压力容器设计中的问题及措施研究

摘要：随着工业产业的迅速发展，压力容器越来越广泛的应用于生产生活之中，因其承载介质性质的特殊性，对容器的质量和安全均有较高要求。设计的优劣是决定容器可用性的根本因素，因此以设计过程为研究对象，探讨设计中出现的问题并给出解决措施对提高压力容器质量具有重要的现实意义。本文从现象入手，对压力容器的特点与基本设计步骤进行论述，从设计过程与设计标准两方面讨论常见的问题并给出解决措施，进而对压力容器设计的发展给出建议，以期为完善压力容器设计体系、提高压力容器质量提供参考。

关键词：设计；压力容器；问题；措施

设计是生产压力容器的第一步，是决定压力容器质量的根本环节，在实际生产与使用中，许多问题都是因设计环节的失误造成的，例如结构不合理、考虑疏忽、未对后期制造给出明确指引等。因此完善设计体系是提高压力容器质量的关键。

1.压力容器设计概述

压力容器是特殊介质反应与加工的重要载体，其设计重点与难点均是为其本身的功能与特性服务的，对其特性与设计方法的充分了解是发现问题的基础。

1.1压力容器特点

从概念出发，压力容器泛指能够承受内外压力的密闭容器，具有结构多样、安全性高、强度性能好的优点，广泛应用于生产生活当中，依据其性能优势多在反应、处理、储存等过程中应用，对易燃、易爆、有毒、有害、高温、高压等特性物品的加工具有重要作用。基于以上特点，相应的对压力容器也有着设计严密、结构合理、安全性高、可用性强的要求，国家也对其生产与使用制定了一系列相关标准和监管办法。

1.2压力容器设计方法

由于压力容器乘装物品的特性，一旦出现事故将造成巨大的经济损失，并会对人们的生命财产安全造成威胁，因此对压力容器的材料、結构等均有较高的要求，在压力容器的设计中需严格做到选择合理、计算准确、流程精准、可实现的原则。

设计压力容器的主要步骤为：一、获取参数。针对压力容器的用途与使用条件，获取设计参数，主要包括温度、压力、介质特性等。二、分析。对各项指标进行有效整理和分析，把握设计标准。三、计算。对压力容器进行受力分析，确定材料、容积、厚度等。四、部件设计。对接口、检查孔、支座部件等进行设计。五、制造标准。针对容器的特性，对制造的环境与操作给出明确说明和指引。六、使用标准。结合容器的材料与使用条件，对使用范围与使用时间等给出说明。

2.压力容器设计中的主要问题与措施

严谨、合理的设计是容器质量的重要保障，也是其投入使用并产生效益的基础。随着工业产业的快速发展，对压力容器的要求也日益增高。

2.1设计中易忽略的问题

在压力容器设计过程中常产生一些问题，对这些问题的忽略造成容器质量问题并形成的安全隐患。

第一，材料问题。压力容器使用条件复杂、苛刻，因此在设计过程中需着重关注设计温度、设计压力、介质特性等相关条件信息，从而选择合适的材料。容器材料对容器承受能力具有重要影响，也是关系到容器质量的最关键因素，材料选择方面一方面需确定材料类型，另一方面需结合材料性能，例如焊接性能、冷热加工性能、热处理等确定材料厚度与加工方式。此外在满足质量要求的基础上，选择最优经济方案。

第二，容器变形问题 。压力容器加工和使用的环境受温度与压力影响大，由于设计疏忽，未考虑容器材料回弹性与收缩性，易导致容器变形，此外在安装中也易出现扭曲变形现象。对此，一方面要在考虑充分、精准计算并严格按照技术标准操作，另一方面需在设计中考虑组装定位与支撑工具，并根据材料厚度与容器直径等因素给出组装要求。

2.2设计标准问题

针对压力容器已出台针对性标准与法规，在执行标准过程中常出现不明确的问题，本章节即针对其中共性问题进行探讨。

第一，使用寿命问题。随着使用，压力容器性能将逐渐减弱，因此使用时限是对容器安全使用的指引。但在实际设计中，由于技术条件、管理体制等因素，设计人员对使用寿命通常没有给出明确预报，此外相关法律法规也未对此作出明确限制，因此造成安全隐患。

第二，关于压力试验免除。压力试验是对压力容器质量进行检验的重要环节，考虑实际操作问题，针对类似现场组焊的大型压力容器，规定中给出了压力试验免除的相关说明，但由于理解不同，不少人对压力试验免除的使用范围有所偏差，造成容器缺少检验环节的现象。此外，对于符合试验免除要求的容器，也应采取额外措施进行检验。

另外，对于低温压力容器界限、最大容许工作压力等标准也存在相关问题。对于标准与法规的理解难免出现人与人间的差异，但在执行的过程中最关键的在于遵守质量为先、安全为先的原则。

3.策略与建议

压力容器的发展与使用历经几十年，其中不乏宝贵经验。同时，压力容器尤其是容器的设计更应与时俱进，将实际需求与最新技术结合，形成先进的设计体系。

3.1遵守设计规范

压力容器设计规范中已明确对设计流程、设计要求、设计结果要求给出了明确说明。在上述问题讨论中可以看出，由于设计者理解偏差，在实际设计工作中时有不符合规范与标准的设计，造成产品不能投入使用或存在质量隐患，因此设计者应避免原则性问题，充分理解压力容器相关法规、标准和规范，保证产品的安全可靠。

3.2提高设计人员水平

压力容器的复杂与多样性，不仅要求设计人员具有专业的分析与设计能力，还要求其具有充分的实践经验，从而做到考虑充分、应对及时，因此应不断提高设计人员的素质与水平。首先，提供相应的学习与培训机会，让设计人员时刻了解和掌握最新技术；第二，促进同行业间技术与经验交流，互相学习、提高水平。最后，在扎实的理论基础上，积累实践，并对经验与问题进行总结和交流，为建立健全设计体系提供基础和依据。

4.结语

压力容器的使用要求导致其性质的复杂与多样，本文从现象入手，讨论设计中存在的代表性问题并给出解决方法。然而，在实际设计工作中，往往存在更多的特殊性与不可控因素，不可以偏概全，需设计人员更多的学习与积累以从根本上提高产品质量，同时加强设计对制造的指引，更好的实现产品效果。

参考文献：

[1]王健.压力容器特征与常见问题[J]；中国石油和化工标准与质量；2011，（06）

[2]姜静.压力容器问题与对策；现代商贸工业；2011（22）.

作者简介：卢丽霞（1986-），女，汉族，江西南昌人，南昌大学科技学院过程装备与控制工程专业本科，从事压力容器设计工作。