摘要：压力容器在现今的工业生产中具有十分重要的作用，将直接关系到生产安全与生产效果。为了能够使其在应用中更好的满足需求，做好设计方法的控制十分关键。在本文中，将就压力容器设计要求及设计方法进行一定的研究。
关键词：压力容器；设计要求；设计方法；
1 引言
近年来，我国的工业获得了快速的发展，在实际生产中，压力容器是其中不可缺少的设备类型，具有盛装气体以及液体等作用。在实际对压力容器进行生产时，也具有十分繁琐的工艺，在实际对压力容器进行选择时，做好其密闭性控制十分关键，以此对不同环节的操作质量做出保证。这即需要能够加强容器设计，以此获得高质量的压力容器。
2 压力容器定义
同普通容器相比，压力容器具有三大特点：第一，工作压力在0.1MPa以上，即在正常工作状态下顶部能够达到的最高压力；第二，内直径在15mm以上；第三，工作介质为液化气或者气体，以及同标准沸点相比更高的液体。对于压力容器来说，其具有较为广泛的用途，在科研、军工以及石化等方面都具有重要的作用。通常来说，其由密封元件、支座、筒体、封头、开孔以及法兰这几部分组成，同时也具有表计以及安全装置等具有不同生产工艺作用的内件。在实际运行中，根据自身介质、密封以及承压等因素的影响，其也有较大的几率发生爆炸问题，进而对实际生产的财产、人员安全造成威胁。对此，其也是国家重要的监检产品，我国具有专门的机构对其进行技术检验以及监督检查，对实际生产质量也具有了更高的要求。
3 设计要求
在压力容器设计中，其主要要求有：
3.1 安全
在压力容器实际应用中，安全性可以说是其最大的应用要求，需要通过自身的平稳运行为人们的生命财产安全提供保障，要想对该目标进行实现，即需要能够对压力容器设计进行不断的优化。在每一台压力容器生产前，相关人员即需要能够对其稳定性以及安全性进行设计，保证所使用的材料具有实惠以及经济的特征，该方式在实际应用中，不仅能够降低设备的制造成本，更为重要的是能够保证容器的应用安全性。目前，压力容器在锅炉制造、石化、能源以及科研等方面都获得了较多的应用，由密封原元件、封头以及筒体等部分组成，在实际运行中，如果其受到外部因素的影响，且没有在规定的时间内对其进行处理，则会因此导致爆炸事故的发生，对于安全生产以及人员安全产生非常大的威胁。这即需要能够在生产中做好把握，对设计的安全性引起重视，在容器各项参数满足标准要求后才能够允许投入到生产当中。
3.2 质量
在压力容器实际设计中，完整性也是非常重要的一项要求。如在锅炉生产中，在压力容器使用方面即需要能够在高压、高温环境中具有较好的适应性，需要其在实际运行中对工艺当中的温度、压力等影响因素具有较好的承担效果，满足实际生产所需的结构与规格。在化工生产中，所具有的物料也具有较强的腐蚀性以及毒性，有较大的几率发生火灾，甚至因此导致爆炸等事故的发生。在实际生产中，在其内部也具有一定能量的存储，当发生破坏情况时，其内部所具有的能量则将在短时间内直接释放，具有较大的危害。对此，即需要保证压力容器的完整性以及高质量，保障应用安全。
3.3 寿命
在压力容器运行当中，化工物料将对壳体结构材料产生一定的腐蚀影响，并将因此对其使用寿命造成影响。在长时间受到该方面影响的情况下，则会使容器出现烂穿以及减薄的情况。对此，在实际设计时即需要能够对附加腐蚀因素进行考虑，保证其能够对使用年限方面的要求作出保证，在检验、操作、维修以及制造中具有便利的特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而为了对相关特殊应用要求进行满足，如对于顶盖需要经常装拆的容器等，即需要对快拆密封结构进行应用，避免通过笨重主螺栓的使用进行连接，这也能够对容器的制造成本进行有效的控制。
4 设计方法
作为一种特种设备，压力容器在实际应用中同人们的安全具有密切的联系。该种情况的存在，即需要能够严格按照国家相关标准对其进行设计与制造。目前，在容器设计当中主要应用到的方式有两种：第一种即是常规设计，即是严格按照规范开展设计工作。第二种即是分析设计，即根据应力分析情况所开展的设计：
4.1 常规设计
这可以说是现今对压力容器进行设计制造中经常应用到的方式，具有简单易行的特点，同设计经验具有较为密切的联系。弹性失效准则是该设计方式所应用的理论基础，在该理论中，其认为当容器内某最大应力点达到屈服极限后，则将进入塑形，如果失去了纯弹性状态，则将因此失去效果。在应力分析方面，常规设计方式将板壳薄膜理论以及材料力学理论的简化计算作为基础，在设计中仅仅对单一层面的最大荷载情况进行考虑，即按照一次施加静力荷载对其进行处理，而不需要对局部应力、热应力以及边缘应力进行考虑，也不需要考虑因交变荷载而在容器疲劳寿命方面发生的问题。在具体设计中，为了保证压力容器在安全性方面能够满足要求，即需要能够做好安全系数的选择，保证不同类型应力对同一许用应力值进行应用，以此对在应力分析方面所存在的不足情况进行弥补。除了薄膜应力以外，压力容器在实际运行中也具有温差应力以及局部应力。当局部应力达到材料屈服极限时，容器的其余区域也将处于弹性状态，此时，已经屈服的区域则将因此受到周边弹性区的影响，不会进一步增长变形量，也不会因此使容器出现失效问题。对于这部分问题来说，通过常规设计方式进行应用所获得的效果较为有限。需要能够通过新的观点对其进行处理。
4.2 分析设计
在设计方式中，对传统的弹性失效准则进行了放弃，而对以弹性应力分析和弹塑性失效准则、塑性失效准则为基础进行计算，在对容器各类应力进行计算的基础上对其进行控制与分类。对于该过程来说，虽然具有较为繁杂的特点，对于时间来说也具有较大的浪费，但整体具有科学以及安全的特征。而在压力容器参数进一步增加的情况下，高强钢的应用以及相关试验技术的发展，则使得通过弹性失效观点不能够有效的解决很多问题，对于常规设计方式来说，所获的结果较为保守，在结构方面还具有较大的承载潜力。分析结构中，则允许结构当中能够出现容易控制的局部塑性区，能够以此对计算应力的过严限制进行放松，在对许用应力值进行提升的基础上有效的保障结构安全。在分析设计方式实际应用中，其核心方式即是对容器当中的不同应力进行分裂，对主次之分进行理清，同时根据具体应力情况的不同以及对容器安全性的影响对产品的经济性以及安全性进行规定。可以说，该方式也正是在板壳理论、测试技术、数值分析方法以及弹塑性理论基础上发展形成的技术。
5 结束语
压力容器是现今我国工业生产中经常应用到的设备类型，其应用质量将直接关系到生产质量以及生产安全。对此，即需要能够在容器设计、制造当中做好方式方法的把握，通过科学方式的应用对其进行设计，在满足基本生产需求的基础上进一步降低生产成本、提升生产稳定性，为工业发展的长期健康发展打下良好的基础。
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论文作者:葛达
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
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