢板冷成型的受压元件加工过程中当达到规定的变形量时要进行热处理操作，以恢复材料的原本性能，在实际中，设计人员往往忽略对这类元件的热处理要求。另外，由于标准的不同，对同一类产品热处理的要求也不同，如对中间有隔板的管箱，在《制冷装置用压力容器》中没有热处理要求，而在《热交换器》中规定要进行消应力热处理。
2.4关于压力容器设计中分气缸的设计问题
由于设计对分气缸的出气口和进气口之间的有效距离未依据工作条件和产品的尺寸进行综合考虑，经常出现分气缸不能正常有效工作。另外分气缸的开口和环焊缝之间的距离不能过小，应分开足够距离以减小局部应力的影响更好地保证分气缸的正常运作。
3压力容器设计中问题的防范策略
为了控制上述设计压力容器中的常见问题，确保压力容器的安全运行，需要对以下几方面进行改善：
3.1关于压力容器的使用年限的防范策略
首先要做的就是要求设计人员对压力容器的使用年限进行充分的分析，从源头上降低发生安全隐患的概率；其次要做的就是根据压力容器的使用材料，测算其承受的内外部压力、耐腐蚀能力、抗稳定性等内容，合理计算压力容器的使用年限；然后进行虚拟模拟，测量最恶劣的环境下压力容器的使用期限；最后在图纸上标注出可能出现操作不当而使使用年限减少的地方，并予以警示。
3.2关于压力容器设计材料变更的防范策略
在对设计材料变更之前首先应对原材料的属性进行充分的了解，然后与欲使用的材料进行对比决定是否可以代用。实际中，经常会出现客户要求变薄容器材料，这时要充分考虑由各种参照因素确定材料的最小厚度，同时也应增加附加条件，如采取因机械加工而产生残余应力的防范措施、对焊缝质量提高要求等。总之，在材料代用的过程中，设计人员要对所要使用的材料高度重视，一旦某种性能达不到使用要求，后果不堪设想。
3.3关于压力容器设计中的热处理问题的防范策略
企业在生产压力容器的过程中，为了节约成本获取利润，常常会使用碳钢或者低合金钢进行冷弯曲成小直径的接管，如未经过热处理的操作，钢铁内部的微小晶粒很容易出现歪扭、破碎、裂纹的情况，可塑性也会下降。因此对于厚度很大的钢板在冷却加工后还要规定进行结晶退火的热处理操作工艺，来恢复钢板的强度、硬度和可塑性，更好的确保压力容器的使用安全性。
4结束语
综上所述，在进行压力容器设计的时候，设计人员要全面考虑，不能忽略任何一个环节。同时，应建议国家相关部门应针对压力容器的设计，制定严格的设计规范以及质量标准，全社会合力，保证压力容器的质量，确保其安全性能。设计人员还应该不断总结经验教训，对容易出现的问题要反复核查，对所设计的产品进行定期的跟踪特别是使用后的安全状况，发现不足及时调整改进，从源头上保证压力容器的安全，从而保证人们的生命财产安全，促进社会的和谐。
参考文献
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论文作者:孙晓靖
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
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