摘要：要想控制压力容器的制作成本和运输中所产生的费用，既要使整个生产成本降低，也要保证产品的安全性就必须在压力容器的整体设计上加大研究力度。本文就对应用于化工生产的压力容器的规范性和安全性进行探讨，预测了整个化工设备压力容器的发展趋势和发展前景，给出了一些需要这个行业改进的方法。
关键词：压力容器；整体设计；规范；发展
1 化工设备压力容器的规范设计
弹性失效准则是压力容器设计的理论基础，这个理论认为化 工生产中的压力容器内部的某一最大应力点应该能达到屈伸的极 限，一旦容器进入塑性状态，就丧失了弹性状态不能屈伸，这就意 味着产品失效。在应力分析方法上，则以材料力学及板壳薄膜理论 的简化计算为基础，这个理论在不考虑容器边缘的应力，局部应力 以及热应力，同时还不考虑交变载荷引起的疲劳问题，这时所有类 型的应力测试都采用同一许应力。为了保证生产的安全，一般采用 安全系数较高的方法，来弥补应力分析的不足。随着压力容器参数 的增高，高强钢的采用以及近代计算与试验技术的发展，用弹性失 效的原则解决了很多难题，但是总用同一种原则来设计产品就使得 生产出现了局限性，从这可以看出设计的结构还有很大的潜力。为 了适应现代压力容器的发展，我的必须采用新的观点，来解决这些 问题。像有的时候就采用弹塑性或塑性失效的原则，合理地减小对 计算应力的限制，适当地提高许应力值，而且这又能很好的保证压 力容器结构的安全。我国现在执行的压力容器分析设计的标准为《钢 制压力容器一分析设计标准》，这个标准以第三强度理论为基础，就 是通常说的最大剪应力理论为基础，这种理论认为不论材料处在什 么应力状态，只要最大剪应力达到材料屈伸时的最大剪应力值，材 料就发生屈伸破坏。压力容器设计除了失效准则，除弹性失效准则、弹塑性失效准则和塑性失效准则外，还有爆破失效、断裂失效以及 可靠性设计等。
化工生产中压力容器的钢材选用必须考虑设备的设计压力、设 计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及 容器的结构外，还需要考虑生产成本，最大限度的节约成本，不要 盲目地选择等级高的钢板（等级高的钢材，价钱相对也高）。当设计 压力较高、结构尺寸较大时，会使得设备的壳体壁厚变大，这时如 果壳体材料还是选用碳素钢的话，将会导致壳体壁厚增大，质量增 加，这个不仅会消耗大量的金属材料，浪费材料，而且还会导致制 造、运输、土建基础等的费用的提高而提高总得成本。―般在以强 度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过８毫米时，就应该优先选用 低合金钢；当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计 为主时，就应该选用普通的碳素钢。
2 化工设备压力容器的规范设计
众所周知，化工产品多带有毒性、易燃的特性，极易发生破坏引发爆炸或火灾等重大事故，化工压力容器必须按照国家规定对设计方面实行严格的规范制度，才能保证化工容器的安全性。
2.1 对压力容器设计中材料的要求
化工设备压力容器的规范设计首先应考虑金属的自身属性及其耐压程度。在金属属性方面，由于不同的化工原料会和不同的金属有相对的金属活泼顺序，有些可导致容器设备内胆腐蚀化，影响其安全性；另外也应在金属的耐压性方面多加考虑，压力容器的规范应该严格的按照国际标准进行设计和测试，在压力耐受性解决方法分析上，需要计算内外胆的材料应用方面应该严谨的计算其耐受能力，和容积的体积大小是否能对应，外壳薄膜应多加考虑边缘应力等问题，每种材料对应不同的抗拉强度，也对应不同的理化性能，所以在压力容器的制作材料应用上应该全面查询每种金属材料的理化特性。
压力容器制作过程规范化是我们必须首先考虑到的问题，这就要求设计人员具有一定的化学应用知识储备，在设备生产公司人力资源招聘时需要考虑到应聘人员的知识的扩展。
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2.2 对压力容器结构的规范设计
现代测试技术多采用的是弹性失效的方法来解决容器耐压系数过低，这个方法过于老旧，使得许多问题都不能解决，这就是过去常规的设计方式过于守旧，不先进导致的结果。为了解决这个问题，适应当前压力容器不断的更新发展，我们采用新的失效观点来处理这些疑难问题。
首先钢材选用之初就考虑到抗压的外形设计、温度设计、材料特性、焊接过程中的接头强度问题，还要考虑到生产成本问题，不能盲目的设计和生产。受压程度过高也不是最好的设计选择，因为当压力较高，整体尺寸较大就会使得容器外壳厚重，这样就会给制造、运输乃至以后的产品安装带来很多不便，从而提高了总的生产成本，给企业带来损失。
现在最新的规范，就是在容器顶盖需要经常拆卸的时候，采用快拆的密闭结构，这样就避免了采用质量大的主螺栓的连接方式。而对于那些需要清洗和维护内件的容器产品，我们在设计的时候应当选择适当的位置进行人孔或者手孔的结构处理，这样不但可以节省生产材料，还大大节省了清理时间，方便清理人员进入，从而也降低了容器的产出维护成本。现在最需要规范化的就是影响容器寿命的材料腐蚀控制，因为这直接影响到设备的使用年限和安全稳定运行，因此我们在设计容器的时候必须添加一定的抗腐蚀余量来保证我们的容器使用年限。
3 化工设备压力容器的发展前景
3.1 新技术的应用
化工设备压力容器的设计到生产都离不开各个层面的技术领域，它们是息息相关的，也是相互制约的，现在的容器产品多少采用新材料、新技术、新设计、新工艺下综合起来研制并生产出来的多功能智能化产品。在容器的发展过程中，生产过程里焊接和热处理两个步骤是保证其质量的关键。由于计算机技术的快速发展，大多数工业产品都进行了网上连接，从半自动化到全自动化的演进，特别是自动控制焊接设备的产生给力化工压力容器的质量带来了很大的提升，热处理方式的改进也给整体容器的外形要求有了很大的提高。运用了这些先进的技术，带来了压力容器生产质量提升旷阔的发展前景，已经摆脱了传统的生产模式那种脏乱差，排除了噪音污染、质量不提升的焊接问题。像那些承压部件等大型笨重的器件都进行了消除和削减，减少了资源浪费现象。计算机软件的不断开发，特别是国外已经研发出CAD、CATIA等工程制图软件，加以互联网的快速发展，可以实现了联网遥控的生产技术，在这些先进的技术下生产的压力容器不但工艺方面得到了保证，在安全生产方面也有了很大的提高。编程技术的开放，使得各类容器的设计有了很大的改善。
3.2 新材料的应用
在压力容器的制作材料上面，现代科技也给提供了许多先进的支持，比如当前最炙手可热的纳米技术可以提供质地较轻、韧性较好、强度高、耐热度高的新型材料，最近有关消息表明一种可自动修复摩损和裂痕的智能材料正在研发当中，在不久之后将应用于测试当中。纳米技术材料的特点就是可以形成超微型粒子，在这些粒子的化学成分很难改变情况下，就保证了其稳定性，不易被腐蚀。这就提高了设备整体的安全性和可靠性。但现在急需解决研制的数率问题，加快研发进度，需要每个国家的科技部门大力支持。
4 结语
我国现在极力的推广“先进制造业”这一发展战略，这就给了大多数科技公司很好的发展前景和广阔的发展空间，以全新简便的数字化技术为基础，再加上先进的管理制度，相信我国的制造业会发展的更健康，进步速度会很快。综上所述，压力容器的设计必须遵循有现行设计规范，设计者应提出最佳的设计方案，管理者应当对各个部门更合理的进行分配和监管，这些可以保证产品安全可靠，又节约成本。我国压力容器产业应尽快提高自己对市场的快速响应能力，优化产品质量，提升产品的国际竞争力。
参考文献：
[1]马歆.自保护快速启闭式超高压海产品加工容器关键技术研究[D].浙江大学，2006.
[2]丁辉.不同外载荷作用下储气罐接管局部应力分析与评定[D].西北大学，2013.
论文作者:李然
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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