在反应堆压力容器实际的设计过程中，根据反应堆在实用中主要特征，设计者应遵循以下原则，首先是在设计中容器应位于反应堆厂房中心位置，以此为核心开展反应堆整体设计。其次是在设计时应做好紧急问题的预防与处理防范措施设计。其中主要应考虑的问题包括了以下问题：在反应堆运行过程中冷却剂遇到高压和高温问题；反应堆主管道断裂等工程事故问题；地震一类的地质灾害问题等各类问题。最后是在设计中严格制定质量与安全标准。因为核反应堆长期处于高压与危险状态。所以在压力容器设计过程中，设计者应充分的考虑其在材质、工艺、以及检查等方面的要求，在设计中严格贯彻质量与安全要求确保源头保障的完成。
2压力容器主要技术特点实践研究
在反应堆压力容器的实际工作中，我们按照其材质划分主要将其分为钢容器与预应力混凝土容器两种。研究中我们分别对于这两种容器进行研究，其主要的研究结果如下。
2.1钢压力容器主要技术特点研究
2.2预应力混凝土压力容器主要技术特点研究
因为技术开发较晚与实际技术问题较多等原因，预应力混凝土压力容器现阶段主要被应用于气冷反应堆建设中。在这类反应堆容器设计中，其主要的设计要点包括了以下内容。首先是在外形与结构设计中，容器整体外形设计为直径大约25m、高度大约30m的立式圆筒。同时在设计中要求容器采用厚度为5~6m平板进行封头处理，同时容器壁厚大约在4~5m。其次是在结构设计中，设计者按照容器具体使用要求，将其结构设计为单腔与多腔式两种结构。最后是按照预应力钢束配置方式进行设计。这项设计主要是做好纵向与横向钢束的按照与设置设计，将两者很好的安全结合。在气冷反应堆实际应用中，预应力混凝土压力容器的主要优势包括了以下两点。一是采用了加多的钢束作为整体承载构件，小部分结构破坏不影响整个容器的整体结构安全，使其安全性更高。二是其主要采用建设工程现场浇筑、安装和装配建设，其安装与运输方便，适合大型核电站建设使用。
2直管接长焊机
锅炉压力容器所要承受的压力是非常大的，仅仅凭借膜式壁焊机，并不能长久的满足要求。为此，技术人员通过长期的调查和研究，制定了全新的焊接自动化技术——直管接长焊机。该焊机的优势在于，其拥有的自动化程度较高，能够满足日常焊接中的较多工作，即便是应对一些技术性较强的焊接，也没有表现出较多的问题，总体上的满意度较高。比如说武汉锅炉厂就与美国的阿尔斯通展开了合作，引进了管子预处理线，该线包括管子定长切断、管端数控倒角机、管端内外磨光机、管内清理机等先进的设备和装置，采用了PLC自动化控制技术，实现了自动化生产。在所有的设备当中，管端数控倒角机是一个非常重要的设备，这一设备利用旋转及轴向进刀的过程中，可以根据管子的规格及要求编制相应的切削程序，快速、标准、优质的切割出各种坡口。由此可见，直管接长焊接的功能性较多，日后可以在锅炉压力容器制造中推广应用。
3马鞍形焊机
0.前言
低温压力容器是指设计温度低于-20℃，且工作时壁温在-20℃以下的一种压力容器。由于低温压力容器是在较低温度下进行工作，如容器中存在因缺陷、残余应力、应力集中等因素引起的较高局部应力时，容器就可能在没有出现明显塑性变形的情况下发生脆性破裂而酿成灾难性事故。为此，对低温压力容器在设计时应注意的若干问题，如设计温度的确定、材料的选择、结构设计、焊接的要求以及检验标准等进行详细的分析，显得尤为重要。
1.低温压力容器设计时应注意的若干问题
1.1设计温度的确定
由于设计温度高于或者低于-20℃，压力容器的结构设计、选材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的，因此在设计低温压力容器时首先要确定其设计温度。一般，设计温度的确定须考虑介质温度和环境温度等。
在工程上，一般采用以下方法来确定低温压力容器的设计温度
（1）当元件金属两侧的流体温度不同时，设计温度的确定应综合考虑流体与壁面间的给热、污垢热阻以及元件金属的热量传导等，然后通过计算求得元件两侧金属表面的温度。
（2）若容器内流体温度接近环境温度，或是外部环境有保冷、保温设施时，或是有传热条件使壳体壁温接近物料温度时，此时壳体温度可取为物料温度。
（3）如已有生产运行的同类容器，可通过实际测定确定受压元件的金属温度。
（4）若容器是放置在露天下或是无采暖的厂房内，其壳体的金属温度应考虑在低温环境中受到的气温条件的影响。
1.2低温下的选材
压力容器的材料应包括钢材、钢管、锻件、螺栓、螺母、法兰密封垫片及焊条等。由于是在低温（设计温度
（1）钢材的选择。
低温压力容器常用的钢材有I6MnR，I6MnDR，15MnNiDR，09MnNiDR，CF-62等，以及镍系低温钢材1.5Ni，2.5Ni，3.5Ni，5Ni，9Ni钢等。
在选择钢材时，应考虑几点：1）要求钢材具有足够的低温韧性且焊接性能良好；2）钢材必须按规范要求进行无损检测，不允许有任何的夹层、夹杂和裂纹等内部及表面缺陷；3）钢材的使用状态：低温钢材为正火（N）状态，镍系低温钢及部分高强度低温钢为正火+回火（N+T）或调质（Q+T）状态。4）对低温用碳素钢和低合金钢各类钢材，应按要求进行低温夏比V型缺口冲击试验，且当钢板厚度δ>20mm时，应逐张进行超声波检测，合格级别按标准或图样规定。5）为保证钢材的塑性储备，钢材的屈强比（σslσb）宜小不宜大。
（2）锻件的选材具体见表1。
（3）螺栓、螺母应采用35CrMoA、30CrMoA，使用状态为调质，并应进行低温冲击试验。
（4）法兰密封垫片的选择：1）若选用金属材料的密封垫片，要求垫片的缠绕金属带、外壳或是孔隙、实心的金属垫片，其材料的选择应选用低温低于-40℃奥氏体不锈钢、铜、铝等在低温下无明显转变特性的金属材料。2）若选用非金属材料的密封垫片，要求其在低温下具备良好的弹性，如石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
（5）焊条的选择：应选用化学成分和力学性能与母材相近的具有较好低温韧性的低氢碱性焊条，且应按复验药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量。
1.3结构设计
（1）结构应尽量简单，减少约束；避免形状突变减小局部高应力。
（2）容器元件的各个部分所形成的T形接头、角接接头焊缝和各类角焊缝，以及接管、凸缘端部都应修磨成圆角，使其内、外拐角圆滑过渡。
（3）结构各部分截面应避免产生过大的温度梯度。
（4）容器的鞍座、支座、支腿应设置垫板或连接板，不能直接焊在容器壳体上。
（5）接管DN
（6）设计压力≥2.45MPa或≥1.57MPa，介质易燃、有毒时，应采用对焊法兰。
（7）对于易燃、有毒介质，设计压力≥0.59MPa，或一般介质，设计压力≥1.57MPa，均需采用方头螺栓。
（8）对于易燃、有毒介质，若设计压力≥1.57MPa，厚度>30mm，或设计压力>0.59MPa的平盖和管板，均应采用锻件。
1.4焊接要求
在焊接时，应根据低温钢的特点来控制焊接工艺。一般，低温压力容器的焊接要求如下：
（1）不应使用不连续的焊缝或点焊连接焊缝。
（2）在焊接时应严格控制焊接线能量，以避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而导致低温韧性降低。一般，在焊接工艺所确定的范围内，宜尽量选用较小的焊接线能量。
（3）焊缝表面不得有裂纹、气孔和咬边等缺陷，应尽量打磨光滑。
（4）不得在母材的非焊接部位引弧，焊接接头应严格避免焊接缺陷，不得有未焊透、未熔合、裂纹、气孔、咬边等缺陷，同时要尽量减小对接焊缝的余高，其应不大于3mm。
（5）为避免压力容器在低温条件下发生脆断的几率，在焊后应进行消除应力热处理，以消除接头区域内的焊接残余应力。对于厚度大于16mm的焊接接头，在进行热处理后，要求其温度不应超过钢材的回火温度。
1.5检验标准
（1）用于制造低温压力容器简体、封头的钢板，当其钢板厚度超过标准时，应进行超声波探伤，合格级别为Ⅲ级。
（2）对接焊缝凡符合下列情况之一者，应经100%的射线探伤或超声波探伤：1）设计压力>0.59MPa，介质为易燃、有毒；2）设计压力>1.57MPa；3）低碳钢及碳锰钢板设计温度≥-40℃，但接头厚度>25mm；4）铁素体钢设计温度355MPa，或合金元素含量>3%；6）厚度>38mm的碳素钢，厚度>30mm的16MnR，厚度>25mm的15MnVR及奥氏体不锈钢，厚度>16mm的12CrMo、15CrMo。
（3）若对接接头采用局部射线探伤，要求其检测长度不得小于各条焊缝长度的50%且不小于250mm。
（4）采用100%的磁粉探伤或渗透探伤的部位有：1）进行过100%射线探伤或超声波探伤的容器的T型接头、对接焊缝和角焊缝；2）σs>390MPa的高强钢壳体上全部焊缝及热影响区表面；3）壳体上拆除临时附件后的焊痕及补焊的表面；4）温度1.57MPa的法兰用螺栓。
2.结束语
总之，低温压力容器是一种工作在-20℃环境下的压力容器，这就决定了其设计方法与普通压力容器有很大的区别。因此，在进行低温压力容器设计、制造及检验时，必须遵照《压力容器（GB150.1～150.4-2011）》的标准及要求，通过实际情况处理低温压力容器中常见的问题，以不断提高低温压力容器的质量，防止压力容器在低温操作过程中发生脆性断裂事故。
一、前言
二、压力容器的设计要求
1.确保工艺生产的顺利完成
有些压力容器应用于工能够业生产中时是要承担完成相应的工艺过程，例如石油化工生产中，整个工艺过程要在压力容器中进行，这就要求压力容器要满足整个工艺要求达到的压力、温度以及各种工艺完成所需的其他规格标准。
2.确保安全可靠的运行
一些应用于化工生产的物料多数具有强烈的腐蚀性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生产过程中引发火灾甚至是恶性的爆炸事故，使得压力容器内部储存的能量瞬间释放，具有极大的摧毁力。因此在进行容器设计时一定要保证容器能够安全可靠地进行运行。
3.满足预定的使用寿命
化工生产材料会对压力容器进行腐蚀，使得压力容器器壁变薄甚至烂穿，造成生产安全隐患。因此，在进行压力容器设计时一定要选择合理的材质，并且经过科学计算确保压力容器在使用寿命周期内的结构性能的完好性。
4.经济性
压力容器在进行设计时，在保证安全使用的前提下，尽量结构简单、方便制造，尽量节约贵重材料的使用降低制造成本和维修的成本。尽量提高压力容器的性价比。
三、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。压力容器产品在设计制造过程中，需要涉及机械加工技术、冶金技术、无损检测技术、安全防护技术、防腐蚀技术等等，是一种涉及诸多学科的产品，这就导致了产品在设计制造过程中必须由多方协作来共同完成，以确保产品质量。
1．预防应力腐蚀破裂的对策问题
应力腐蚀常出现于不同的腐蚀系统,但不论何种,均由于金属材质在固定腐蚀环境下合并承受持久高温的拉应力作用而形成的晶界或者穿晶裂纹,当裂纹的体积逐渐演变成一定数值时,即便应力尚未达到材质的承载极限,也会引发空前绝后的破裂。较为常见的应力腐蚀系统有:无水液氨、碳钢、奥氏体不锈钢、湿H2S和低合金钢等。由应力腐蚀而产生的持久高温拉应力,通常出现在容器操作时的热应力、容器内压导致的常规应力以及容器焊接时的残余应力等,其中由于容器焊接时而产生的残余应力占多数。腐蚀系统的不同,其形成的应力腐蚀指标、环境条件也有所差异,但只要达到各自相应的数值,便会出现相同的腐蚀形状、危险程度、破坏特点。对于这一问题,在实际设计中,通常采用预防应力腐蚀破裂的基本对策,例如,改善应力的腐蚀环境、改进容器的结构设计、降低其的设计应力、提升制造的精确度等,这些方面对各种应力腐蚀系统均能适用。由于湿H2S系统的应力腐蚀常伴有酸性的腐蚀,因此,对其的设计,应更加仔细及严格,切忌误认为这种预防方法的效果和适用性有所差别。
2.压力容器的寿命设计问题
压力容器的预计使用寿命并非等于其的实际寿命,其仅是设计人员为使后续的操作依次进行而做出的估算。在设计图纸上标注预计寿命,目的是为了给容器的操作及使用者引以为戒,当容器的实际使用寿命超出预计的寿命时,能及时采取相应的解救对策,从而避免不必要的安全事故发生。
最后,压力容器的寿命设计作为一个较为复杂的难题,包含着材料选取、结构设置以及腐蚀数据等众多的设计要素,其预计的准确与否,主要取决于设计人员的水平及经验。不论是为了满足设计的要求,还是提升设计人员的水平,均应在设计图纸上标明容器的预计寿命。
3.压力容器与安全阀之间的连接管的璧厚问题
4.开平板的使用问题
在压力容器设计制造过程中常常有设计者这样规定：开平板不可以使用，这种规定是没有技术依据的。开平板和原平板在新修订的GB709中分别被称为单扎钢板和剪切钢板（连轧钢板）。钢板从钢厂出来的时候是成卷的，这些被机器开平后的平板就叫做“开平板”，它比平的原平板（或者叫中板）便宜。
GB150中使用的是GB3274《碳素结构钢和低合金结构钢热扎厚钢板和钢带》表中的Q235-B钢板，而GB3274中的Q235-B钢板包括开平板和原平板，故开平板也可以用在压力容器上，但其标注方式不一样，如8mm厚的钢板，单扎钢板标注为δ=8mm，开平板标注为7.x（x=1,2,3…9），但开平板偏差比单扎钢板规定还严格。
五、结束语
总之，加强对压力容器设计的分析探讨，可以不断的提高我国在这方面的研究水平，这对于该领域的发展来说意义重大。
参考文献：
1高温变形机理分析
对于复合钢板压力容器所使用的不锈钢复合钢板而言，其属于第二类固溶体，在蠕变的过程和位错的结构方面与纯金属是相一致的，对于蠕变变形而言，也主要是通过位错滑移、晶界滑移等方面的机理实施的，然而蠕变机理方面存在的差异，导致温度、应力和蠕变阶段方面的变化，对蠕变变形所起到的作用也是不同的。
1.1位错滑移蠕变
在整个蠕变的过程中，其中非常重要的蠕变变形机理之一就是位错滑移。具体而言，首先在蠕变的初级阶段，一般在位错密度方面往往是非常低的，受到了溶质原子、第二相粒子等各种其它杂质的阻碍，进而出现了塞积的现象，导致位错运动仍然受到阻碍。在温度较高的情况下，随着蠕变变形量方面的增加，位错的密度也会提升，而亚结构也出现细化。在这种情况下，位错是十分容易借助外界所提供的热激活能和空位扩散，进而跨越杂质的障碍，继续滑移，如果温度升高，热激活过程就越活跃，冲破杂质产生的障碍所需要的外应力也越少，进而更容易出现位错滑移。
1.2晶界滑动蠕变
在蠕变变形的过程中，晶界滑移实际上是一种重要的协调机制。一般在常温的情况下，对于晶界的滑动变形而言往往是非常不明显，是不易被发现的，甚至这种变化是可以忽略不计的。然而，在高温的情况下，因为晶界上的原子是十分容易扩散的，在受力以后是十分容易滑动的。实际上，在温度逐渐升高、应力逐渐降低，并且晶粒度逐渐减小的情况下，对于蠕变的整个过程而言，晶界滑动的作用和影响也是不断增大的，甚至是可以占据到总蠕变变形量的二分之一，以此同时，对于蠕变断裂而言，晶界的变形也是有着十分重大的作用的。对于晶界滑动的协调机制而言，蠕变的扩散需要通过晶界滑动进行具体的协调，或者说晶界滑动需要通过扩散蠕变进行具体的协调，进而保持材料的连续。相反在晶界上就可能会出现一定的空隙或者形成物质堆积。
2高温断裂的影响因素
2.1温度对蠕变断裂的影响
2.2载荷对蠕变断裂的影响
3复合钢板压力容器焊缝高温变化
在分析复合钢板压力容器的焊缝部位在高温的情况下，产生蠕变的具体机理中，要将复合钢板压力容器焊接的过程和具体材料在高温的情况下发生蠕变的具体机理结合起来。复合钢板压力容器在高温环境下作业时，焊缝的蠕变变形主要受位错滑移、原子扩散、晶界变形与滑移等方式影响着，致使出现焊接缺陷处，这种缺陷生长并交汇连接，最终形成蠕变微裂纹，直到断裂。
3.1焊接缺陷处的高温蠕变的分析
在复合钢板压力容器焊接以后，在焊缝复层与过渡层的界面、过渡层与焊缝基层的焊接界面以及过渡层焊缝、焊缝各区域的热影响区会出现比较多的焊接缺陷。在这里，过渡层与复层焊缝的热影响区的缺陷是最严重的。其主要的原因在于，在长期的高温环境下，操作会有很大压力，这种压力会引发环向与轴向的应力作用，而热影响区是最薄弱的部位，蠕变的发展会相对迅速，使其最先产生高温蠕变，并逐渐扩展至整个焊缝热影响区。当然，在复合钢板压力容器的焊缝高温蠕变的过程中，无非刻意去把蠕变整个过程分成各个阶段，因为在实践中，有可能整个焊缝的各个部位会同时出现蠕变的情况，只是不同部位的蠕变的强度不同罢了。
3.2焊缝晶界缺陷的高温蠕变的分析
在复合钢板压力容器的焊缝部位，会有两方面的情况出现。第一方面，在复合钢板焊缝的过渡层的晶界上有大量的碳滞留，与Cr、Mo等第二相粒子形成碳化共晶杂质；第二方面，在高温环境下，焊缝的复层与过渡层、过渡层与基层的晶界面上，会形成大量第二相粒子，在焊接热影响区则会有诸如MnS夹杂。在上述的碳化物和MnS等共晶杂质上，其空洞会优先形核。通过研究表明，奥氏体钢中的空洞会在晶界上、碳化物上形核。
4结语
影响金属材料的高温蠕变的因素是多方面的，像温度、材料中含有的化学成分、冶金工艺、组织结构和热处理方式等都是影响的因素。然而，复合钢板压力容器的焊缝所产生的高温蠕变，除上述影响因素外，还和焊缝焊接的工艺、焊缝的结构和金相组织有密切的关系。复合钢板压力容器的焊接，不但增加了过渡层的焊接，还有其他金属的焊接，焊后会留下很多的焊接上的缺陷，过渡层焊缝的热影响区在这种情况下是最容易形成蠕变空洞的，导致蠕变裂纹的出现。
绕规模发放贷款。
出口押汇的主要作用在于为我国出口企业提供资金融通，加速出口企业资金周转，鼓励我国企业出口创汇。为了充分体现出口押汇业务政策的优惠性，政策规定出口押汇不得占用银行的信贷规模指标。然而在实践中，有些商业银行却出于对信贷规模和其他因素的考虑，将一般外汇贷款当作出口押汇业务，即扩大人民币的贷款规模。我国商业银行法第39条第2项、第4项分别规定：贷款余额与存款余额的比例不得超过75%，对同一借款人的贷款余额与商业银行资本余额的比例不超过25%。因此，将外汇贷款业务当作出口押汇业务，如果贷款数额超出了我国商业银行关于资产负债比例管理的规定，不仅违反了国家法律及政策性的规定，而且还绕了贷款规模控制的红灯，会变相地扩大人民币贷款的规模。
将打包贷款当做出口押汇。
审查不严，造成国家退税款流失。
我国出口收汇核销管理办法实施细则第23条规定：对于打包放款或者出口押汇，银行在结汇或者入帐的同时不得出具出口收汇核销专用联，须待出口货款收回后，才能按照本实施细则第22条的要求办理有关手续，并出具出口收汇核销专用联。但是，在实践中，银行为出口企业办理完出口押汇手续，违规操作，无论货物是否出口，出口单位是否收回外汇，都给出口商结汇水单，到外汇管理局核销。因此，违规的出口押汇，便可以为企业套取国家退税款提供方便。商业银行违规办理出口押汇业务，不仅使国家退税不实，而且也使银行外汇资产带来巨大的风险。
与现行法律规定要求不一致，引发法律风险。
对策分析
银行办理出口押汇存在的问题，既有内部因素，诸如银行自身利益驱使，如通过变换手法绕规模发放贷款，以增加银行的收益；也有外部的原因，如银行间为了竞争的需要，采取一些变通或违规的做法，以此来争取客户等。针对这些问题，笔者认为，除强化宏观金融意识、加强人才管理和培训力度外，从业务角度来说，应有四大方面需要重视：
首先，要加强银行垫款资金的管理。
其次，要加强各种单据和申请人资格的审查。
国际贸易融资业务中涉及的各种单据种类多、内容广，稍有不慎就有可能出现出口押汇诈骗的风险。加强对各种单据和申请人的资格审查不但涉及业务收入的获得，而且还关系融资款项的回收。因此对单据审查不符条款、开证行或议付行资信和经营作风不佳、索汇路线曲折、申请人或开证行所在地区或国家政局不稳等影响到融资款项回收的情况，商业银行要认真、严格对待，不符合自身经营原则的，坚决不予办理。
再次，及时核销银行垫款。
【Abstract】Takingengineeringactualdemandintoaccount，ANSYSfiniteelementsoftwarestudiesandanalyzesstressanddeformationofpressurevessels.Thentofollowthedesignprinciplesasaprecondition，finiteelementmodelofpressurevesselstooptimizethedesignandanalysis，whichaimsatminimizingthequalityaftermeetingthestrengthandstiffnessrequirements.Atthesametime，optimizationanalysismoduleofANSYScarriesontheoptimizationwithpressureandwallthickness，providetheoreticalbasiswithoptimization.
【Keywords】pressurevessels；StressAnalysis；optimization；ANSYSfiniteelementsoftware
1引言
随着科技的发展，压力容器在众多工业部门中有着广泛的应用，对压力容器的要求也越来越高。以往的压力容器及其部件的设计基本采用常规设计法，以弹性失效准则为基础，材料的许用应力采用较大的安全系数来保障。由于设计偏于保守使得设计的容器比较笨重，且成本较高，材料有所浪费。
随着工化设计朝着大型化，复杂化，高参数化方向发展，压力容器部件越来越多的利用有限元压力分析来完成。新的分析设计主要以塑性失效和弹塑性失效准则为基础，比较详细的计算了容器和承压部件的应力，并利用大型有限元软件ANSYS对压力容器的壁厚及承压进行优化设计分析。
2典型压力容器有限元分析
2.1基于ANSYS的压力容器有限元分析
在分析过程中压力容器将空间问题平面化，有限元模型选取PLANE42单元。在ANSYS软件中采用直接建模的方法，省略压力容器的其他结构（如群座、螺栓等），并设定轴对称选项，建立1/4轴对称分析模型如图2-2示。端部封头对称面各节点约束水平向位移，筒体下端各节点约束轴向位移，内壁施加均布荷载P=10Mpa.
2.1.1对有限元模型施加边界条件并求解
有限元分析的目的是了解模型对外部施加荷载的响应。在本例中，模型受到的荷载有内压，外压，重力以及支撑力，考虑到重力，外压和支撑力相对内压的影响而言作用甚小，可以忽略。因此只对内壁施加线荷载P=10Mpa，接下来进入求解处理器进行求解，获得位移云图及应力云图，如图2-1，2-2示。
图2-1工作压力为10Mpa时的位移云图图2-2工作压力为10Mpa时的应力云图
图中位移及应力大小分别采用不同的颜色表示，其中红色表示位移及应力的最大值，蓝色是最小值。从图中可以看出位移的最大值出现在筒体下端，为1.2mm；应力的最大值出现在筒体与端部过渡的弧形处，最大值为95.7Mpa。
2.1.2结果分析
图2-1，2-2反映了筒壁受内压作用后结构模型的位移、应力情况，从图中可以看出：（1）由于受内压作用，筒壁向外膨胀，模型为轴对称图形，所受的压力是均布的，膨胀亦是均匀的，与预期相符；（2）筒壁沿轴向应力分布是不均匀的，应力最大出现在筒体与端部进气管的过渡处。这是因为模型进气管处尺寸发生了较大变化，导致应力集中，所以数值模拟结果是合理的；（3）通过对筒壁进行强度校核表明，当材料采用Q235-A时，压力容器的最大应力值远小于其许用应力（235Mpa），表明筒体的承压空间还是有一定的提高潜势的。
2.2压力容器承压能力的分析
上述结果中表明该压力容器的承压空间还可以提升，故此对该模型分别施加线荷载P=5Mpa、15Mpa、16Mpa、17Mpa、18Mpa、19Mpa、20Mpa、25Mpa，分析其结果变化。图2-3，2-4是模型的最大位移、最大应力值随压力的变化曲线图。
从图中可以看出：（1）位移和应力均随着压力的增加而变大，变化速率由大变小最后趋于平缓；（2）分析位移及应力的变化曲线表明，自开始加载到施加荷载15Mpa，其变化为线性变化，15Mpa到加载至25Mpa时，变化增长缓慢甚至趋于平缓。这与钢材的力学性能有关：钢材从加载到拉断，有四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与破坏阶段。从加载到某一定值时曲线呈直线变化是因为钢材处于弹性阶段，再继续加载曲线出现平缓是因为钢材进入屈服阶段，产生塑性变形。所以也可以证明该有限元分析的可靠性；（3）从图中易找出曲线从直线段过渡到平缓段的临界点，即压力15Mpa，此时该模型的最大位移为2.03mm，最大应力值为168Mpa（小于许用应力235Mpa）。
图2-3不同承压下最大位移值的变化曲线图2-4最大应力随承压的变化曲线
2.3压力容器厚度的优化设计
为了充分提高压力容器的整体性能和材料的有效利用率，基于“塑性失效”和“弹塑性失效”准则，以板壳理论，弹性与塑性理论及有限元方法，根据具体工况，对压力容器各部位进行详细的应力计算及分析，在不降低设备安全性的前提下选取相对较低的安全系数，从而降低结构的厚度，使材料得到有效利用。
上述承压15Mpa时该压力容器的最大位移值为2mm，最大应力值168Mpa小于其许用应力235Mpa，故可以考虑变化筒壁厚度，使材料发挥最大强度。所以在临界承压15Mpa的作用下试将原筒壁厚度25mm变为20mm，21mm，22mm，30mm进行试算。下图2-5、2-6为最大位移值、最大应力值随筒壁厚度的变化曲线。
图2-5最大位移值随筒壁厚度的变化曲线图2-6最大应力值随筒壁厚度的变化曲线
由图可以看出：（1）在临界承压15Mpa下，容器的最大位移值、最大应力值均随着筒壁厚度的增加而减小；（2）从最大应力值与筒体壁厚的变化曲线中可以看出，当壁厚为21mm时其最大应力值为231Mpa小于其许用应力。故此可以认为在临界承压下，该压力容器的最优筒体壁厚为21mm，在此条件材料能发挥较高的强度。
3结语
本文采用ANSYSY软件对压力容器的位移、应力进行了较为详细的分析，同时对压力容器在满足给定刚度和强度条件下进行厚度最小的优化设计。研究计算结果可以发现：
（1）压力容器在受内压时，筒体中间位置变形最大，最大应力则发生在端部进气管与筒体的过渡处；
（2）在该给定容器的条件中，可以得到此容器的最大临界承压为15Mpa，此时的刚度、强度及应力均满足要求；
（3）为了最大发挥材料的用途，在满足给定强度和刚度条件下对该容器进行优化设计，可以得到其最优筒壁厚度为21mm。
同时也可以看出ANSYSY软件对分析压力容器的可靠性，有效性。很大程度上减少了设计成本和设计周期，也为更复杂的结构设计提供了新的方法。
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压力容器是现在工业生产过程当中必不可少的一种承压设备，在人们的日常生活、科学研究以及工业生产的过程当中都广泛被应用，常使用在有毒、易爆和易燃的工况中，在腐蚀介质和一定的压力、温度条件下，能够使设备受到破坏和失效，导致事故的发生，引起中毒、火灾、爆炸和环境污染等问题，给人民和国家的生命财产安全造成巨大的损失。
一、压力容器的概述
1、概念。所谓压力容器，指的就是盛装的液体或者是气体，是一种能够承载压力的设备，在电力、医药、化工和炼油等工业中都发挥着非常重要的作用，最高的工作压力范围等于或大于0.1MPa，容积与压力的乘机应当等于或者是高于标准的沸点、液点，设备的正常使用条件非常复杂，在运行、制造以及设计的过程当中，如果不能得到有效的质量保证，就很容易造成安全事故的发生，引起环境污染、中毒、火灾、爆炸等重大险情的发生。
2、结构组织。在压力容器的制造过程当中，必须要对工作的任务进行分组、分工和协调合作，建设有效的质量管理组织，任命质量管理工作的主要管理工程师，在质量管理的过程当中加强对质量检验人员的培训和资质管理，充分保证产品的质量。
二、压力容器制造的质量保证体系
三、压力容器制造的质量控制
2、制作过程的控制。在压力容器的制作过程当中，加强对工艺的控制具有非常重要的作用，同简单的产品加工工艺相比较，压力容器的制造过程具有单台套多品种的特点，这就需要制造厂针对不同的压力容器编制不同的工艺文件，在制定出合理正确的工艺之后，在施工的过程当中要严格执行工艺流程，完成每个工序之后，检验员和操作者在工艺流程上要进行签字认可。
4、无损检测质量控制。无损检测也被称作探伤，压力容器在制造的过程当中常常会用到探伤的方法，主要包括渗透、磁粉、超声以及射线几种形式，在进行无损检测时，首先必须要明确设计要求的合格标准以及探伤的方法，分析看该方法是否可以执行，也可以根据图纸的具体要求来实行探伤的方法，另外，在进行无损检测时，实践经验会显得非常重要，不同的人利用同一个机器进行操作，所得到的结果可能就会不同，那些经验较为丰富的工作人员所得出的正确率往往会很高。探伤仪器的质量如何对于探伤的结果也能够产生很大的影响，使用质量不合格的仪器就很容易会造成误判。
5、焊后的热处理控制。压力容器在制造的过程当中往往会需要进行相应的热处理操作，在进行热处理操作时，必须要注意控制降温、保温和升温三个阶段的温度和速度，为了可以保证能够达到热处理的预期效果，就应当对热处理的工艺进行正确的编制，对关键的工艺参数作出较为严格明确的限制，严格执行热处理的工艺规范要求，做好记录凭证，并对热处理的仪表进行定期的检查。
四、结语
一.前言
化工事业的发展对我国的经济的发展起着举足轻重的作用，化工压力容器更是现阶段化工企业生存发展的重要的设备保证。然而，由于我国当前的压力容器某些方面的技术尚不成熟以及设计人员等的主观方面的问题，使得我国的压力容器的安全性能不高，为了经济建设的发展和人民生命财产安全，就必须加大化工压力容器的安全、可靠性能的研究，不断的推进化工压力容器的设计方式的改进，促进我国化工事业的发展。笔者结合多年的理论研究和实际工作经验，对化工压力容器的可靠性的设计提出自己见解。
二.化工压力容器的概述及可靠性设计原理简述
1.化工压力容器的概述
化工压力容器是指化学工业生产和试验装置中的承受压力的容器。按其外径与内径的比值K的大小而分为薄壁容器（K≤1.2）和厚壁容器（K＞1.2）。薄壁容器的受力可按二向（维）应力状态分析，厚壁容器因受力复杂，至少需按三向应力状态分析。按其承受压力的高低可分为低压容器（0.1≤p＜1.6MPa），中压容器（1.6≤p＜10MPa）、高压容器（10≤p＜100MPa）和超高压容器（≥100MPa）。按其工艺过程则可分为反应容器、换热容器、分离容器、贮运容器等。按其受压特点则可分为内压容器和外压容器。高压容器按其结构制造特点又可分为热套式、多层包扎式和绕带式压力容器。
2.可靠性设计原理简述
假定压力容器的应力s、强度r都为随机变量，服从正态分布，将应力与强度的分布密度分别记为f(s)与g(r)，均值分别为μs、μr，标准差分别为σs、σr。由应力一强度干涉模型(图1)。设计对象强度>应力的概率为：p(r―s>0)，即为可靠度，用R表示，，β是失效概率的函数，可从正态概率积分表中查得，β越大，结构越可靠。强度和应力之差y=r-s为可靠性随机变量，亦服从正态分布，由正态分布函数特征性知其均值、标准差、β值分别为
可靠性设计就是根据应力和强度的统计特征，使设计出的平均强度满足可靠性要求，即
三.化工压力容器的设计要求
1.保证完成工艺生产：化工压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度、介质及具备工艺生产所要求的规格（直径、长度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。
3.预定的使用寿命：影响化工压力容器使用寿命的主要因素是化工介质的腐蚀，它会使容器壳体壁厚减薄、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、安装、操作和维修方便：提出这一要求的目的，一方面是基于安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和检验的设备，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，便于及时予以消除；另一方面，这样做的目的也是为了满足某些特殊的使用要求，如对于顶盖需要经常装拆的试验容器，要尽量采用快拆的密封结构，避免使用螺栓连接；又如对于有清洗、维修内件要求的容器，需设置必要的人孔或手孔。
四.压力容器的点蚀及控制
2.发生条件：容器内具有易钝化的金属，存在侵蚀性阴离子（例如Cl-）与氧化剂。
3.设计中对压力容器点蚀的控制：针对点蚀腐蚀，一般来讲加缓蚀剂为重要控制手段。缓蚀剂可以是无机缓蚀剂也可是有机缓蚀剂，可依据实际设计需要选取合适的缓蚀剂。选取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗点蚀能力。
五.压力容器的晶间腐蚀和控制
主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在而产生。
1.晶间腐蚀的特性：晶粒和晶界区的组织不同决定了其电化学性质不同，适当的环境下晶粒和晶界的差异才能显露出来。
2.控制措施：一是采取用超低碳钢，降低N、C、P等含量；二是添加少量稳定化元素Ti或Nb。
六.压力容器的应力腐蚀（SCC）及其控制
1.SCC的基本特征研：研究SCC的特征可以从宏观和微观两个方向分别入手。
一是宏观特征：SCC基本无可塑性变形；腐蚀部位具有局限性，并呈树枝状裂纹；主裂纹与导致裂纹的拉应力方向呈垂直状态；应力大小可影响裂纹和断口形态。二是微观特征：形式多样，可有穿晶、沿晶或混合型；其一般是由表面向内部逐步发展；腐蚀断面可有多种花纹。
3.设计中对SCC的控制：一是碱脆及其控制。锅炉钢易发生碱脆，在设计中可选用适当的碳钢，如宜用含C约0.20%的镇静钢，资料显示加入Al、Ti（0.2～0.7%）、Cr、稀土（
七.预防压力容器破裂问题的技术探讨
化学压力容器的破裂形式主要有五种，即：1.韧性破裂2.脆性破坏3.疲劳破坏4.腐蚀破裂5.蠕变破坏。现根据五种化学压力容器的破裂形式，有针对性的提出解决措施。
1.韧性破裂预防措施
韧性破坏的产生主要是由于材料所受应力过大，超过了容器的极限强度，因此在设计生产容器时，要确保所用材料具有足够厚度和强度，以满足实际工作需要、同时严格按照容器的工作参数进行操作，避免容器超工作参数运行情况的发生，同时应注重日常养护维修工作，保证容器各监测仪器的灵敏可靠度，使其真正发挥险前预警作用，同时若发现容器有明显塑性变形的情况下，应立即停止使用。
2.脆性破裂的预防措施
容器发生脆性破坏主要是由于材料的韧性太低造成的。因此在设计时应选用韧性良好的材料、同时制造焊接时应严格执行NB-T47015-2011《压力容器焊接规程》，尽量消除容器内部缺陷的产生。在实际使用中要加强监测，发现问题及时消除。
3.疲劳破裂的预防措施
疲劳破裂的产生是由于长期受到重复应力的作用，使得应力集中，在薄弱面产生裂缝引起的。因此在实际使用中应避免不必要的加压和卸载操作、同时在设计制造时要保证质量，使其能够发挥应有的功能。
4.腐蚀破裂预防措施
造成腐蚀破裂的原因是由于腐蚀介质与容器器壁接触发生反应，因此在实际使用中可以采取措施，避免介质与承压部件的接触，同时加强日常防护，将隐患消除与萌芽之中。
5.蠕变破裂的预防措施
蠕变破裂通常是在高温与应力共同作用的结果。在设计时要选择合适的材料，设计合理受力结构，满足高温与应力作用的要求、同时在使用中应尽量避免容器局部产生高温、同时经常养护维修，防止蠕变破裂事故的发生。
八.结束语
加强化工压力容器可靠性的设计具有重要的意义，它关系到我国经济的发展、化工科学的进步、化工企业的生存发展以及人民生命财产的安全。当前我国的化工压力容器的安全可靠性能还比较低，当然这是各种因素综合作用的结果，作为一名化工设计人员，我们有责任也有义务通过自己的努力，采取各种措施来加强化工容器的安全。
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压力容器作为广泛应用于电力、航天、化工、石油、能源等诸多工业部门的一个重要部件，同样也是一种极易发生重大事故的特殊设备。目前大部分压力容器都采用焊接方法制造，但是由于运行条件、焊接工艺以及焊接结构固有的缺点，几乎所有的压力容器都不可避免的存在各种缺陷，如母材中的冶金夹层、未焊透、夹渣、焊缝中的气孔等，因此，压力容器的安全评定技术的研究和应用历来受到各部门和有关学者的重视。本文中，笔者将阐述目前常用的压力容器安全评定技术，并探讨压力容器安全评定技术的发展趋势。
1目前常用的压力容器安全评定技术
（1）弹塑性断裂力学评定方法。该方法以弹塑性断裂力学为基础，主要有J积分理论法和裂纹尖端张开位移法（COD法）。Rice于1968年提出J积分评定方法，该理论利用与路径无关的，避开裂纹尖端的能量积分J来描绘裂纹尖端的应力应变场，判断依据为，其中为材料相应的临界值，J积分评定方法不仅适用于大范围全面屈服的情况，还适用于小屈服、线弹性的情况，并且较裂纹尖端张开位移法更可靠；裂纹尖端张开位移法作为20世纪70年代国际缺陷评定规范主要采用的评定方法，该方法是WELLS于1965年提出，认为当张开裂纹位移达到时，压力容器的裂纹就会开裂，其中材料的临界张开位移以试验测量为准，与试件的形状、厚度无关，因此该方法在应用中存在一定的局限性。
（2）线弹性断裂力学评定方法。线弹性断裂力学将结构视为一个不发生屈服的完全弹性体，并假设结构存在裂纹，描述无限板中心穿透裂纹模型得到裂纹尖端应力场分布规律，研究材料临界应力强度因子与裂纹尖端的应力场强度因子K之间的关系，因此也称为K判据，其评定依据为≤。当计算得到的裂纹尖端的应力场强度因子K不满足上述依据时，压力容器就可能发生脆性断裂，此时就需要采取积极的预防措施。该方法适用于脆性材料或者塑性区尺寸较小的金属材料，当金属材料的塑性区很大，甚至端部塑性区尺寸已经接近裂纹本身尺寸时，该方法已经不再适用。
（3）失效评定图法。英国中央电力局在《带缺陷结构的完整性评定》中提出了失效评定图技术，随后美国电力研究院将材料应变硬化的阻力曲线应用于分析裂纹稳定扩展的全过程，并提出了严格的失效评定曲线，1986年，美国电力研究院以J积分为基础，考虑材料的应变硬化效应，抛弃通过立项塑性材料窄条区屈服模型得到失效评定图的方法，建立了失效评定的三种选择。目前世界各国的压力容器缺陷标准都在向美国1986年板的缺陷评定规范靠拢。
（4）疲劳断裂评定方法。疲劳裂纹稳定扩展阶段作为疲劳裂纹扩展的第二阶段，此阶段也决定了含裂纹压力容器的的疲劳寿命，目前疲劳裂纹稳定扩展阶段的扩展速度以及含裂纹构件的疲劳速度都可以由Pairs公式精确计算。对于压力容器接管处的高应变区疲劳寿命较短，最大应变接近屈服应变，应变幅度很大，此种应变疲劳问题可以应用裂纹尖端张开位移法理论或者J积分理论进行研究。
2压力容器安全评定技术的发展趋势
（1）疲劳方法的应用。2000年PD6539：1994与PD6439：1991发表了合并后的BS7910：1990修订版，该标准总结了近年来大量钢材在海水和空气总疲劳裂纹扩展实验数据，推出了新的疲劳裂纹扩展率，得到了更为准确的应力比R的修正法和两端Pairs关系式，并加入环境因素，给出了较高温度下的疲劳裂纹扩展，海水环境中无阴极保护和有阴极保护时的新的推荐方法。
（2）智能方法。因为工程结构一般存在大量的不确定性，然而传统的断裂力学研究都以确定性实践为前提，据研究采用模糊的数学方法对工程问题进行模糊处理，可以很大程度上提高压力容器的安全性评定的可靠性，随着智能方法在人工神经网络技术等领域的应用，针对影响压力容器的众多因素建立模糊模型必然成为下一步发展趋势。
（3）概率方法。美国一些研究人员于20世纪80年代将概率统计理论与确定性断裂力学理论想结合产生了概率断裂力学，并应用于压力容器的可靠性评估。基于概率断裂力学失效方法能够降低经验因素的影响，能够客观反映评定参数的不确定性，提高分析的安全性和准确性。近年来，Rahman.M建立的对含纵向腐蚀缺陷压力管道的结构可靠性理论，目前国外一些先进国家已将其应用于指定寿命下高可靠性主动设计中，具有较高的工程应用价值，但是我国新标准还未将其纳入其中。
（4）体积型缺陷评定图方法。近年来，随着断裂力学评定技术的发展，特别是最新版的缺陷评定规范在有屈服平台的非连续屈服材料和无屈服平台的连续屈服材料中的应用，推动了失效评定技术向体积型缺陷评定图技术方向发展。
综上所述，压力容器的安全性评定方法种类很多，包括弹塑性断裂力学评定方法、线弹性断裂力学评定方法、失效评定图法、疲劳断裂评定方法等，而且随着断裂力学理论、计算机技术、故障和缺陷在线诊断技术、传感技术的发展，压力容器安全评定技术也在不断的革新，相信不久的将来，我国也会形成自己的压力容器安全评定和监测监控技术体系。
参考文献
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