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摘要：安全生产日益得到重视，特别是近年来发生的一些重特大安全生产事故的发生频频为人们敲响警钟；压力容器作为化工生产中的不可或缺的生产单元，其设计，制造及使用的安全性更应引起行业相关人员的重视；但是在设计过程中由于强度计算软件的普及，使得一些计算元件的计算被忽略，导致在碰到特殊问题时，设计人员无从着手。本文就压力容器设计过程中常见的问题做了归纳，仅供相关行业人员参照。
关键词：压力容器；设计问题；措施
引言
压力容器是我国工业生产中的一种基础设备，随着市场经济以及科学技术的迅速发展，我国在工业领域已经取得了巨大的进步，工业生产工艺、压力容器等基础设备的技术水平均得到了巨大的改进与突破性的提高。
1压力容器的简述
近年来，我国经济市场处于快速发展的状态，各行各业都离不开压力容器，因此为了满足不同行业客户的需求，有必要制造不同类型的压力容器，大大提高压力容器制造的规模，因为各行各业对压力容器的需求不同，所以压力容器在结构和形式上也需要改进和使用。压力容器正在向着多样化方向发展，为了让其能够呈健康状态发展，就要严格按照规范性的标准进行制造与安装，减少缺陷问题。而且压力容器在制造与安装过程中，避免不了接触不稳定的各种物质，因而在压力容器的制造过程中，要格外注意高温与真空等因素的影响，对于已经出现的问题，及时制定解决方案。
压力容器有下列特点：首先，产品设计专业性较之其他设计强，不同于其他机械性产品的设计，设计人员利用软件进行各种产品设计，通过电脑进行计算和画图时，为了符合产品的使用要求，除了能够熟练掌握计算机技术外，还要具备一定的化学知识；其次，制造工艺更加多样化，压力容器在食品、药品、化工冶炼等许多方面都有所适用，种类繁多，同类型的产品也要根据客户需求和实际情况实施不同的设计工艺；最后，压力容器产品综合性较强。
2压力容器设计过程中常见的问题
2.1材料方面存在的问题
材料在很大程度上影响着压力容器的性能，因此，压力容器设计中，应高度重视材料使用方面的问题。压力容器实际设计过程中，应根据客户要求、工艺条件以及压力容器的使用工况等因素，合理选择制作材料，这也就决定着，压力容器的制作材料并不是一成不变的，而是随着各种因素不断发生改变的，这就给材料选择增加了很大的难度。压力容器的实际设计过程中，若是面临材料厚度增加的现象，设计人员若没有进行综合、全面的分析，而是进行简单分析、粗略计算，认为材料的承压能力也会随着厚度的增加而加强，便有可能导致壳体受力由平面应力状态转变为平面应变状态，使得厚壁容器更容易出现平面应变脆性断裂。
2.2热处理问题
压力容器设计过程中，在热处理方面，应注意以下几个问题：第一，对低合金钢材料以及碳钢材料，应当进行冲击试验，奥氏体不锈钢材料以及变形率大于5%的材料，如低合金钢材料以及碳钢材料，均为冷成型受压元件，对于这些材料，应在成型后进行热处理，以达到恢复材料性能的目的；第二，低合金钢材料以及碳钢材料，在成型后减薄量超过10%，需进行热处理；第三，低合金钢材料以及碳钢材料，在成型前厚度在16毫米以上的，需进行热处理；第四，明确注明有应力腐蚀的容器，需进行热处理；第五，容器中装有高度、极度毒性危害介质的容器，需进行热处理。但压力容器的实际设计过程中，对容器壳体的相关标准要求，没有给予足够的重视，对成型的容器，也没有进行二次热加工，从而严重影响着压力容器的质量与寿命。
2.3忽略正常使用年限
近年来，在压力容器设计领域，业界越来越重视容器的使用寿命，必须采取有效的措施，来避免因超过设计使用寿命而导致压力容器造成的安全问题。但现阶段，压力容器的实际设计过程中，明确标注压力容器使用年限的企业很少，这显示目前设计人员的考虑不够全面、对相关规定标准不够重视。除此之外，一些使用者，在压力容器使用过程中虽然已经看到了设计使用年限，但为了降低成本、缺乏安全意识或者是出于其他考虑，仍然随意延长压力容器的实际所用年限。面对这样的问题，压力容器设计过程中，应综合考虑压力容器使用寿命的影响因素，包括腐蚀裕量、最大腐蚀速率等等，以科学确定压力容器的合理使用年限，并明确标注。
3压力容器设计问题处理措施
3.1选择标准化的材料
在制造压力容器过程中，要选择好制造的材料，在材料选取过程中，严格遵守国家对压力容器制造过程中材料的选取要求，从而根据不同行业的不同需求，选择适合的材料进行制造。在只要过程中，如果遇到无法采购或者很难采购的材料，一定要根据相关制造要求，选择其他适合的材料进行替代，在替代过程中，首先要向相关技术人员提出申请报告，技术人员对替代材料进行分析与筛选，保证材料的良好性能，得到技术人员认可以后，进行压力容器的制造与安装。无论是原始材料，还是替换材料，都要根据相关的标准进行使用。在压力容器制造过程中，还要根据材料的特征与特性，联系实际应用情况，检测材料的各方面性能，减少缺陷问题的发生情况。
3.2热处理措施
实践表明，压力容器设计过程中，对厚度20毫米、直径400毫米的低合金钢、碳钢对接管，应设计为无缝钢管。从理论上来看，虽然低合金钢卷制可以满足相关设计标准的要求，但若是不进行热处理，便会给压力容器的各项性能产生影响，从而给接管环节带来诸多问题。具体表现在，若不对低合金钢、碳钢对接管进行热处理，那么在钢板冷卷之后，便会使得晶粒出现歪扭、破碎的问题。与此同时，钢材冷却变形后，硬度和强度得到了很大的提升，但其塑性却大大降低，这对于压力容器的制造带来了较大的不便。直径越小、钢板越厚的筒体，在进行冷卷之后，发生变形的几率也就越大，冷作硬化程度越高，大大增加了钢板的内应力，降低了钢板的塑性，加大了出现裂纹的危险性。通过采取再结晶退火的方法，降低钢板的硬度、强度，加强钢板的塑性，有利于优化钢材的力学性能。
3.3使用寿面问题处理措施
任何一个产品设计的时候都要考虑其使用寿命的问题，特别是像压力容器这种精密的工业设备，其使用寿命要求比一般产品要求更高。通常对于压力容器这种产品通常采用预计年限的方式预估使用寿命，再在其基础上考虑影响其寿命的因素，对材料和设计方式进行优化处理，对不同的设计方案进行相应的处理。使用寿命低会增加成本的支出，所以在初步设计时应秉持择优的原则，压力容器对材料的要求较高，应在经济能力允许的范围内，增加设备的安全性和应力数值。制造者在生产过程中应充分考虑压力容器的使用寿命和后期保养问题的衡量。设计者在预算压力容器的使用年限时往往依靠以往的经验和设计，而忽略了现实测量这一环节，造成材料、温度和环境的不适应性，再加上操作人员的不规范使用，至使压力容器的使用年限直线降低。并且设计人员在设计生产压力容器时应在设计图纸上，明确标记压力容器的使用年限，和标准使用年限，避免造成新的不确定因素。
结语
本文就压力容器设计过程中出现的几点共性问题作出了一些分析探讨。压力容器设计过程中出现的问题，不单单是一个技术问题，它是一个关系到压力容器安全运行的致命因素，一旦不能慎重处理，将会造成重大的安全事故隐患，严重危及安全生产。在国家各行各业对安全生产要求日益严格的情况，从事压力容器设计制造的从业人员，更要慎之又慎。
参考文献
[1]刘亚明.压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究[J].科技风,2013(19):43.
[2]顾贤.压力容器设计过程中的常见问题及防范措施[J].化工管理,2015，(35):15.
[3]张良城.压力容器设计与制造探讨[J].化工设计通讯，2017，43（2）：98+167.