摘要：压力容器是当前许多领域生产的过程中都必须要使用的设备。在压力容器设计过程中，还存在一些问题，影响了压力容器的正常使用，还容易造成一些爆炸事故的发生，对企业的生产造成严重影响。在进行压力容器设计的过程中，一定要合理的选择材料，加强压力容器的防腐设计，提升压力容器设计的合理性，保证企业的安全生产。基于此，本文主要探讨了化工压力容器设计及不安全因素。
关键词：化工压力容器；设计；不安全因素
引言
由于众多行业领域都在使用压力容器，尤其表现在化工、炼油领域，然而由于压力容器及其使用存在一定的危险性，若控制不当会直接影响企业的正常生产运营。所以在进行压力容器设计时，必须深入分析和研究各设计因素，并充分考虑压力容器的操作使用中的风险评估，确保其设计的安全性和可靠性，这样有助于为使用压力容器的企业保驾护航，在较大程度上维护企业良好的生产运营。
1压力容器设计的不安全因素问题
1.1 容器使用年限因素
就目前来看，压力容器在设计其使用年限期间同样会存在各种各样的问题。第一，设计人员忽略了压力容器使用期限的设计，在设计过程中没有明确规范压力容器的使用期限，导致其在使用过程中比较随便，在一定程度上使压力容器的生产质量不符合相关标准，同时在实际投放使用过程中会直接影响其使用寿命。第二，虽然压力容器在设计以及加工生产过程中，明确规定了压力容器的使用周期，但是设计人员的工作经验同样会直接影响压力容器使用周期的长短，因此规定的寿命数值缺乏科学性。
1.2 材料选用因素
压力容器在设计与加工期间，需要按照设计要求挑选合理的材料，防止因材料不合格导致压力容器在生产过程中出现问题，所以在挑选材料期间，需要全面掌握材料的使用性能，然而材料的好坏会因温度和湿度等外界因素产生的直接影响，导致压力容器在设计与加工期间出现各种各样的问题[1]。
1.3 压力容器热处理问题
在设计压力容器过程中，热处理问题也是常见的问题之一，倘若发生热处理问题，就不能使压力容器应用的规范性与合理性得到有效保障，对工业生产的顺利进行带来不利影响。首先，压力容器在进行热处理期间，倘若未严格遵照施工规定进行操作，由于操作不合理，会对最后的设计结果产生严重影响，不能使压力容器的设计质量与使用性能得到有效保障。其次，压力容器热处理比较片面。目前在对压力容器热处理问题进行解决过程中，主要将封头与壳体当作主要考虑对象，缺乏对接管处热处理的考量，最终不能实现理想的热处理效果。
1.4 压力容器制造变形问题
因为会受到多道工序影响，所以如果某些工序控制不当压力容器就会大概率出现超标变形。压力容器罐体冷加工与焊接，会引发压力容器变形。焊接施工期间所产生的高温，会导致罐体焊接变形。使用压力容器期间若操作不当，可能会导致内应力增加、裂纹产生甚至容器变形的问题。在制造压力容器期间，由于加工误差大，制造工艺不规范等，也会导致压力容器装配变形。比如封头部件会在高温情况下出现严重变形收缩就是其中一个例子。
2压力容器设计的有效措施
2.1 使用年限设计
在进行压力容器使用年限确定时，设计人员应当充分考虑到压力容器制造材料以及使用环境等，对压力容器材料的耐腐蚀性能进行测算，以此降低安全事故发生率。同时设计人员还应当对压力容器的使用年限进行模拟，考虑操作不当等因素，并在设计图纸上标示出重要的注意事项[2]。
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2.2加强材料的选用
材料是压力容器的根本，所以在设计的过程中，一定要重视压力容器的材料问题。压力容器的常见材料有碳素钢和低合金钢，其中用于焊接的两种材料的碳含量要≤0.25%，硫的含量要≤0.035%，磷的含量与硫的含量相同，而用于压力容器本体的碳素钢和低合金钢中，各种元素的含量略有变化，磷含量要≤0.02%，硫的含量要≤0.03%；压力容器设计材料除了各种元素的含量必须要符合要求以外，也必须要符合国家相关部门提出的使用要求，根据国家的对压力容器的质量规定，在制作好的压力容器上印制相关的标志；在压力容器的材料选用上，材料的供应商必须要向压力容器的制造企业提供材料的合格证书，在合格证书中要注明材料的规格、各种物质及其含量以及理化试验等，证书中还要有专门的印章，这样才能保证压力容器制造材料的合格程度；压力容器设计材料还需要符合相应的力学性能要求，因为压力容器在使用的过程中，会受到巨大的压力，如果材料的力学性能不能达到要求，就可能发生爆炸的危险。
2.3 压力容器的热处理
个别压力容器设计单位为了降低使用成本，可能会在设计过程中没有考虑到热处理问题。例如某些规格的碳素钢板在成形期间，若没有接受热处理，将会导致材料内部出现应力集中问题，对板材的冲击韧性造成影响，使其无法满足标准要求[3]。
2.4 控制容器焊接变形
在焊接操作过程中，压力容器可能出现变形问题，应当按照容器具体情况对焊接工艺进行设计。在容器焊接时，首先应当进行整体定位组装，之后再进行焊接。为了确保焊接受力的均匀性，应当合理安排焊接顺序。压力容器组合焊接时，还应当注重焊接收缩量的数值问题。为了避免焊接部位出现变形，可以考虑使用反向预变形的焊接工艺，这样有助于减少焊接变形问题。针对由于内应力所致容器变形问题，需要采用焊接后进行热处理的工艺。焊接内应力多出现于大温度梯度情况下，因此应当根据标准要求考虑是否提前预热容器的焊接区域到适当的温度，避免焊接残余应力及变形过大的问题产生。针对由于设计误差所致变形问题，必须详细检查模具和样板是否按照标准尺寸进行设计，这样能够降低由于容器形位误差所致变形问题。在降低形位误差期间，应当深入分析热胀冷缩问题，避免误差过大，设计合适的预先收缩量并满足制造要求。
2.5提升设计人员的专业素质
设计是产品质量的最基本保障，为了确保压力容器的质量和安全，并不断提高压力容器的设计人员技术水平和综合素质，要求设计人员具有广而深的多方面综合知识，正确理解和运用国家法律、法规和标准规范，另外，应通过学习以及工程实践灵活运用一系列相关知识，如力学、材料、计算、焊接、检测、试验、安装、使用和维修等方面知识，从而使设计人员能在一定程度上控制某些设计约束条件，如设计方法、材料选择、结构方案、成本控制、时间安排等，这些影响设计的因素可以称之为内部约束条件，它们则不是一成不变的，设计人员完全可以根据具体情况进行控制，收集相关的现有数据资料，把某些条件放宽一些，从而形成几个可行的设计方案，通过利用这些自由的内部约束条件最后经过评价和选择来寻求“最佳”设计，从而充分发挥设计人员的创造性才能[4]。
结束语
对于压力容器来说，设计压力和设计温度的确定是最基本、最重要的设计问题。按照容器的设计规范与要求，必须合理选择设计压力，设计压力是容器顶部的最高压力，比工作压力值略高。在进行容器设计压力确定时，应当先明确工作压力以及安全系数问题。所以在初期规划和设计过程中，就必须确保压力容器的安全性和可靠性，在后期建造与安装过程中，也需要注重合理性和规范性，全面维护化工企业压力容器设计的实效性。
参考文献
[1]压力容器设计中热处理问题探索[J]. 鄂培宏. 化工中间体. 2015(12).
[2]2015年压力容器设计单位评审中存在问题综述[J]. 王进杰,朱海鹰,段瑞君. 中国化工装备. 2016(02).
[3]石油化工装置压力容器设计要求及设计方法分析[J].朱魁.中国新技术新产品. 2015(09).
[4]浅谈化工设备压力容器的规范设计与发展前景[J]. 王全娟,刘焕海. 当代化工研究. 2018(05).
论文作者:于聪聪
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30