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摘要：改革开放以来，我国经济取得了惊人的成绩，特别是在工业方面发展速度极快。其中压力容器设计同样也在这最近的几十年里取得了巨大的成绩。不过由于压力容器设计涉及到的层面非常多，我国在这方面的研究起步也相对较晚，所以至今在设计方面依然存在着一定缺陷。本文研究重点则是通过对设计缺陷进行分析，并在此基础上提出解决这些缺陷的主要措施。
关键词：压力容器;设计;优化策略
压力容器在工业制造领域属于非常关键性的零部件，特别是在石油化工领域更是如此。然而我国研究起步较晚，在设计方面还存在着一定的问题。加强设计阶段的优化，对于提升压力容器的安全和质量水平将具有非常重要的作用。
1.压力容器设计的基本要求
1.1 工艺要求
压力容器涉及到的工艺要求非常严格，比如壁厚、容积以及直径大小。使用温度需求、密封圈结构和开口孔设计等同样具有严格要求，满足石油化工领域的相关规范。
1.2 使用寿命的保障
压力容器的使用环境相对复杂，会受到不同物质的腐蚀或者侵蚀，另外压力容器本身的制造材料也会因为氧化而出现老化问题。对此设计人员往往要通过更加严格的设计提升压力容器的安全系数，从而达到提升压力容器生命周期的目的。
1.3 确保使用安全
一般来说，压力容器中所存放的物质都具有一定的腐蚀性或者侵蚀性，而且还具有易燃性，如果使用不当就极容易引起火灾。随着存储时间的延长，对于压力容器的侵蚀效果就会越加明显，同时能量也会不断聚集，一旦压力容器质量不好，就出现能量的剧烈释放，从而容易形成巨大的破坏力和摧毁力。
1.4 提升使用便利性
压力容器设计工艺要求很高，但是在使用要求方面却需要压力容器具有良好的便利性。那么为了达到这个便利性要求，就需要降低压力容器使用的危险系数，提升压力容器的安全属性。结构设计简单稳定，不仅能够提升制造和质检的便利性，同时也有助于提升设计的质量，对于降低使用成本，提升企业的经济效应还具有一定的效果。
2.压力容器设计主要问题分析
2.1 经济性问题
材料对压力容器的质量和性能以及安全性会产生最为直接的影响。选择制造压力容器的材料需要综合考虑温度、压力、材料自身的焊接属性以及不同温度环境下的加工性能等。还需要考虑材料的经济性。材料以及材料质量所占压力容器的总体成本的比例最大。容积较大的容器，压力容器的壳体质量基本上总设备质量的8成至9成。压力容器的材料选择就需要遵循价格和性能的综合性，另外可以通过优化设计工艺，尽可能的减少高性能高价格材料的使用，从而达到降低成本的目的。
2.2 材料许用应力跳档
由于压力容器对于压力要求较高，因此封头部位厚度相对较厚。对此就需要在成形时通过减薄量来进行优化。而且压力容器的筒体部位在成型时也会产生减薄量，对此一些设计人员往往考虑的不够全面，没有在设计时就考虑这些筒体和封头的减薄量，而是在生产制造时引入成形减薄量，导致整个板料的厚度偏厚，那么相应的许用应力就会降低。为了解决这个问题，就需要设计人员在容器设计时，注重厚板类材料的许用应力跳档等问题。
2.3 非标法兰的设计问题
目前颁布的《压力容器法兰》主要的适用范围为公称压力≤6.4MPA，且对应的公称直径要大于等于800mm。另外国家颁布的《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准，对于较大直径的法拉公称压力和公称直径也有着明确的要求。可是这些标准在实际执行过程中往往会超出上述标准，从而影响到压力容器的性能。对此就需要在设计法兰时，要对结构尺寸进行详细计算，从而满足强度需求。
3.压力容器的设计优化
3.1 选用好材料
材料性能高低对于压力容器的性能产生最为直接的影响，所以通过对材料的优选，选择能够满足承压、温度以及焊接性能等要求的设备材料，与此同时还需要通过良好的设计来提升这些材料的经济性以及安全性。
3.2 区别对待
在设计压力容器时，必须要针对具体的设计需求进行区别设计。应力不同其失效模式也会不一致。而且就算是一个应力，那么不同的部位也会产生不同的失效效果。压力容器涉及到的负荷众多，比如容器的内部和外部的压力、自重以及温度差形成的盈利等。这些不同的应力一般体现为三种，第一种是初次应力;第二种就是二次应力;第三种就是融合力初次应力和二次应力的综合应力。对此在设计压力容器时，需要结合不同的应力模式来进行区分设计，从而提升压力容器的安全和质量。
3.3 优先强度属性
如果压力容器需要承受力高，且体积大，壁厚，在这种要求性就不能够采用Q245R等传统碳素钢材料。这会导致壁厚增加，影响体积。因此需要选择一些低合金钢等新型材料。如果压力容器对压力需求不高，而且本身壁厚不厚，此时就可以采用Q245R等传统碳素钢，这能够有效降低成本。区别材料的选择条件往往以壁厚为8毫米为界。
3.4 设计要注重细节
热处理工艺主要是在加工容器组件的过程中使用，需要采用热成型或者冷成型时就需要通过热处理进行应力处理。对此需要对设备的主体结构进行工艺编排，从而依次进行加工。但是由于涉及到的元部件较多，往往会对封头以及接管部位的热处理欠考虑，导致容器设计出现短板，最终影响到设备的安全性和使用寿命，所以在设计时加强细节优化才能够规避这些问题。
总之压力容器设备对制造工艺要求极高，而且自身性能要求特殊，应用环境也相对特殊，所以设计人员需要遵循安全和质量第一的原则进行。只有这样才能够保障压力容器的安全和质量，确保人民群众的生命和财产不受损失。
参考文献：
[1]范翠平，曹九玲.压力容器设计中的常见问题及防范策略[J].产业与科技论坛.2014（01）.
[2]张树勇.压力容器设计中的热处理问题分析[J].科技创新与应用.2014（07）.
[3]尹鹤兵.压力容器设计中如何贯彻节能降耗原则[J].科技致富向导.2014（08）.
关键词：压力容器;设计;优化策略
压力容器在工业制造领域属于非常关键性的零部件，特别是在石油化工领域更是如此。然而我国研究起步较晚，在设计方面还存在着一定的问题。加强设计阶段的优化，对于提升压力容器的安全和质量水平将具有非常重要的作用。
1.压力容器设计的基本要求
1.1 工艺要求
压力容器涉及到的工艺要求非常严格，比如壁厚、容积以及直径大小。使用温度需求、密封圈结构和开口孔设计等同样具有严格要求，满足石油化工领域的相关规范。
1.2 使用寿命的保障
压力容器的使用环境相对复杂，会受到不同物质的腐蚀或者侵蚀，另外压力容器本身的制造材料也会因为氧化而出现老化问题。对此设计人员往往要通过更加严格的设计提升压力容器的安全系数，从而达到提升压力容器生命周期的目的。
1.3 确保使用安全
一般来说，压力容器中所存放的物质都具有一定的腐蚀性或者侵蚀性，而且还具有易燃性，如果使用不当就极容易引起火灾。随着存储时间的延长，对于压力容器的侵蚀效果就会越加明显，同时能量也会不断聚集，一旦压力容器质量不好，就出现能量的剧烈释放，从而容易形成巨大的破坏力和摧毁力。
1.4 提升使用便利性
压力容器设计工艺要求很高，但是在使用要求方面却需要压力容器具有良好的便利性。那么为了达到这个便利性要求，就需要降低压力容器使用的危险系数，提升压力容器的安全属性。结构设计简单稳定，不仅能够提升制造和质检的便利性，同时也有助于提升设计的质量，对于降低使用成本，提升企业的经济效应还具有一定的效果。
2.压力容器设计主要问题分析
2.1 经济性问题
材料对压力容器的质量和性能以及安全性会产生最为直接的影响。选择制造压力容器的材料需要综合考虑温度、压力、材料自身的焊接属性以及不同温度环境下的加工性能等。还需要考虑材料的经济性。材料以及材料质量所占压力容器的总体成本的比例最大。容积较大的容器，压力容器的壳体质量基本上总设备质量的8成至9成。压力容器的材料选择就需要遵循价格和性能的综合性，另外可以通过优化设计工艺，尽可能的减少高性能高价格材料的使用，从而达到降低成本的目的。
2.2 材料许用应力跳档
由于压力容器对于压力要求较高，因此封头部位厚度相对较厚。对此就需要在成形时通过减薄量来进行优化。而且压力容器的筒体部位在成型时也会产生减薄量，对此一些设计人员往往考虑的不够全面，没有在设计时就考虑这些筒体和封头的减薄量，而是在生产制造时引入成形减薄量，导致整个板料的厚度偏厚，那么相应的许用应力就会降低。为了解决这个问题，就需要设计人员在容器设计时，注重厚板类材料的许用应力跳档等问题。
2.3 非标法兰的设计问题
目前颁布的《压力容器法兰》主要的适用范围为公称压力≤6.4MPA，且对应的公称直径要大于等于800mm。另外国家颁布的《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准，对于较大直径的法拉公称压力和公称直径也有着明确的要求。可是这些标准在实际执行过程中往往会超出上述标准，从而影响到压力容器的性能。对此就需要在设计法兰时，要对结构尺寸进行详细计算，从而满足强度需求。
3.压力容器的设计优化
3.1 选用好材料
材料性能高低对于压力容器的性能产生最为直接的影响，所以通过对材料的优选，选择能够满足承压、温度以及焊接性能等要求的设备材料，与此同时还需要通过良好的设计来提升这些材料的经济性以及安全性。
3.2 区别对待
在设计压力容器时，必须要针对具体的设计需求进行区别设计。应力不同其失效模式也会不一致。而且就算是一个应力，那么不同的部位也会产生不同的失效效果。压力容器涉及到的负荷众多，比如容器的内部和外部的压力、自重以及温度差形成的盈利等。这些不同的应力一般体现为三种，第一种是初次应力;第二种就是二次应力;第三种就是融合力初次应力和二次应力的综合应力。对此在设计压力容器时，需要结合不同的应力模式来进行区分设计，从而提升压力容器的安全和质量。
3.3 优先强度属性
如果压力容器需要承受力高，且体积大，壁厚，在这种要求性就不能够采用Q245R等传统碳素钢材料。这会导致壁厚增加，影响体积。因此需要选择一些低合金钢等新型材料。如果压力容器对压力需求不高，而且本身壁厚不厚，此时就可以采用Q245R等传统碳素钢，这能够有效降低成本。区别材料的选择条件往往以壁厚为8毫米为界。
3.4 设计要注重细节
热处理工艺主要是在加工容器组件的过程中使用，需要采用热成型或者冷成型时就需要通过热处理进行应力处理。对此需要对设备的主体结构进行工艺编排，从而依次进行加工。但是由于涉及到的元部件较多，往往会对封头以及接管部位的热处理欠考虑，导致容器设计出现短板，最终影响到设备的安全性和使用寿命，所以在设计时加强细节优化才能够规避这些问题。
总之压力容器设备对制造工艺要求极高，而且自身性能要求特殊，应用环境也相对特殊，所以设计人员需要遵循安全和质量第一的原则进行。只有这样才能够保障压力容器的安全和质量，确保人民群众的生命和财产不受损失。
参考文献：
[1]范翠平，曹九玲.压力容器设计中的常见问题及防范策略[J].产业与科技论坛.2014（01）.
[2]张树勇.压力容器设计中的热处理问题分析[J].科技创新与应用.2014（07）.
[3]尹鹤兵.压力容器设计中如何贯彻节能降耗原则[J].科技致富向导.2014（08）.