摘要:隨著社會的不斷發展與進步,重視壓力容器設計具有重要的意義.本文主要探討壓力容器設計的一般要求及技術進展的有關內容.
　　關鍵詞:壓力，容器，設計，要求，技術，進展
　　引言
　　現今社會，隨著計算機在工程設計中的廣泛應用以及計算機軟、硬件的飛速發展，使得壓力容器分析設計得到越來越多的應用，并且在實際工程項目中越來越起到了更為重要的作用。
　　1.國內外壓力設備標準、規范和法規的發展
　　標準體現行業綜合技術水平和管理水平，先進的標準促進行業的發展，提高壓力容器產品的競爭性和質量。我國壓力容器標準化技術委員會自1984年成立以來，迄今已是第三屆。經過我國壓力容器標準化工作者的努力，已制定了以GB150《鋼制壓力容器》為核心的一系列產品的標準、基礎標準和零部件標準，構建了壓力容器的基本標準體系。全國壓力容器標準化技術委員會1999年12月在上海召開的第三屆第二次全體會議，對標準的修定程序做了修改。從原來的標準編者組稿，編制組進行協調、送審、修改、報批和出版發行的修訂程序，更科學合理地改為以標準修訂提案審查制度為核心的現代壓力容器標準制定修訂程序。
　　壓力容器標準國際化、一體化的趨勢更加明顯。歐洲議會在1997年5月正式批準了統一的壓力設備指令，于1999年11月引入歐盟成員國的法規，并于2002年5月在歐盟內強制執行。歐洲標準化委員會正爭取將歐洲標準上升至國際標準。美國和日本等國家也為爭奪國際市場，積極采取措施加速國際標準的制訂。ISO提出ISO15386國際鍋爐壓力容器標準草案，主要內容是國際標準的基本要求、質量體系、結構安全性等要求和各國標準成為國際標準的注冊認可程序等。2000年4月在悉尼召開的ICPVT-9全體會議，探討國際標準的內容，擬定壓力設備通則，消除因各國標準的差異可能出現的技術壁壘，達到各國標準的相互認可，實現壓力容器產品的自由貿易。會議報告從不同側面介紹了歐共體在壓力設備標準、規程、法規等方面的發展狀況和指導思想，對別國相應的標準、規程、法規很具參考價值，對標準的國際化起了促進作用。
　　2.壓力容器設計的要求
　　由于石油、化學工業的生產過程復雜，設備生產工藝過程中任何1臺設備出了事故，都會影響產品質量或使生產無法繼續進行，甚至會危及設備和人身的安全。因此，1臺石油化工用壓力容器一般需要滿足5方面的要求：
　　（1）保證完成工藝生產。石油化工壓力容器必須能承擔工藝過程所要求的壓力、溫度及具備工藝生產所要求的規格（直徑、高度、容積）和結構（開孔接管、密封等）。以氮肥生產中的氨合成塔為例，由于氨的合成率和氨的合成壓力有關，若由于種種原因，氨合成塔承受不了設計壓力，只能降壓使用，就將導致氨的合成率下降，不僅直接影響產量，而且造成生產成本的大幅度上升。
　　（2）運行安全可靠。化工生產的物料往往具有強烈的腐蝕性、毒性，容易燃燒引起火災，甚至發生爆炸等惡性事故。壓力容器工作時，內部儲存著一定的能量，一旦發生破壞，容器內部儲存的能量將在極短的瞬間釋放出來，具有極大的摧毀力。此外，由于生產的連續性，一旦容器發生事故，不僅造成容器本身的損壞，往往還會危及其他裝置的安全，造成連鎖性的破壞。這就意味著設計壓力容器時，不僅必須保證每個承壓零部件都具有足夠的強度、剛度和穩定性，而且還要滿足在不同工況條件（如腐蝕、高溫、低溫、疲勞載荷、熱沖力等）下能安全可靠地運行。
　　（3）預定的使用壽命。影響石油化工用壓力容器使用壽命的主要因素是化工物料對殼體結構材料的腐蝕，它會使容器器壁減薄，甚至爛穿，因此在設計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。對某些強腐蝕性物料，在設計時要選用適宜的耐腐蝕材料，或在結構設計中采取防腐措施，以達到所要求的設計壽命。
　　（4）制造、檢驗、安裝、操作和維修方便。提出這一要求的目的，一方面是基于安全性的考慮，因為結構簡單、易于制造和探傷的設備，其質量就容易得到保證，即使存在某些超標缺陷也能夠準確地發現，便于及時予以消除。其次，這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求，如對于頂蓋需要經常裝拆的試驗容器，要盡量采用快拆的密封結構，避免使用笨重的主螺栓連接。又如對于有清洗、維修內件要求的容器，需設置必要的人孔或手孔。第三，這樣做自然會帶來經濟上的好處，可以降低容器的制造成本。
　　（5）經濟性。壓力容器的設計，要盡量結構簡單、制造方便、重量輕、節約貴重材料，以降低制造成本和維修費用。
　　3.壓力容器設計技術的進展
　　3.1壓力容器應力、應變的詳細分析與評定
　　對壓力容器應力、應變的詳細分析與評定，其實質就是運用較精確的計算應力分析和實驗應力分析方法，對其強度進行全面的校核。不同性質的應力具有不同的重要性，它們對容器破壞所起的作用不同，導致容器失效的形式也各不相同。容器各部位實際應力、應變狀態分析的完善精確程度，是進行全面強度校核的基礎。目前，許多國家在設計要求較高的容器時，均應用近代的計算應力分析和實驗應力分析技術，詳盡分析各種應力的實際情況，并廣泛接受與采用美國ASME規范第1卷第2冊中確定的應力分類法，以及對各類應力強度的限制，將容器中不同的應力分別限制在不同的數值，以防止可能出現的各種失效。和傳統的設計方法相比，詳細的應力分析方法既降低了安全系數，減輕了產品重量，節約了材料，又有效地防止了不同應力可能引起的不同失效，確保了容器的運行安全，具有多方面的優越性。應力分析設計這一設計方法雖然合理而且先進，但卻需要進行大量復雜的分析計算，只有借助于電子計算機才能完成，因而設計費用極高。為此，只有當設計高參數、重要的容器時，才采用這種方法。
　　3.2塑性失效設計方法的研究
　　塑性失效設計準則是建立在彈塑性理論基礎上的。對于局部薄膜應力、彎曲應力的應力強度，可以允許有較大的許用數值，亦即允許出現局部塑性變形，而又不導致失效，這就是塑性失效設計準則。對于只在局部地區發生的局部薄膜應力和沿壁厚方向非均勻分布的彎曲應力而言，當其最大應力達到屈服極限時，只能引起局部屈服，而容器大多數區域仍處于彈性狀態，因而不會導致失效。在這種情況下，如果還以彈性失效作為破壞準則，就會使大部分材料的潛力得不到發揮。以塑性失效為準則的強度設計稱之為極限設計，它作為防止過渡變形的準則是十分可取的。
　　3.1概率設計
　　概率設計是用近代數理統計的方法，全面評價容器的安全程度和經濟合理性。失效的可能性大小可用概率設計計算，同時，概率設計可以根據某一具體產品所要求的最低可靠性概率，向各個零部件合理分配其必須具備的可靠性概率，這樣，既滿足了總體要求，又改善了經濟性。
　　結束語
　　壓力容器從設計到投入運行，要經過設計、制造、檢驗、安裝、運行監督和維修等多個環節，設計是其中一個十分重要的環節。設計得正確、合理與否，不僅涉及到制造、檢驗等環節的難易程度，影響到壓力容器產品的制造成本和運轉費用，而且直接關系到產品運行的可靠性。
　　參考文獻
　　［1］張力權，等.國外壓力容器技術發展的一些動向.化工與通用機械，2010（2）：3032.
　　［2］顧振銘.《鋼制石油化工壓力容器設計規定》的基本原理和準則（一）、（二）.煉油設備設計，2009（3）：2125.
　　［3］李景辰，等.壓力容器基礎知識.北京：勞動人事出版社，2008.
　　［4］王志文.化工容器設計.北京：化學工業出版社，1990.
　　［5］段哲軍.應力分類和壓力容器設計的發展.中國氯堿，2005（8）：3941.
　　［6］范欽珊.壓力容器的應力分析與強度設計.北京：原子能出版社，2011.