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【摘 要】本文就压力容器的设计进行研究，着重分析研究压力容器设计中易被忽略的问题。以此来不断地精益求精完善压力容器的设计质量，使其更好地服务于工业生产。
【关键词】压力容器；设计；问题研究
【Abstract】In this paper， the design of pressure vessels is studied， focusing on the analysis of study pressure vessel design easy ignored the problem. In order to perfect the design of the pressure vessel quality constantly strive for perfection， to make it better service to industrial production.
【Key words】pressure vessel， the design， the problem study
一.压力容器的特点所谓的压力容器具体是指盛装液体或气体并能承载一定压力的密闭设备，较为常见的压力容器有反映容器、贮运容器、分离容器等等。
无论何种类型的压力容器基本都具有以下特点：其一，产品设计专业性加强。压力容器的设计与一般机械类产品的设计有所不同，设计人员在应用各种软件进行产品设计时，既要求其熟练掌握计算机技术，还要具备化工设备的相关知识，这样设计出来的产品才更符合使用要求；其二，制造工艺多样性。由于压力容器的适用范围较广，在很多行业中均有所应用，如制药、饮食、化工、冶炼、石油等等，这就造成了压力容器品种繁多的现象，即便在相同类型的产品中，有时也会因特殊原因或客户需求导致产品上存在一定差异，而产品结构的不同，引起制造工艺的多样性；其三，产品综合性较强。
二.压力容器的设计要求
压力容器的设计要求在石油、化工产业的生产过程非常复杂，设备生产过程中任何设备出了事故都会影响产品质量，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全，造成事故和财产损失，因此石油化工使用的压力容器一般需要满足以下几个方面的要求：
1.保证完成工艺生产。石油化工使用的压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。
2.确保运行完全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧一起火灾，甚至发生爆炸等恶行事故。压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。
3.满足预订的使用寿命。影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器壁厚减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。
4.制造、检验、操作和维修方便。提出这一要求的目的，一方面是基本安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时消除。
5.經济性。压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约材料以降低制造成本和维修的费用
三.压力容器设计的常见问题及解决对策
3.1压力容器的造价问题在压力容器的设计过程中，成本造价一直以来都是困扰设计者的主要问题之一，影响压力容器成本造价的主要因素是结构尺寸和材料。由于有些行业对容器的使用要求较高，如果选择价格较低的材料虽然可以降低成本，但却有可能无法满足客户的使用需求，这就给容器设计带来了很大难度。笔者认为解决这一问题可采取以下对策：其一，在满足压力容器使用的前提下，若选择不同的壳体尺寸，能够获得不同的设备质量，在不同的壳体尺寸选取一个最佳的组合，可以使容器质量达到最小，这样便可以降低成本造价；其二，当压力容器的设计温度低于-20℃时，且处于低温低压力工况的条件下，则无需按照低温压力容器的规定进行设计，这样就可以不必选择价格较高的低温用钢，设备造价自然会有所降低。
3.2法兰设计问题在压力容器中，法兰是比较重要的组成部分，对于压力容器法兰的标准也有着详细的规定。但在实际设计中，时常会遇到这样的问题，即设备压力和直径超出法兰的范围标准，这时就需要重新设计法兰的结构尺寸，并计算其应满足的强度要求，也就是我们通常所说的非标准法兰的设计。
四.压力容器设计中容易忽视的问题
1.材料问题压力容器的设计过程中，对容器承受的压力的能力的有着严格的要求。压力容器所用的钢材必须要经过严谨的计算和分析决定。在此过程中要考虑压力容器的设计压力、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，还需要考虑经济合理性。不能为了增大容器的压力而一味盲目的提高钢板的厚度。
（1）当压力设计过大时，使设备的壳体壁厚较大，如果还沿用碳素钢就会导致壁厚增加，质量加大，造成成本浪费。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计主时，应尽量选用普通碳素钢。
（2）在专业的钢制化容器材料选用规定中规定“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号，复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）。包括：设计温度大于300℃；设计压力大于1.6MPa；钢材厚度大于等于20mm：钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。”
2.法兰问题法兰的设计问题上，我国制定有严格的规范。压力容器设计中的法兰问题主要是由于设计者对于法兰的使用不能够严格的按照相关的设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰问题，例如在使用过程中出现的法兰变形、泄漏等问题。因此，设计者应该熟悉有关法兰的设计标准和规范，准确的进行法兰类型的选择。
3.分气缸设计问题在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。导致分气缸不能正常的进行工作。在设计的过程中，设计者应该通过对具体的工艺参数的计算来确定出两者之间的距离。
4.储气缸的设计问题压力容器的储气缸是用来储存气体用的，因此它需要有一定的抗压能力，因此储气缸对于材质的要求很高。对于储气罐的设计首先要做好其材质和尺寸的设计。储气罐的罐体直径和长度之间的比例要控制要求范围之内，合理设计的进行设计，才能使罐体的实际使用性能实现最优化。
总结：
总之，在设计压力容器时，都应该参照有关的国家规范和标准的最新版本。设计得正确、合理与否，不仅涉及到制造、检验等环节的难易程度，影响到压力容器产品的制造成本和运转费用，而且直接关系到产品运行的可靠性。
参考文献：
[1]嵇训达.空分设备压力容器设计中的几个问题探讨[A].2009年大型空分设备技术交流会论文集[C].2009，（6）.
[2]贾瑞只.秦志勇.浅谈压力容器设计及容易忽视的问题[J].科技风.2010，（14）.
[3]申长吉.压力容器设计过程中常见的问题分析[J].自动化应用.2011，（6）.
[4]尹玲.压力容器设计应考虑的腐蚀问题[A].第五届全国腐蚀大会论文集[C].2009，（9）.
[5]安伟.压力容器设计与制造常见问题探讨[J]中国化工贸易.2011，（6）.
【关键词】压力容器；设计；问题研究
【Abstract】In this paper， the design of pressure vessels is studied， focusing on the analysis of study pressure vessel design easy ignored the problem. In order to perfect the design of the pressure vessel quality constantly strive for perfection， to make it better service to industrial production.
【Key words】pressure vessel， the design， the problem study
一.压力容器的特点所谓的压力容器具体是指盛装液体或气体并能承载一定压力的密闭设备，较为常见的压力容器有反映容器、贮运容器、分离容器等等。
无论何种类型的压力容器基本都具有以下特点：其一，产品设计专业性加强。压力容器的设计与一般机械类产品的设计有所不同，设计人员在应用各种软件进行产品设计时，既要求其熟练掌握计算机技术，还要具备化工设备的相关知识，这样设计出来的产品才更符合使用要求；其二，制造工艺多样性。由于压力容器的适用范围较广，在很多行业中均有所应用，如制药、饮食、化工、冶炼、石油等等，这就造成了压力容器品种繁多的现象，即便在相同类型的产品中，有时也会因特殊原因或客户需求导致产品上存在一定差异，而产品结构的不同，引起制造工艺的多样性；其三，产品综合性较强。
二.压力容器的设计要求
压力容器的设计要求在石油、化工产业的生产过程非常复杂，设备生产过程中任何设备出了事故都会影响产品质量，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全，造成事故和财产损失，因此石油化工使用的压力容器一般需要满足以下几个方面的要求：
1.保证完成工艺生产。石油化工使用的压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。
2.确保运行完全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧一起火灾，甚至发生爆炸等恶行事故。压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。
3.满足预订的使用寿命。影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器壁厚减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。
4.制造、检验、操作和维修方便。提出这一要求的目的，一方面是基本安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时消除。
5.經济性。压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约材料以降低制造成本和维修的费用
三.压力容器设计的常见问题及解决对策
3.1压力容器的造价问题在压力容器的设计过程中，成本造价一直以来都是困扰设计者的主要问题之一，影响压力容器成本造价的主要因素是结构尺寸和材料。由于有些行业对容器的使用要求较高，如果选择价格较低的材料虽然可以降低成本，但却有可能无法满足客户的使用需求，这就给容器设计带来了很大难度。笔者认为解决这一问题可采取以下对策：其一，在满足压力容器使用的前提下，若选择不同的壳体尺寸，能够获得不同的设备质量，在不同的壳体尺寸选取一个最佳的组合，可以使容器质量达到最小，这样便可以降低成本造价；其二，当压力容器的设计温度低于-20℃时，且处于低温低压力工况的条件下，则无需按照低温压力容器的规定进行设计，这样就可以不必选择价格较高的低温用钢，设备造价自然会有所降低。
3.2法兰设计问题在压力容器中，法兰是比较重要的组成部分，对于压力容器法兰的标准也有着详细的规定。但在实际设计中，时常会遇到这样的问题，即设备压力和直径超出法兰的范围标准，这时就需要重新设计法兰的结构尺寸，并计算其应满足的强度要求，也就是我们通常所说的非标准法兰的设计。
四.压力容器设计中容易忽视的问题
1.材料问题压力容器的设计过程中，对容器承受的压力的能力的有着严格的要求。压力容器所用的钢材必须要经过严谨的计算和分析决定。在此过程中要考虑压力容器的设计压力、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，还需要考虑经济合理性。不能为了增大容器的压力而一味盲目的提高钢板的厚度。
（1）当压力设计过大时，使设备的壳体壁厚较大，如果还沿用碳素钢就会导致壁厚增加，质量加大，造成成本浪费。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计主时，应尽量选用普通碳素钢。
（2）在专业的钢制化容器材料选用规定中规定“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号，复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）。包括：设计温度大于300℃；设计压力大于1.6MPa；钢材厚度大于等于20mm：钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。”
2.法兰问题法兰的设计问题上，我国制定有严格的规范。压力容器设计中的法兰问题主要是由于设计者对于法兰的使用不能够严格的按照相关的设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰问题，例如在使用过程中出现的法兰变形、泄漏等问题。因此，设计者应该熟悉有关法兰的设计标准和规范，准确的进行法兰类型的选择。
3.分气缸设计问题在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。导致分气缸不能正常的进行工作。在设计的过程中，设计者应该通过对具体的工艺参数的计算来确定出两者之间的距离。
4.储气缸的设计问题压力容器的储气缸是用来储存气体用的，因此它需要有一定的抗压能力，因此储气缸对于材质的要求很高。对于储气罐的设计首先要做好其材质和尺寸的设计。储气罐的罐体直径和长度之间的比例要控制要求范围之内，合理设计的进行设计，才能使罐体的实际使用性能实现最优化。
总结：
总之，在设计压力容器时，都应该参照有关的国家规范和标准的最新版本。设计得正确、合理与否，不仅涉及到制造、检验等环节的难易程度，影响到压力容器产品的制造成本和运转费用，而且直接关系到产品运行的可靠性。
参考文献：
[1]嵇训达.空分设备压力容器设计中的几个问题探讨[A].2009年大型空分设备技术交流会论文集[C].2009，（6）.
[2]贾瑞只.秦志勇.浅谈压力容器设计及容易忽视的问题[J].科技风.2010，（14）.
[3]申长吉.压力容器设计过程中常见的问题分析[J].自动化应用.2011，（6）.
[4]尹玲.压力容器设计应考虑的腐蚀问题[A].第五届全国腐蚀大会论文集[C].2009，（9）.
[5]安伟.压力容器设计与制造常见问题探讨[J]中国化工贸易.2011，（6）.