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摘要：在我国快速发展过程中，压力容器的设计制造越来越受到人们的关注。由于传统技术的限制，现有的压力容器制造方法存在着应力集中的问题。为了推动压力容器的未来发展和应用，通过分析压力容器的应用特点，对其设计制造发展现状进行了探讨。在此基础上，通过分析压力容器制造过程中的应力集中问题，对其影响因素进行了总结。同时，通过分析时代技术的发展现状，对压力容器制造过程中降低应力集中的方法进行了研究。这些研究对压力容器的制造与应用有着重要的意义，有很好的现实价值。
关键词：压力容器；设计制造；应力集中
引言
在经济等方面不断发展的时代背景下，我国从之前各个产品引进转变为自行制造的方向，而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压力容器设计与制造的发展现状
1.1设计师由于多种因素而缺乏灵活性
作为压力容器设计和制造的主要执行者，设计和制造人员的专业水平会在一定程度上影响压力容器设计的质量。但是，由于许多因素，设计人员通常在设计过程中无法大展身手，这也影响了压力容器设计和制造活动的顺利进行。例如：在成本控制的影响下，压力容器的建造水平无法得到有效提高，因为设计人员只能在有限的成本范围内选择合适的建筑材料，此外，国家颁布了许多有关压力容器设计和制造的法律法规，为设计人员提供了更多的外部约束，导致设计人员在设计时使用的灵活性降低，所以就缺乏了灵活性，无法变通。
1.2压力容器材料选择的问题
压力容器的材料选择非常重要，要根据压力容器的用途，选择不同性质的材料。材料对于压力容器来说非常关键，不同的材料种类可以决定压力容器的使用方向，也可以控制压力容器的实际使用效果。所以必须选择高质量的压力容器材料，如果压力容器材料的质量不符合相关标准，压力容器的性能也会大大降低。选用好的材料也能够在一定程度上解决压力容器被腐蚀的问题，进一步优化压力容器的使用效果。
1.3热处理问题
热处理问题主要表现在两个方面：首先，没有严格的标准。如果不严格制定压力容器热处理的设计标准，则热处理过程太粗糙，会隐藏更多的隐患，并对后续生产工作产生不利影响。另外，在实际的设计过程中，必须保证热处理的完整性，这是达到理想设计和生产状态的唯一方法。如果无法保证这两点，那么就会大幅度降低压力容器的安全性和可靠性。
2压力容器制造降低应力集中的方法
2.1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。
2.2优化强度属性
面对需要承受较大压力的压力容器，如果其有着较大的体积以及相对较厚的结构层，那么设计人员此时的设计过程，不应该应用过去常见的Q245R碳素钢类型材料，如果设计人员没有做到该点，那么就会导致压力容器壁的厚度无限度的增加，进而也不利于压力容器的质量。基于此种情况下，设计人员最好选择低合金钢类型的材料。但是，如果企业不需要压力容器承受较大的压力，在没有对壳体壁厚度有着明确标准的情况下，那么设计人员则可以选择碳素钢材料。
2.3规范热处理设计
热处理是压力容器设计中的常见问题，而对这一过程进行标准化规范是有效解决此问题的前提。该计划基本上可以从两个方面开始，我们不仅应专注于实际设计的各个方面，为整体提高热处理效果做出贡献，而且还应制定有针对性的标准化工艺，结合不同的细节。相关研究表明，在设计厚度为20毫米，直径为400毫米的低合金钢或碳素钢时，应将其作为无缝钢管。尽管低合金钢满足设计要求，但从理论上讲，这会影响压力容器的各种功能和整体效果，如果不进行处理，则会导致存在许多问题，例如钢板冷轧后的晶粒变形和破坏。尽管在冷却和成形后提高了钢的强度和硬度，但延展性降低。鉴于这种情况，应使用重结晶退火以改善钢板的延展性并改善材料的机械性能，从而为压力容器设备的安全稳定运行提供可靠的保证。
2.4气密性问题的防范策略
在压力容器投入使用之前，必须进行液压测试，保证能够承受较大的压力。还要对各种零部件的安装进行检查，保证所有零部件都齐全，不影响压力容器的正常使用。还有科学的选择气体，最好是氮气等，首先对压力容器进行试验，确保压力容器的气密性效果较好，再投入到正常的使用当中。在压力容器的检测完成之后，如果出现气体的泄漏，就说明存在气密性问题，就必须对压力容器进行一定的检修，然后再次进行气密性检测。如果压力容器检测没有问题，就可以投入正常的生产和使用。
2.5提高设计师的个人能力和素质
设计是产品质量的最主要保证，为了确保压力容器的质量和安全，要不断提高压力容器设计者的技术水平和综合素质，设计者必须有广泛的知识，正确地理解和运用国家的各项法律、法规和标准规范。此外，通过培训和工程实践，设计人员可以灵活地使用各种相关知识，例如力学、材料、计算、焊接、测试、测试、安装、使用和维护等方面的知识，以便于设计人员可以控制某些特定的设计约束条件，例如需要能够控制设计方法、材料选择、结构图、成本管理、时间安排等，这些影响设计的因素称为内部约束。它们不是静态的，设计人员根据特定情况进行管理，收集相关的现有数据，放松某些条件以形成某些可以实施的设计模式，并使用这些内部约束条件进行最终的评估，并选择和查找“最佳”设计，使这些设计能够充分发挥设计师的才能。
结语
压力容器的设计制造对其应用有着重要的影响。为了推动压力容器的应用发展，本文通过分析压力容器的设计制造现状，对其中的应力集中问题进行了研究。在此基础上，本文结合压力容器制造中应力集中问题的影响因素，对其结构设计要点与制造工艺改进方法进行了探讨。这些研究对压力容器的设计制造与应用有很好的帮助。
参考文献：
[1]林建.低温压力容器及低温低应力容器的设计[J].化工设计通讯，2019（5）.
[2]余乐.压力容器设计中的问题与防范措施[J].科学技术创新，2019（15）.
[3]唐艳芳.高温压力容器设计注意事项[J].上海化工，2019（4）.