压力容器的发展发展前景

压力容器是一门与多项技术相互关联制约的边缘学科又是一种需接受政府部门监察的特种设备。因此，压力容器行业中，产业的发展离不开机械、冶金、石油化工、电脑信息、经济管理和防护等诸多工程技术的改革创新，或者说它是在多项新材料、、新工艺综合的基础上发展的工业产品。现试就压力容器设计、压力容器制造、材料及企业管理等有关方面，从以下三方面浅谈一下压力容器行业的发展前景：

一.制造技术理念的推广普及

   压力容器制造单位持有质量技术监督部门颁发的“压力容器制造许可证”，并应建立健全的体系。但我国已取证的压力容器制造企业的人均GDP值和产品附加值都还很低，技术装备、技术素质和管理水平也都很落后。为了面对21世纪的挑战和机遇，达到优化产品质量、降低生产成本、提高劳动生产率、提升竞争力，有在压力容器产业推广“制造技术”理念。所谓制造技术（AMT）是美国在上世纪80年代提出的新概念，它是一项集具体制造技术与经营管理技术两个层面于一体的系统工程。AMT的特点为：以市场为导向，以系统观念、工业工程为指导，以数字化技术为依托，合理使用技术，组织经营管理。作为压力容器的生产模式，主要包含三个技术群，即主体技术群如备料、滚卷、锻压、成形、组装、焊接、热处理、检验测试和压力试验、爆破试验、疲劳试验等；支撑技术群如自动控制技术、信息处理技术、生产物流技术和标准化规范化技术等；及管理技术群如质量控制、人员培训、市场电子商务技术和售后服务等。其中尤以焊接（含现场组焊）和热处理两个环节是产品质量的关键。当前都着眼于电脑自动化，特别是自动控制式焊接设备和热处理设备的改进创新是发展神速，一些便携式自动焊接和热处理设备也已在大型球罐和塔设备等现场组焊中推广应用。传统的脏乱差、噪音污染、质量失控的锻焊钣金车间势将退出产业历史舞台。总之，面临我国加入WTO，机械制造业化挑战和机遇的历史时期，压力容器产业也应尽快提高自己对市场的响应能力，节能、节材、绿色制造的成形与改性技术，实现产品和工艺自动化、生产过程与设备固步自封的旧产业机制终将因无法获取技术经济效益而被时代淘汰。

二.现代设计技术的应用
 
   众所周知，压力容器设计企业持有质量技术监督部门颁发的相应类别“压力容器设计单位批准书”。压力容器设计人员的资格取证不仅需对应于、二类或第三类压力容器的要求，而且还将区分能胜任“按应力分析设计”，或只能担任"按规则设计"。现代设计技术在压力容器行业的应用，主要是指“按应力分析设计”范畴。除了已较普及的计算机辅助计算（CAC）和计算机辅助设计（CAD）外，有待进一步的如有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程（CAE）等现代技术均将在21世纪取得不同程度的进展。

   为了压力容器应力分类的需要，大型高参数、复杂结构压力容器（如大开孔，不连续结构和压厚壁容器等），一般已离不开三维有限元应力分析；在获得应力分布曲线后，如何按各种失效理论建立适当的强度设计公式尚需不断和探讨。尤其是弹塑性失效机理中的安定性分析及塑性失效机理中的限载荷分析和循环载荷下的抗棘齿效应分析等，目前都还不够成熟。此外，虽然大部分压力容器都是非标准化机械产品，较难实现CAD/CAM或CAE，但对于某些承压部件如大型旋压封头等，已出现CAD与CAM联网遥控的生产实践。

   上述现代的压力容器设计技术都有赖于电脑信息工程的升级换代，尤其对压力容器应用软件的编制是日新月异。所以，作为压力容器产业的一名设计人员，熟练掌握电脑应用技术已是的基本技能。

三.新型压力容器材料的试制选用

   压力容器的材料对韧性、塑性、延性有着要求，因此对钢材来说，其碳含量应不大于0.25%，其硫、磷含量应分别不大于0.020%和0.030%，对屈强比也有限制。低合金钢是含有少量合金元素（如Mn、V、Mo、Nb等）的低碳结构钢，它不仅、强度也比同等低碳钢高得多，而且具有良好的焊接性能和的耐蚀性能。压力容器用材还需考虑与介质、环境等的相容性，当前令人关注的是抗氢钢种，不锈钢种，耐深冷低温钢种和钢种等。由于石油化工装置中加氢反应器的不断涌现，对Cr-Mo系抗氢钢种正在积。这类钢种主要能防止氢脆、氢腐蚀、氢剥离等氢致缺陷，又有良好的可焊性和长期的组织稳定性。对这类钢种的选材是决定加氢反应器技术经济指标的重要因素。为了满足不同介质的相容性要求，覆有不同材料复层或堆焊层的复合型钢板正在进入市场。不过，在选用这类复合钢板时，与相应的加工工艺规程、焊接工艺指导书、热处理要求及检测试验方法等配套进行。

   有色金属制压力容器（如铝、钛、铜、镍及其合金）正在逐渐增多，尤其是钛容器因强度质量比很高，已被某些产业广泛选用。然而，这类压力容器设计、压力容器制造、压力容器检验与验收只能适当参考有关的钢制压力容器，不能全套搬用，重视它们各自的性。

    值得注意的是新世纪纳米技术正在试制出轻质、、热稳定的新型材料，甚至能自动磨损或裂纹等缺陷的智能材料。所谓纳米技术新材料的特点是先形成超微粒子，在使化学成分不再改变的前提下，设法调整其介质常数、熔点、硬度、韧性等物理力学性能；或者通过原子操纵配制出符合压力容器受力特点的非匀质功能性梯度材料。选用这类材料进行加工成形时，不再是传统的"去材法"或"变形法"制造理念（即先按设计几何结构适当留出余量，再通过切削磨铣或锻压冲延来达到设计要求的产品），而是运用“增材法”制造理念，通过分层实体造形，逐层堆积金属微粒子，制成所需产品，并使产品的材料性能可逐层满足加载后的强度、刚度和其它要求。这样既节省了原材料，降低了环境污染，又可使不同材料层起到不同的功能。例如，压力容器的接管区属复杂的高应力、高应变区，也是裂纹生成、扩展以至断裂失效的不区域，如果其内侧又接触腐蚀、冲蚀或磨蚀性介质，则该区域对材料性能的要求就将苛刻。目前，一般只能采用补强圈或整体补强，并在内侧敷以耐蚀涂层等措施，以适当该局部区域的承载状况。但是，若能运用纳米技术配制出新材料，以、高冲击韧性材料为基体层，然后在接管与筒体连接区堆积一层高断裂韧性、抗裂纹扩展的材料，并在内侧再堆积一层耐蚀材料，组成所谓非匀质梯度“理想材料”，则通过数字化成形技术就能生成接管区承压部件。上述生产制造过程，似乎有些不可思议，但确实已列入材料的R&D计划。

   压力容器产业是我国机械制造业的一个缩影。根据专家预测：中国有可能成为21世纪的“世界工厂”。衷心祝愿奋斗在我国压力容器产业中的员工们能本着与时俱进，开拓创新的指导思想，不断进步，勇攀高峰，使我国的压力容器成套装备精益求精，蒸蒸日上，多地走出，跨入市场。