摘要：在石油化工产业生产作业的过程中，压力容器是不可替换的重要器械，其安全性不仅关系着产业的利益，更关乎着施工人员的性命安全，所以在施工作业开始之前就要对压力容器进行严格的检查与维护，以保证施工过程的安全。但如今科学技术的发展带动了工程技术的发展，在过往施工作业中出现的技术性难题，如今已经能够获得更加科学的处理方法。大部分石油化工对施工作业使用的压力容器也作了更新换代处理，从而获取了更高效、更安全的施工环境。但尚有一小部分工地的压力容器尚且没能得到更换，可是这种压力容器在施工作业的过程中本就承担着过大负荷，若是再加上使用时间过程就很容易导致工地事故的发生。

关键词：压力容器；设计制造；降低应力集中；策略分析

压力容器作为石油化工产业中不可或缺的施工设备，其在施工作业中承担着重要的任务，国家也对这一器械的安全问题予以高度的重视。近些年来，科学技术的进步也带动了施工机械的革新与发展，其中压力容器在施工过程中所展现的种种问题也逐渐被大家关注。在压力容器的诸多问题中，应力集中问题是最突出的，也是最关键的问题，应力集中会很大程度上腐蚀压力容器的机体，缩短压力容器的使用寿命，若是应力集中超过临界值，很容易产生爆炸，对施工人员的生命安全造成威胁。所以，对压力容器中应力集中问题的讨论和处理，是如今压力容器的设计与制造者必须考虑的问题。

一、压力容器设计及制造过程的现阶段发展及其使用特点

（一）压力容器的设计及制造过程

现代社会的发展离不开石油的开采与使用，而在石油的开采过程中，压力容器作为关键施工器械，拥有着不可替代的地位。国家为了保证石油产业的平稳发展，对压力容器的设计、制造和应用都予以高度重视，并为其开设了单独的生产体系，近些年来该体系已经趋于成熟。压力容器的制造体系可以划分为四个步骤：1.原材料的采购与验收2.对原材料进行加工与焊接3.对生产出的器械进行全方位无损检测4.生产成品的后期深度处理，唯有完整经过这一套加工处理后，压力容器才能确保合格，才能够流入市场，供施工单位使用。而在整个加工流程中，初期对材料的处理以及对压力容器的设计环节倍受人们的注意，而这两个环节也正是会直接影响到压力容器最终质量的环节。所以在生产压力容器的过程中，生产者都会对这两个环节投入更多的关注，确保产品质量。

（二）压力容器在施工中的使用特点

现在，压力容器的使用范围已经不仅仅是石油化工产业，在化学、重工业等领域压力容器也被广泛运用。但无论是在哪些领域，压力容器的使用场合往往要比其他的施工器械更加严峻，对压力容器本身的消耗也更为巨大，其施工特点可以大致分为以下三点：

（1）使用条件更为苛刻。由于施工作业的需要，压力容器在施工作业的过程中往往需要承受远比正常情况更高的温度，这种温度甚至有时会达到施工作业时的温度极值，其对压力容器的磨损也十分严重。若是不能保证压力容器的安全性，很容易在施工的过程中产生严重的安全事故。

（2）介质存在较大危害性。相较于普通器械而言，压力容器内的介质种类会更加复杂，并且这些介质往往伴随着很大的爆破性或剧毒。若是压力容器不能保证自身的安全性，导致在施工过程中发生炸裂或毒素外露的现象，那么将会对施工人员的生命带来严重的危害。

（3）内部结构的运作更为复杂。正如前文所说，如今的压力容器会被应用在多个工业领域，其内部结构也随着应用领域的不断拓展而改良得越发复杂。而这种现象的产生也对压力容器的设计环节提出了一定的要求，要求压力容器在满足最基本的安全下，提升压力容器在工业领域内的适用度。

二、压力容器设计过程中出现的应力集中问题及问题成因

（一）设计过程中出现的应力集中问题

我们所说的应力集中现象是物理学中常说的弹性力学问题，这也是大多数材料在使用中必须面对的一个问题。物体在处于高温状态下出现形变等情况，而若是在形变的过程中接触到缺口、连接处或者孔洞等的存在，那么就极易产生应力集中问题。

在压力容器的设计环节，设计师必须考虑到压力容器的未来施工环形。在施工作业时，压力容器所面对的温度必然会使压力容器产生形变，而在压力容器的制作过程中又不可避免会在各个零件之间留下焊接接头以及焊接口的存在。如果设计者没能在设计阶段便将必然产生的应力集中问题提前预算并处理好，并适时地对压力容器的设计进行改良处理，那么一旦这种存在安全隐患的压力容器投入市场，将会对各大工业领域带来数不尽的安全隐患。

（二）应力集中问题的成因分析

上文提到，压力容器在施工作业时会因高温而产生形变，又因焊接口的存在而产生应力集中现象。从物理学的角度上来讲，只要压力容器投入到施工作业中，便不可避免地产生应力集中问题，但若是对应力集中现象的成因做出分析，我们也不难从中获得减轻应力集中反应的方法。以下将从压力容器的设计到制作的流程环节中找出两个关键点来分析应力集中反应的产生：

（1）压力容器上的几何构造存在不连续的现象。其实这一点在压力容器的制作环节中是不可避免的。当原材料被放置在生产线上进行切割、打磨等初步加工时，就注定了压力容器中几何构造的不连续性，但生产线的粗放施工依旧会导致压力容器内部组件之间的相互摩擦，平白增加了不必要的磨损。

（2）各个构造之间的焊接接头。在生产作业中，焊接是最常见、最方便的组件连接方式，这种连接方式一来十分稳定，能够将两个组件牢牢地连接在一起，二来是操作简单，便于工人施工。但是在焊接的过程中不可避免地会留下焊接口或焊接接头，这种不平整的存在配合上高温环境下产生的形变，就会导致应力集中问题的出现。

三、缓解压力容器设计及制作过程出现的应力集中的措施

（一）在压力容器的设计阶段对其内部构造进行优化

在压力容器的设计阶段，设计者能够从两个方面对压力容器的制作进行优化处理：首先便是从压力容器的制作材料选择上，过往对于压力容器的基础材料选择上通常会选择强度较高、韧度较差的材料，但这种材料在发生高温形变时更容易产生断裂、崩坏的现象。所以，在后续的改良过程中，设计者可以提议在保持强度合理的前提下，采用韧度较高、更耐高温的原材料进行加工处理，从选材上保证压力容器的安全性；其次，设计者可以对压力容器进行一定的改良设计。例如：过往使用的压力容器通常会选择用平盖进行封头，但是这种平盖会为压力容器带来棱角与缝隙，在施工过程中会导致应力集中问题加剧。那么在改良设计中，设计者可以采用凸型的弧形封头设计，尽可能做到表面光滑一体，减少压力装置中不必要的焊接接头与钻孔，从一定程度上减轻应力集中问题。

（二）对现阶段使用的焊接方式进行改良

从生产工艺的角度上看，压力容器的装配生产过程中不可避免地会产生焊接接口。而压力容器在施工作业中因这些接口的存在又不可避免地会产生应力集中问题。那么对于焊接方式的改良方向应当更倾向于如何对焊接结构进行改良以及如何对焊接接口进行细致化处理。前者可以通过压力容器的初期设计进行部件改良，从而实现结构优化，后者则需要从焊接工艺这一环节入手，对焊接的工具、焊接的方法做出改良，具体可以参考以下两点：

（1）焊接接头可替换为对接接头。在以往的焊接作业中，工作者通常使用的是角接接头，这种接头相较于对接接头而言，其焊接的方式更直接、行动也更便捷，但对接接头的优势在于可以嵌入式焊接，相较于角接接头更能够保证焊接后的整体性。

（2）接头尺寸应保持在低应力水平。在施工过程中，若是发现了组装构造之间存在厚度不一的现象，可以对其进行打薄处理。并且，若是在必要情况下，低应力水平可以直接去除焊缝。

（三）更新压力容器的设计和制作方式

以往的压力容器设计方法，虽然能给设计者提供更多设计便利，但是这种设计本身却并不包含任何的创新性，通常情况下都是萧规曹随，将设计这一环节经验化、流程化了。但是，设计这一环节恰恰是改良压力容器诸多环节中最重要的一环。设计者可以根据以往压力容器出现的问题，对压力容器的数据进行分析解读，并根据数据中展露出的缺陷，对压力容器进行升级和改良。通过这种形式，生产线上的工作人员才能够有目的地开展生产，而不是按照过往的生产经验，生产出型号老旧、功能不全面的传统压力容器。

结束语：

综上所述，对于石油化工产业的施工作业而言，压力容器的设计和制造是至关重要的存在，这将直接影响到后续工地作业的安全性和施工顺利开展。而对于压力容器而言，处理好应力集中的问题是提升压力容器安全的最有效的方案。对此，可以从设计和制造两个方面入手。从设计层面上来讲，科技的革新会为工程机械的设计带来更多的灵感与思路，压力容器便可以以原有的设计方案为基础，新型科技为支撑，设计出更加符合施工作业需要、更加安全的压力容器，以保障施工人员的安全；而从制造的角度来讲，从部件的选择与组装到后期整体焊接与检验工作都必须严格按照规定执行，不得出现疏忽大意的现象。

参考文献：

[1]杨丽霞. 压力容器设计及制造过程中降低应力集中的措施[J]. 流体测量与控制，2022，3（23）：5-7，18.

[2]党亚茹，张满航. 压力容器设计及制造过程中降低应力集中的措施[J]. 石化技术，2021，28（22）：166-167.