压力容器设计及制造过程中降低应力集中的措施

陈玉珉

摘要：压力容器在我国工业生产中较为常用，近年来其制造水平在科技进步和经济发展的推动下取得了显著进步，但是随着新技术的发展和应用，我国现有的压力容器设计制造体系逐渐暴露出自身的问题和不足。在压力容器制造的过程中，应力集中问题一直是限制其进一步发展应用的重要因素。為了推动压力容器的未来发展，在现有技术的基础上，推动应力集中解决方法的应用越来越受到人们的关注。本文对此展开分析探讨。

关键词：压力容器设计;制造过程;降低应力措施

进入21世纪以来，在经济发展和科技进步的推动下，我国工业化水平明显提高，工业产品出口额逐年攀升，这给工业企业带来发展机遇和挑战，面对当前激烈的市场竞争环境，为了能够确保企业保持稳定发展态势的同时，推动我国国际影响力有效提高，那么就必须对产品质量提出更高的要求。随着我国石油以及化工行业的持续发展，压力容器作为企业生产过程中关键的部分，如果企业还是不了解压力容器设计环节的重要性，那么就会导致易燃易爆的压力容器因为设计质量不达标，而造成严重的安全问题。对此，文章针对压力容器设计存在的问题及解决措施进行分析，具有重要的现实意义。

1压力容器设计中存在的问题

压力容器是一种非常重要的设备，在许多的领域都得到了相关的应用，在当前压力容器设计的过程中，还存在一些问题，严重的影响了压力容器的实用性和安全性，这些问题主要体现在以下几个方面：第一，在材料的选用上存在问题，压力容器在使用的过程中，经常要承受巨大的压力，这样的使用特点给压力容器的材料带来了更高的要求，如果压力容器材料的强度和其他的性能不能符合使用的标准，就非常容易产生爆炸的危险，但是在当前的压力容器设计过程中，设计人员对材料的选用上经常出现问题，对压力容器对材料的性能标准不能做到准确的把握，给压力容器的使用带来了很大的风险;第二，压力容器设计的过程中对腐蚀的情况没有考虑周全，影响了压力容器的使用寿命，而且还造成了压力容器的使用风险;第三，在法兰的选用上存在问题。法兰是压力容器设计中的重点，法兰的作用是连接压力容器中的各个构件，如果在压力容器设计的过程中，法兰的选择存在不合理的情况，会严重的影响压力容器的正常使用。

2压力容器设计的要求

通过实际调查发现，为了能够做好压力容器的设计工作，相关工作人员可以围绕以下几点要求进行。第一，在进行压力容器设计过程当中，所有的工作人员必须严格按照行业设计规范，将具体的设计制度全面落实到档案内容之中。第二，设计人员所设计出来的压力容器，必须与企业实际生产标准相适应，只有控制好压力容器的设计参数，才能在企业生产应用过程中，使得压力容器的承压性能显着提升。第三，对于化工企业来说，其生产过程需要用到的材料大都具有一定的腐蚀性，再加上易燃易爆的特点，为了避免后期压力容器使用过程中安全事故的出现，设计工作就必须围绕压力容器的安全性能展开。第四，不管是企业生产当中所应用的何种形式的设备，经过一段时间的使用，必然会出现不同程度的磨损，而相对压力容器来说，因为生产过程所应用的腐蚀性的材料，一旦出现较为严重的腐蚀，当穿透压力容器时，就会对容器的使用寿命造成威胁。对此，设计人员在实际设计环节当中，就必须充分考虑压力容器使用寿命延长的重要性，希望能够发挥压力容器性能的同时，尽可能的提高企业的经济效益。

3压力容器制造降低应力集中的方法

3.1压力容器的结构设计要点分析

压力容器的结构设计是降低应力集中现象出现的最主要的方法。根据应力集中现象发生的特点，在进行压力容器结构设计的过程中，首先应当根据压力容器的实际应用需求，选择合理的结构方案。一般情况下，压力容器的结构设计应当首先采用回转壳体和成型封头。此类结构一般采用一体化制造方法，不容易出现缺口等漏洞，从而减少了发生应力集中现象的问题。在部分情况下，压力容器需要进行多件结构的连接。为了避免在连接的过程中发生应力集中的现象，应当尽可能减少不同结构之间的刚度差。根据刚度差的影响因素分析，需要注意的主要包括结构的材料选用、曲率半径、厚度等。在进行压力容器设计的过程中，应当尽可能采用同一种材料进行结构制造，并尽可能保证连接部分的曲率半径等等保持一致。

3.2压力容器制造工艺的改进方法分析

除了对压力容器的结构设计方案进行优化之外，还需要对其制造工艺进行必要的改进，以降低压力集中现象的发生。目前，焊接仍然是压力容器制造中不可或缺的一环，也是保证压力容器制造质量的重要因素。在焊接的过程中，如果不能够实现对余高等因素的控制，很容易导致压力容器的结构不合理，进而发生应力集中的现象。因此，在进行压力容器焊接的时候，需要根据现有的技术手段，严格控制余高等。在完成焊接工作后，需要根据相关规定对压力容器的焊缝等进行打磨。同时，为了保证压力容器的使用质量，应当尽可能避免采用点焊等焊接方式进行压力容器的制造。

3.3做好防腐蚀设计

压力容器通常都是有金属制成的，在使用的过程中，金属会受到不同程度的腐蚀，压力容器的腐蚀可以为分两种：特定部位的腐蚀和均匀腐蚀。其中均匀腐蚀大多发生在暴露在空气中的大面积金属面上，而特定部位的腐蚀发生的原因比较复杂，其中包含了应力造成的腐蚀，氢致腐蚀等等，金属材料的腐蚀对压力容器影响非常的大，会降低压力容器的使用寿命，特别是特定部位的腐蚀，除了会影响压力容器的正常使用以外，还容易产生一些危险，所以，在压力容器设计的过程中，必须要靠看腐蚀的问题。在压力容器设计的时候，要对腐蚀余量进行充分的分析，除此之外，还需要对其进行固定频率的检查工作。在进行压力容器设计的过程中，要保证压力容器的金属外表面尽量的光洁整齐，金属颗粒分布的要均匀，这样在使用的时候，可以使压力容器的受力均匀，防止其中局部应力过大而产生发的应力腐蚀;在压力容器的制作过程中，要对氯离子的含量进行把控，减少氯离子的含量，可以减少金属被腐蚀的程度;在压力容器的内壁可以适当的涂抹防腐蚀的涂层，这是一种最直接的金属防腐蚀方法，防腐蚀涂层可以把压力容器的金属层与压力容器内部的气体进行隔离，可以有效的防治压力容器腐蚀的发生，还可以在压力容器制作的过程中加入一些合金元素，提升制作材料的抗腐蚀能力，比如在金属中加入铬，就可以有效的提升金属的抗腐蚀能力，达到实际需求的抗腐蚀标准;在压力容器使用过程中，如果在压力容器的内部或者一些死角部位存在各种杂质，这些杂质与空气中的水分和氧气发生反应，可以产生电离现象，加速金属的腐蚀，所以在压力容器设计的过程中，可以使用复合钢板结构，减少压力容器中的死角，并且在压力容器使用完成以后，要对设备的出口处进行除垢处理，防止各种杂物的沉积造成了金属腐蚀。

结语

在我国经济稳定发展的历程中，各大化工和设备制造企业是重要的推动力量。面对当前激烈的市场竞争环境，应该加强对压力容器设计细化部分的重视，优化压力容器的强度属性，同时选择高质量的材料严格按照行业标准展开设计工作，确保压力容器具备较高的稳定性能。

参考文献：

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[2]李英锋.低温压力容器设计常见问题分析[J].化工管理，2018，6（20）：110.

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