摘要：近年来，我国的石油化工行业有了很大进展，与之相关的机械设备的发展也展现出了旺盛的生机。在石油化工生产中，压力容器是一类必要设备，必须要保证压力容器的质量和性能，才能够确保其的安全性与可靠性。为此，应当要遵循压力容器设计的基本要求，采取先进的技术，来进行压力容器的设计及制造。本文主要针对压力容器设计的基本要求进行了浅析，并对其技术进展进行了阐述。
关键词：压力容器；设计；基本要求；技术进展
引言
在压力容器制造使用整个过程中，设计是一项最为重要的步骤，它的正确恰当与否直接关系到制造和检验环节的难易。合理的设计不仅能够大大降低制造成本，还能够有效提高产品运行的可靠性。在设计中，如果将强度计算错误或者是结构设计不合理都会导致事故的发生，给使用造成隐患。当下，石油化工以及能源产业发展迅速，对压力容器的要求越来越高，不仅在规格上越做越大，操作压力和温度也在不断提高，这就造成了压力容器的结构越来越复杂，对安全性的要求也不断加大。因此，我们要重视压力容器的设计环节，加强安全监督，使其能够适应各种复杂的工况。
1压力容器设计的基本要求
1.1保证完成工艺生产
石油化工行业是一类特殊的行业，它对生产要求非常高，所以必要保证压力容器能够满足生产对设备的温度、压力、规格以及结构等的要求。因此，在压力容器设计中，应当要尽可能地提高设备的应用性能及在生产中的使用效率。
1.2设计的压力容器要保证能够安全可靠的运行
众所周知，石油化工中有很多的物料具有腐蚀性和毒性，更重要的是很多材料具有易燃性，引起火灾爆炸的可能性很大。在工作过过程中，压力容器内部具有相当的能量，如果容器遭到外界的破坏而泄露内部的能量，该能量在瞬间爆发出来会造成很严重的后果，另外，在连续生产的作用下，很容易造成压力容器的损坏，也会威胁到其他相关设备的安全，形成连锁反应。所以，必须重视其安全可靠性的设计，也应该考虑到在腐蚀、异常高低温以及疲劳载货情况下，它也能够安全运行。
1.3达到预期的使用寿命
设备的使用寿命关系着生产安全和生产成本，若设备使用寿命过短，则一者会出现一些安全隐患，二者会由于频繁更换设备而增加投入。为此，在压力容器设计中，还应当要确保设备达到预期的使用寿命。很多石油化工材料都具有强腐蚀性，容易导致压力容器壁遭腐蚀变薄甚至蚀穿，这是导致其寿命降低的主要原因，为此在设计时应当要重点考虑增强容器壁的抗腐蚀性能，例如在容器内部表面采用有效的抗腐蚀材料，以减轻其受腐蚀程度。
1.4设计应该便于制造安装和操作维修
设计应该兼顾压力容器的各个其他环节，才能保证安全性，结构越简单就会越容易制造和对设备进行检测，即使产品的某些缺陷超标了，也能够在最快的时间内被发现，并且予以消除。另外，这样做也能够满足一些比较特殊的要求，比如：一些像顶盖一样的试验容器，在使用过程中要经常装拆，因此要采用便于装拆的结构形式，较少的使用笨重的主螺栓连接方式；有一些容器内部的器件经常需要清洗和维修，则有必要设置一些入孔和手孔。
2压力容器设计技术的进展
2.1应力及应变的分析评定
应力及应变的分析评定乃是压力容器设计中的新技术。在这方面，关键是运用相关分析方法，全面校核压力容器的强度。应力不同，对压力容器造成的破坏程度也是不同的。全面校核压力容器强度应当要基于各部位实际应力及其应变的完善程度和精确程度。与传统设计方法不同，应力及应变的分析评定方法可以降低安全系数、减轻设备重量、节约制造材料、保证设备安全以及防止设备失效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不过，虽然该方法具有诸多优点，但也存在一定的缺陷，比如其需要大量复杂的计算，需要借助计算机完成，设计成本也较高。
2.2压力容器设计焊接问题的解决
如果压力容器其封密性不合格，在应用的过程中发生泄漏，不但会对其内部的介质起不了充分的保护作用，有可能还会对施工人员其自身的安全形成不同程度的威胁。解决焊接裂纹的方法有：（1）选择使用低氢型的焊条；（2）焊接安排以后需实施淬火的处理；（3）合理选择适合的焊接技术。焊接咬边指的是，在焊接的时候焊接的位置发生凹槽。防止焊接咬边的方法主要有：（1）选择与焊接材料选择相适应的焊接方法，合理调整焊接的电流大小和角度；（2）焊接的工作人员在进行焊接时，需随时观察焊接处的各种变化，确保可以及时察觉焊接咬边并及时的给予有效的处理。焊接气孔指的是，焊接的时候熔池当中的气体不能得到有效的析出。解决焊接气孔的途径有：（1）确保对接口、坡口周边的清洁；（2）管控溶渣本身的浓度；（3）随时更换焊条。
2.3塑性失效设计
塑性失效的设计基础是弹塑性理论，其设计的准则是：可以允许局部薄膜的应力和弯曲应力的应力强度有较大的许用数值,也就是能够容忍局部的塑性变形，压力容器仍然不会失效。分析其原因，主要是因为在局部发生薄膜应力以及弯曲应力，即使最大应力达到了屈服的极限，也只能引起局部的屈服，但是对于整个压力容器来说，大部分区域仍然处于弹性状态而不会失效此时，如果采用弹性失效的方法来处理，则会使得很多的材料无法发挥应有的潜力。
2.4疲劳设计
压力容器的疲劳指的是材料在反复交变载荷作用下遭到破坏，但却没有明显的塑性变形，所以传统设计中往往并不会考虑到疲劳。不过，近年来随着压力容器制造规模的不断扩大，一些高强度低合金钢材料的使用，增加了裂纹和未知缺陷的风险，所以也应当要提高对疲劳所导致的破坏的重视，采取疲劳设计方法。
2.5压力容器设计腐蚀问题的解决
为了可以使压力容器的使用期限延长，一般所采取的解决措施有：（1）选用合适的材料；（2）应用延缓腐蚀的制剂；（3）提升压力容器的焊接质量；（4）应用防腐蚀的涂料；（5）衬里形式的防护；（6）在容器壁表面喷丸强化；（7）加强管理和维护。除此以外，在设计压力容器的过程中，设计人员需综合的考虑压力容器的服役环境会对其所造成的影响，并且，以腐蚀的最大速度当作计算的依据，来确定压力容器最大的腐蚀裕量。
2.6概率设计
近代的概率设计方法是基于数理统计学，它的主要作用是对压力容器进行全面评价，具体涵盖了经济合理性判断、安全程度评估等。通过概率设计能够计算出压力容器的失效可能性及最低可靠性的概率要求，从而帮助设计者合理分配各个零部件，满足总体设计要求。
结语
综上所述，压力容器设计的基本要求是保证完成工艺生产、确保运行安全可靠、达到预期的使用寿命、制造、安装、操作及检修方便和经济性。随着诸多新技术在压力容器设计中的运用，未来我国的压力容器设计及制造将会有更大的发展空间。
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论文作者:刘延钊1,孟龙龙2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/12
标签：压力容器论文; 应力论文; 设备论文; 塑性论文; 材料论文; 方法论文; 进展论文; 《基层建设》2018年第36期论文;