淺談壓力容器設(shè)計(jì)及應(yīng)注意的問(wèn)題

（山東華昱壓力容器有限公司，濟(jì)南 250305）

摘 要：隨著開放以及商品流通的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)區(qū)域的生產(chǎn)愈來(lái)愈擴(kuò)大，競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的質(zhì)量更為激烈。是不是準(zhǔn)確設(shè)計(jì)、是不是合理，不但涉及到制作、檢查等環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)易程度，壓力容器產(chǎn)物的制造成本和運(yùn)行用費(fèi)被影響到了，而且直接關(guān)系到產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。

關(guān)鍵詞：壓力容器;設(shè)計(jì);注意的問(wèn)題

0 引言

在工業(yè)區(qū)域被廣泛運(yùn)用的壓力容器，在運(yùn)用經(jīng)過(guò)中逐漸地產(chǎn)生某些影響安全效率的缺點(diǎn)之處。而引發(fā)這些問(wèn)題的基本因素就是壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量存在缺陷。從事設(shè)計(jì)的工作人員，一定要是一個(gè)精通每一方面專業(yè)知識(shí)的人才，例如說(shuō)，設(shè)計(jì)人員要具體認(rèn)識(shí)壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，組成材料的性質(zhì)，對(duì)零部件的受力狀況實(shí)施分析，甚至對(duì)容器制造的經(jīng)過(guò)實(shí)施監(jiān)督以及檢驗(yàn)。

1 壓力容器的特征

（1）廣泛性的運(yùn)用。化學(xué)、化工石油、醫(yī)藥、冶金、機(jī)械、采礦、電力、航天航空、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門不但普遍運(yùn)用于壓力容器，也經(jīng)?？梢栽谵r(nóng)村副業(yè)、民用和軍工部門見(jiàn)到，特別是運(yùn)用最為普遍的化學(xué)石油工業(yè)，化工石油單位中的塔、釜、槽、罐沒(méi)有一個(gè)不是貯器或作為外殼設(shè)備，并且通常都是在壓力溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，比如一個(gè)乙烯裝置年產(chǎn)30噸，大概有七百九十三臺(tái)設(shè)備，其中二百八十一臺(tái)是壓力容器，占了百分之三十五點(diǎn)四;（2）相對(duì)強(qiáng)的產(chǎn)品綜合性。在設(shè)計(jì)制造壓力容器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)中，需要牽涉加工機(jī)械技術(shù)、冶金技術(shù)、無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)、防護(hù)安全技術(shù)、防腐蝕技術(shù)等等，是一種牽涉很多專業(yè)的產(chǎn)物，這就造成了在設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品經(jīng)過(guò)中一定要從幾方合作來(lái)一起完成，以產(chǎn)品保證質(zhì)量;（3）多樣性的制造工藝。因?yàn)檫m用區(qū)域相對(duì)廣的壓力容器的，在非常多行業(yè)中都有所運(yùn)用，像制藥、飲食、化工、冶煉、石油等等，這就導(dǎo)致了壓力容器種類非常多的情況，就算在一樣類別的產(chǎn)品中，有時(shí)也會(huì)由于特殊因素或客戶要求造成產(chǎn)品上存在必然差別，而不同的產(chǎn)品構(gòu)造，引發(fā)多樣性的制造工藝。

2 壓力容器的設(shè)計(jì)辦法

2.1 設(shè)計(jì)壓力容器的要求

（1）確保滿足工藝生產(chǎn)。這就牽涉到TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的需求，壓力容器的設(shè)計(jì)條件是設(shè)計(jì)委托方要書面供應(yīng)的，包含操作條件，應(yīng)用地和自然條件，介質(zhì)組分以及特點(diǎn)，預(yù)期應(yīng)用年限，幾何參數(shù)以及管口方位等設(shè)計(jì)要求的一定要的條件;（2）確保安全可靠。這是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，就是設(shè)計(jì)估算，強(qiáng)度估算。設(shè)計(jì)時(shí)不單一定要確保各個(gè)承壓元件都具備充足的強(qiáng)度，剛度以及穩(wěn)定性，并且還要滿足不一樣工況條件下可以可靠安全的運(yùn)行;（3）確保適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)本錢。在現(xiàn)在這節(jié)能時(shí)代，適當(dāng)節(jié)省能源變成每一個(gè)行業(yè)間一定要遵循的守則。設(shè)計(jì)的壓力容器的要構(gòu)造盡量簡(jiǎn)單，容易制造，重量很輕，節(jié)省材料，以把制造本錢以及維修費(fèi)用降低。

2.2 分析設(shè)計(jì)

隨著增高參數(shù)的壓力容器，高強(qiáng)鋼的應(yīng)用和近代估算以及檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用彈性失效的觀點(diǎn)讓很多問(wèn)題非常難解決，過(guò)于過(guò)時(shí)的常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果，還有很大承載潛力的是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。陳舊的彈性失效準(zhǔn)則分析設(shè)計(jì)放棄了，則運(yùn)用了彈塑性或塑性失效準(zhǔn)，對(duì)估算應(yīng)力的太嚴(yán)限制適當(dāng)?shù)胤潘闪?，許用應(yīng)力值合理地提升了，但構(gòu)造的安全性又嚴(yán)格地保證了。為中國(guó)的解析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的JB4732-95《鋼制壓力容器一分析設(shè)計(jì)規(guī)范》，是以第3強(qiáng)度理論就是最大剪應(yīng)力理論為基本，感覺(jué)不論處于什么應(yīng)力狀態(tài)的材料，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料就出現(xiàn)屈服破壞。

3 壓力容器設(shè)計(jì)要注意的問(wèn)題

3.1 大開孔使用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)

容器上開孔相對(duì)大時(shí)，假如其設(shè)計(jì)壓力相對(duì)大，使用以及圓筒等厚度的補(bǔ)強(qiáng)圈常常不可以滿足等面積補(bǔ)強(qiáng)法的需求，因素是隨著開孔直徑從小變大，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑以及內(nèi)徑之比從大變小（2.0→1.6）。當(dāng)開孔直徑相對(duì)大時(shí)，盡管容器殼體的有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域依然為B=2d，但有所減小了補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，這時(shí)假如占其名義厚度的比例相對(duì)大的是圓筒中承受內(nèi)壓的計(jì)算厚度，就能用于補(bǔ)強(qiáng)的面積剩下沒(méi)多少了，如果這時(shí)使用以及圓筒等厚的補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑和內(nèi)徑之比靠近1.6，就也許不能滿足“等面積”的補(bǔ)強(qiáng)需求，想讓補(bǔ)強(qiáng)金屬盡可能接近開孔處的話就要增加補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度。

3.2 材料的選擇

在材料一樣接近的區(qū)域內(nèi)，通常能夠準(zhǔn)許施工方以厚替代薄、以高強(qiáng)度鋼取代低強(qiáng)度鋼，但詳細(xì)要看狀況。代用需求：

（1）代用鋼材要和被代用鋼材有一樣或接近的化學(xué)因素，交貨狀態(tài)，檢測(cè)工程， 功能指標(biāo);（2）代用鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性、化學(xué)成份以及耐腐蝕性對(duì)設(shè)計(jì)條件（t，P， 介質(zhì)以及構(gòu)造）的適應(yīng)性;（3）代用鋼材對(duì)工藝的試用性：能焊性、能鍛性、能鑄性、 能切削性和冷熱沖壓功能等，當(dāng)中最關(guān)鍵的是焊接功能以及壓力加工功能。

新規(guī)范GB/T1591-94中材料已被Q345取代，對(duì)使用16MnR鋼板的群座或使用16Mn的地腳螺栓，能夠視運(yùn)用的環(huán)境溫度不一樣，使用Q345-A，B，C，D，E類別中相關(guān)等級(jí)材料。

3.3 管殼程壓力問(wèn)題

設(shè)計(jì)管殼程壓力所有為正壓，而且低于管程試壓壓力的是試驗(yàn)殼程壓力，這時(shí)能夠運(yùn)用試驗(yàn)殼程壓力把管程壓力的數(shù)值執(zhí)行設(shè)計(jì)提高。運(yùn)用這方法之后，很多設(shè)計(jì)人員知道提高殼程試驗(yàn)壓力之后，需要校核圓筒在試驗(yàn)水壓情況下的周向應(yīng)力，常常疏忽了別的受壓元件的構(gòu)造以及強(qiáng)度。

（1）管板具備的強(qiáng)度。試驗(yàn)殼程壓力提高到試驗(yàn)管程壓力的等級(jí)，為了確?？煽堪踩?，要校核管板。校核經(jīng)過(guò)中，作為殼程壓力的是設(shè)計(jì)管程壓力，而且設(shè)計(jì)管程壓力數(shù)值為零，在沒(méi)有溫差的情況下，模型的計(jì)算能夠依據(jù)不帶法蘭的固定管板實(shí)施;（2）管法蘭具備的壓力等級(jí)試驗(yàn)殼程水壓的壓力提高之后，假如仍然依據(jù)平常操作狀況選擇殼程管法蘭具備的等級(jí)壓力，將會(huì)對(duì)之后的正常運(yùn)行出現(xiàn)不利的影響。要依據(jù)對(duì)應(yīng)的規(guī)定規(guī)范，試驗(yàn)水壓的壓力只要小于規(guī)定溫度狀況下沒(méi)有工作沖擊壓力的1.5倍就可以。

4 結(jié)論

總之，在壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，都要依照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范的最新版本。隨便哪個(gè)步驟出了問(wèn)題，最后壓力容器的質(zhì)量都會(huì)被影響，為了把設(shè)計(jì)壓力容器的質(zhì)量提高，在設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)中為了防止出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)某些溶液忽視的問(wèn)題一定要引起足夠的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈瑞只，秦志勇.淺談壓力容器設(shè)計(jì)及容易忽視的問(wèn)題[J].科技風(fēng)，2010（14）.

[2]陳月紅.壓力容器制造中常見(jiàn)問(wèn)題及分析[J].裝備制造技術(shù)，2010（07）.