摘要：压力容器是工艺流程、安全技术二者融合的必然产物。科学设计，不仅能够减少材料，同时也能够维护容器的使用安全，达到比较可靠的效果。设计人员需要做出深度地探索，对设计理念做出创新，优化设计标准，促进压力容器行业更好地向前发展，达到国际水平。本文对压力容器设计过程中常见的问题进行了探讨。
关键词：压力容器；设计过程；问题；措施
压力容器的设计中涉及的技术规定众多，不仅要求设计人员设计时进行全面的分析和深刻的理会，还要能够针对具体的问题具体分析。但是即使以标准规范作为设计制造的依据，也常常会忽视标准规范中的某些说明而导致错误，直接选用标准件而未考虑设计条件对标准件的修正，这便会在一定程度上会直接到设备的安全性以及可靠性。
1 压力容器设计过程中常见的问题分析
1.1设计未全面考虑应力腐蚀
应力腐蚀在多种腐蚀体系中都会产生，其中的共同点就是使用的金属材料因为特定的腐蚀介质环境，持久的拉应力导致材料的断裂破坏。压力容器中的碳钢与低合金钢材料如果在NaOH、KOH、硝酸盐、H2S 水溶液、液氨等腐蚀性介质中，应力腐蚀开裂十分正常；奥氏体不锈钢遇到NaOH、KOH、H2S 水溶液、海水及含有卤素离子的水溶液等腐蚀性介质中也常常会导致容器的应力腐蚀开裂。根据国家标准要求，化工行业的液氨容器在设计时一般选用的主体材料为Q345R，在焊接后设计应要求对容器进行热处理去除应力，从而预防应力腐蚀导致的损坏。
1.2 压力容器设计未考虑材料问题
压力容器材料的问题直接影响整个压力容器的各种属性，材料问题是压力容器设计的重要因素。材料的改变一般会受到以下几个因素影响：压力容器的使用人员、用户的特殊要求、压力容器所处的环境、容器的大小和外观等。
1.3 压力容器设计未考虑热处理问题
钢板的热处理规定中要求，钢板冷成形或其它的元件在受压时都要进行热处理，例如有应力腐蚀性介质的容器；盛放较多毒性物质的容器；成形之后碳钢及低合金钢厚度会降低10% 的情况等；冷成形变形率的指标与所规定的要求不符，设计时如果不给出合适的热处理方式，也无法恢复材料的性能。压力容器设计者一般都会对压力容器的壳体、封头等部件做热处理要求，在多接管的设计中没有考虑到这些
2 压力容器设计过程中常见问题的解决措施
2.1关于压力容器使用年限设计的防范策略
第一，在对压力容器进行使用年限设计的过程中，设计人员必须对容器使用的实际环境进行充分考虑，尽可能降低安全隐患的发生频率；第二，依据使用材料，对压力容器的内外部压力以及耐腐性能力进行测算，以便实现对使用年限的合理计算；第三，设计人员还应该在最恶劣环境下对压力容器的使用寿命进行模拟；第四，把操作不当等因素考虑在内，并在图纸相应位置予以警示。
2.2 优化材料的选择
对于压力容器设计中因为材料选择存在问题而形成的一些隐患来说，在具体的设计过程中，必须要切实把握好相关材料的选择和优化，提升材料的应用价值。具体来说，这种材料的选择优化主要涉及到了以下几个方面的参考要点：首先，必须要全面分析各个材料的属性和特点，尤其是对于材料的受力特点、强度、韧性以及耐腐蚀性等进行全面分析，切实保障所选材料具备着较为突出的应用价值和表现；其次，对于相关材料的选择应用来说，还应该重点从厚度方面进行合理的明确，结合压力容器的具体需求来判定所选材料应用具备的厚度，提升其应用的可靠性；最后，无论是对于何种材料的选择应用，都应该保障其能够得到较好的贯彻执行，也就是说，应该促使其具备着较为理想的经济性效果，避免出现因为采用了一些价格昂贵的材料而影响其后续的生产可行性。
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2.3 压力容器筒体厚度的计算
在20 世纪中叶，科研工作者对铝合金强度进行有效计算时，发现了实际条件下材料的腐蚀深度分布形式。随着科学技术的发展与进步，压力容器的研究领域也得到了一定的扩展，随之有关材料腐蚀的研究成果也越来越多。所以，可以进一步计算出压力容器筒体的腐蚀裕量，同时还可以系统性地计算出容器筒体的原始厚度。按照蒙特卡罗的研究方法可以得知，如果一个压力容器筒体厚度是22mm，那么在它使用10 年之后。压力容器的可靠性是0.95。所以说在多次试验之后可知，压力容器筒体的厚度将会与其使用年限有一定的关系。在压力容器的使用过程中，其可靠性务必要高于0.95 才可以。
2.4 低温压力容器的温度设计
在压力容器和管道设计上，温度能起到决定性的作用。温度高于－20℃或低于－20℃对整个设计、选材、制造带来的影响都截然不同，能否有效的控制温度是设计低温容器和低温管道必不可少的因素。关于“压力容器”的设计也有一定规定，低温压力容器温度设计时不仅要把整个生产介质、生产环境的温度因素进行综合全面的分析与考虑，还要尽可能的排除所有能够影响与设计有关的因素，确保低温压力容器的温度设计达到符合其所有要求和标准。另外，在温度设计过程中不能忽略低温压力容器因使用环境温度较低而引发材料脆性所带来的不良变化。使用容器的地点不同，温度肯定有所差异，比如南北方的环境温度差异较大，在容器的设计上就要考虑使用的环境因素。
2.5法兰的选择
在法兰的选择中，管法兰比容器法兰更加难以抉择，因为管法兰的压力等级一定要比法兰在设计温度下的最大无冲击压力要大。在化工生产过程中，压力容器处在高压、高温、高腐蚀的环境当中，如果选择不锈钢材质的法兰，那么管法兰的最大无冲压力就会由于高温环境的影响而有所下降，这样的话，就必须选择压力更高的法兰，保证在设计温度条件下，管法兰的设计压力小于最大无冲击压力。
2.6压力容器设计中的热处理
目前，诸多的压力容器厂商为了促进经济效益盲目节约成本，在设计过程中在容器的接管部分等采用碳钢或者低合金钢接管，尽管这种方式利用了无缝管或者碳钢又或者冷成形做成，看似均符合相关的理论要求，但是却忽视了需要进行热处理的情况。碳钢和低合金钢板冷却卷成形后倘若不进行相应的热处理工艺，容易使得钢铁内部的微小晶粒破碎或者歪曲。经过冷处理之后的钢板硬度和强度都有所上升，但与此同时必然造成可塑性下降。钢管的厚度越大，制管之后的直径也就越小，则造成冷却之后的内部变化更加剧烈，并且硬化程度高，这就容易导致在安装之前存在隐患，有可能存在微小裂缝。因此钢板在进行冷却之后，须再进行再结晶退火等热处理工艺，增加钢板的可塑性。
2.7压力容器设计中分气缸和储气罐的设计
对于压力容器设计中分气缸的设计问题，主要应该控制好出气口和进气口之间的距离，在设计过程中应当根据容器的实际用途进行准确计算确定其距离。对于储气罐的设计也要把握好材料和尺寸，罐体的长度和直径的比值必须设定在合理的范围之内，才能确保整体容器的使用性能。
综合上述，在设计压力容器的过程当中，相关设计者应当严格按照我国现行的设计规范进行设计，在成本和材料之间切实的找到最佳的平衡点，既要给客户最科学、最安全、最实用的压力容器，又要充分节约客户和厂家的资金，为双方创造利益。
参考文献：
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[3] 张静. 压力容器设计中的开孔补强设计探究[J]. 中国石油石化. 2017(10)
[4] 季锋. 浅谈压力容器设计的几个问题[J]. 聚酯工业. 2017(05)
论文作者:胡沛德1,薛淑卿2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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