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摘要：压力容器作为一种重要的特种设备，其本身存在一定的特殊性，所以设计人员一定要注意压力容器的安全性，在进行压力容器设计的时候还要注意设计的合理性，不能过于理想化，要注意容器的实用性能。设计者在设计过程当中，要做全面的考虑，尽可能的避免一些不必要问题的出现，保证压力容器的实用性和安全性。本文对压力容器设计过程中的常见问题进行分析。
关键词：压力容器设计；常见问题
压力容器设计是一个十分严谨的过程，国家实行强制许可制度，对人员的素质要求也较高，要求对标准的理解要深入、把握精准，不断提高设计水平，精细处理每一个环节，既要遵守行业管理规范、标准的规定，还要充分进行结构设计、计算方法、材料选择、焊接方法、检验检测等各环节的优化设计。
1压力容器设计过程中的常见问题
1.1关于压力容器的设计使用年限
任何工业化产品都有着一定的使用寿命，一旦超过使用寿命，必然会导致产品的整体或者某些部件老化，涉及不到安全问题的产品超过使用年限之后，就可以根据具体的情况进行更换；而涉及到安全问题的产品一旦超出使用寿命，则难以保证其工作的安全性，就比如压力容器。因此，压力容器的设计必须明确其使用年限，在使用的过程中一旦即将达到使用期限，则必须提前进行更换。新版的《固定式压力容器安全技术监察规程》的发布，规定了设计单位必须在设计图纸中明确标注此压力容器的设计使用年限，而旧版就没有这项规定，由此标志着压力容器的使用年限问题已经得到了国家的重视。但是明确标注了使用年限的同时，也要明确标注此使用年限的前提使用条件，因为很多企业人员在实际使用的过程中，虽然看到了年限，但是经常采用习惯性的操作方式，这就会使得压力容器的使用年限降低。因为设计的使用年限往往是在理想环境中的使用年限，而在实际应用中，温度、介质等等因素都会或多或少给产品部件造成一定的影响从而又影响到产品的整体使用年限。
1.2压力容器材料代用后的设计更改问题
产品的性能受到材质的限制，材质不同产品的属性也就不同，压力容器同样也适用于这个道理。压力容器在设计的过程中选取材料要受到多种因素的制约，譬如运行的环境、客户的需求、使用人员的不同、外观等诸多方面。压力容器应用的环境十分的极端，需要耐腐蚀、抗压力等多种功能，因此在设计的过程中要对材料进行严格的筛选。实际的设计中如果客户要求降低容器材料的厚度，那么设计人员就要对变薄的压力容器进行测试，相反情况下，如果客户要求增加容器的厚度，设计人员还要进行一系列的测试，来满足用户的不同需求。
1.3压力容器设计中的热处理问题
GB/150.4-2011第8章热处理中规定：钢板冷成形受压元件，当符合：第一，盛装毒性为极度或高度危害介质的容器；第二，图样注明有应力腐蚀的容器；第三，对碳钢、低合金钢，成形前厚度大于16mm者；第四，对碳钢、低合金钢，成形后减薄量大于10%者；第五，对碳钢、低合金钢，材料要求做冲击试验者中任意条件之一，且变形率碳钢、低合金钢及其他材料超过5%，奥氏体型不锈钢超过15%，应于成形后进行相应热处理恢复材料的性能。多数压力容器的设计单位都注意到压力容器壳体设计过程中满足此设计要求，但在接管设计中，设计者通常忽视了这一点。
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1.4压力容器气密性试验设计中的问题
工业化进程的不断推进，使得压力容器在我国能源、石油、军工、化工等领域等到了广泛的应用，同时对其设计质量要求也在不断提升。压力容器最为显著的特征就是其介质的危害性，因此气密性试验设计是至关重要的一步。所谓气密性试验，就是指通过某种试验操作来进一步检验压力容器的各个联结部位是否存在泄漏现象。一般来说，那些装有毒性较高、危害性较大介质的压力容器在使用之前，必须进行气密性测试。但是由于很多操作人员并没有十分重视气密性试验过程或者其专业素质较低，无法胜任试验工作，导致试验结果不准确。一旦气密性不合格的压力容器被投入使用，就可能会导致介质泄露，造成严重的危害。
2压力容器设计中问题的防范策略
2.1关于压力容器的使用年限的防范策略
首先要做的就是要求设计人员对压力容器的使用年限进行充分的分析，从源头上降低发生安全隐患的概率；其次要做的就是根据压力容器的组成材料，测算压力容器的内外部压力、耐腐蚀能力等内容，合理计算压力容器的使用年限；然后进行虚拟模拟，测量最恶劣的环境下压力容器的使用期限；最后要做的是在图纸上标注可能出现操作不当的地方并予以警示。
2.2压力容器材料代用后的设计更改问题的对策
压力容器设计过程中，出现材料代用的情况时，设计者对于厚板代替薄板的情况要高度重视。尤其要重视连接结构的变化，对加厚的封头和主体的连接，应当对封头进行削边处理。对于筒体和管板的连接结构也应当注意，当厚度增加时，要注意焊接部件的应力变化。当出现锻件代用的时候，要严格按照标准和规范的要求和数据进行验证，看看是否满足容器的使用要求和强度要求。
2.3针对压力容器设计过程中热处理问题的对策
很多压力容器的设计人员为了降低制作成本，在设计压力容器的时候很多连接的部分都使用碳钢或者低合金钢，虽然这些材料可以利用无缝管制作，理论上可以满足设计要求，而且还减少成本，但是工作人员往往会忽略对这些材料进行热处理，因为碳钢或者低合金钢在成型之后不经过合适的热处理，就会使得材料发生微小的晶体破碎，使其硬度和强度虽然有所上升，但是可塑性却反而下降，这样压力容器在实际的应用过程中就会出现裂纹，从而造成安全事故，所以应该对这些材料进行严格的符合国家标准的指标要求的热处理过程。
2.4气密性试验中存在问题的防范策略
为了防止毒性介质的泄露，压力容器的工作人员必须做好气密性试验。首先，在试验之前应该进行液压试验，充分保证其液压合格。其次，气密性试验的过程中，要保证所有的安全附件安装齐全，保证试验过程安全可靠。再次，要合理选择气密性试验所使用的气体，最好选择干燥、清洁的空气或者氮气等反应较慢的惰性气体。另外，在试验过程中，要保证压力缓慢上升，切忌将压力迅速升到所需压力位。达到规定的压力位之后，应该保持该压力10分钟左右，再将压力下降至设计好的压力位。随后，要对压力容器所有的焊缝或者连接部位涂肥皂水进行全面检查。如果整个压力容器都没有泄露现象，则可判定该容器合格；如果有部分泄露，则应该对压力容器进行修补，之后重新进行气密性试验。对于采用碳素钢或者低合金钢制成的压力容器，要严格控制试验的温度，保证温度至少为5℃。
结束语
压力容器对我国国民经济的发展起着至关重要的作用。因此，设计人员在对压力容器进行设计时，必须严格按照其设计要求及国家的相关法律法规，从而确保压力容器具有较好的安全性和可靠性，并通过不断的提高设计人员的专业能力及水平，从而确保压力容器的设计质量，确保压力容器可以安全稳定运行。
参考文献：
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[4]赵芬香.压力容器设计中的热处理问题分析[J].化工管理，2014，14：97-98.
论文作者:张英俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
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