宋兆波

【摘 要】钢制压力容器的运用很广泛，不管是炼油、医学、工业，还是军事、化学，都有此项技术的运用。由于压力容器本身具有一定危险性，因此它的设计必须遵循国家规定和技术要求，否则就会出现一定的事故。笔者根据钢制压力容器的设计参数进行了探讨，希望能对广大的相关工作者提供一定的参考和依据。

【关键词】钢制；压力容器；参数；设计；探讨

凡是压力大于0.1MPa，内直径大于0.15m，而且容积≥0.025m3，介质为气体或者液体的，这样的容器就可以被称为压力容器。设计人员需要充分的利用安全技术规范、设计标准以及专业知识来进行设计，并且在设计的过程中降低风险、减小成本，不断的总结工程设计经验。

1.钢制压力容器的设计参数

按照设计的压力值和介质的性质（毒性和易燃性），应该将压力容器分为三种。

1.1高压容器

这种容器具有极大的毒性和易燃性，10MPa≥P大于等于100MPa，它的毒性程度远远高于其他压力容器，易燃程度也很高，其P.V≥0.5MPa.m3的中压反应容器和P.V≥0.5MPa.m3的中压反应容器和P.V≥10MPa.m3的中压储存容器。

1.2低压容器

这类容器一般没有毒性或者毒性比较轻，易燃程度也很低，仅限毒性程度为极度和高度危害介质。0.1MPa≤P≤1.6MPa。

1.3中压容器

易燃程度为中等，毒性程度也为中等，仅限易燃或者毒性程度为中毒危害介质，1.6MPa≤P≤10MPa。

2.设计钢制压力容器时需要的材料

2.1材料选择的要求

在选择材料的时候，国家制定的《固定式压力容器安全技术监察规程》中，对确定压力容器材料设计应力强度的要求有所降低，比如碳素钢、低合金钢以及管材的nb被调小了，锻件、管材的n也被调小了，其他的强度指标都没有变，这会在一定程度上提高材料的许用应力。对于设计人员来说，选择安全系数最小才材料会降低设计成本，这是一个重要的问题。

设计人员还应该正确的理解《固定式压力容器安全技术监察规程》中对钢板的标准和要求，设计的文件中必须对材料的种类、性能、标准等有明确的要求，另外还要有检测超声的方法和技术要求。

对于有腐蚀要求的压力容器或者受压元件，应该明确此类材料的耐腐蚀实验方法和对应的符合性数据，和一般的设计不同的地方就体现在这一点。在设计的时候，最好将所有受压元件的名称、材料种类在设计文件中进行明确，这样才能保证设计的质量。

2.2材料的选择

2.2.1低合金钢

此种材料的强度和韧性都比较高，它有15MnvR、16MnR等几种不同型号可供选择，在实际的运用中，液化气站运用的较多的是16MnR。此外，又有一家公司研发出了新的低合金钢种类，这种新的低合金钢不但强度高、柔韧度高，还不会产生断裂。

2.2.2高合金钢

这种材料的优点是能够耐腐蚀，即便是在高温条件下，它也不会产生断裂。此外，它的强度和柔韧度也是非常高的，唯一的缺点是价钱很高，因此选材的时候应该注意。

3.对压力容器进行检测

对压力容器进行检测的目的，是为了及时的发现容器是否有损坏，设计文件中应当对检测方法、检测部位、检测技术等进行明确的规定，发现缺陷和损坏要及时的采取措施。此外，设计人员应当对缺陷和损坏有一定的认识，否则就不能防范风险和隐患。如果设计人员缺少识别缺陷的能力，也没有提出检测的方法，就容易在设计中造成一定的错误。

4.对应力的评定

如果某截面上只有正应力，没有剪应力，那么这就是主应力。应力分类的目的是为了对不同应力分别进行评定，采取不同的应力强度极限来代替原来的应力值，但是不能够降低设计的安全性。分析设计参数的时候，不能对应力本身进行评定，而是要对“应力强度”进行评定。设计标准的分析不能够和一般的设计标准分析一样，它一般使用的都是最大剪应力理论（最大剪应力的大小=第一主应力与第三主应力代数值之差的50%）。因此，应力强度=第一主应力-第二主应力。

另外，计算应力强度的时候要注意，首先要把所有的应力以同一坐标系中的应力分量分别求其代数和，然后用所求到的合应力分量求取第一和第三主应力，这样就可以算出应力的强度了。一些设计人员在计算的时候，采用先算所有应力的应力强度，然后把它们相加的方法，这是错误的。

5.受压元件的参数及选择

压力容器中的受压元件同样很重要，因此要重视它的参数设计，也要科学的选择附件，如果附件选择错误，就有可能导致整个设计失败。《固定式压力容器安全技术监察规程》中明确的规定了选择附件的要求，比如在毒性程度较大、易燃程度较大的情况下，应当严格的执行相关的要求和规定，进行安全的选择。

6.压力容器盛装的介质组分

压力容器盛装的介质组分在设计中也很重要，因此设计人员必须遵循安全、慎重的原则，认真查看《固定式压力容器安全技术监察规程》中划分的介质组分，尤其是液化气和天然气的部分，更加深刻的理解液体介质或者液化气的概念，同时，还要在设计文件中提出压力容器的厚度、介质的要求、设计的规范、检验的参数等等，这样才有利于设计人员更科学合理的进行设计。

7.压力容器设计使用寿命

压力容器也有使用寿命，很多因素都能对其产生影响，比如周期性载荷的时间性、工作人员不规范操作、操作环境达不到要求、腐蚀裕量中包含的设计寿命因素等等。设计人员应该在确定容器设计使用寿命的基础之上，将这些因素都考虑进行，选择合格的材料、确定腐蚀裕度、对制造容器的过程进行严格的监督等。

8.总结与体会

以上对钢制压力容器设计的参数进行了一系列的分析，如果钢制压力容器设计和制造不当，就会为容器的安全性能带来一定的隐患。所以，压力容器的设计必须遵循要国家规定和技术要求，并且还要在降低风险和成本的基础下进行，这样才能使设计工作符合达到要求。

【参考文献】

[1]马新朝.钢制压力容器A类焊缝裂纹的产生及防止[J].设备监理，2012（5）：45-51.

[2]王长明，张学成，辛忠仁，辛忠智.钢制压力容器筒节和标准椭圆形封头的B类焊接接头超声检测方法探讨[J].中国化工装备，2012，14（6）：19-22.

[3]宋红军.浅析钢制压力容器焊接缺陷防止措施[J].中国科技博览，2012（35）：378-378.

[4]陶云.GB150—2011《压力容器》设计制造的若干问题[J].中国特种设备安全，2012，28（8）：44-46.

[5]鲁果昌，丛轶，隋力，葛树涛.对新版《压力容器焊接规程》若干条款的不同认识[J].中国特种设备安全，2012，28（6）：27-29.

[6]谢坚鎏，张德光，谭远强，李永欣，吴衍明.钢制薄板压力容器纵缝紫铜衬垫焊接工艺[J].特种设备安全技术，2012（1）：62-64.