淺析中低壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

摘 要：根據(jù)對(duì)Ⅰ、Ⅱ類壓力容器多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)容器類別劃分、設(shè)備選材、法蘭選用、設(shè)計(jì)質(zhì)量保證等方面提出了幾項(xiàng)注意的問(wèn)題，確保壓力容器的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：中低壓力容器；設(shè)計(jì)；注意事項(xiàng)

壓力容器和人民的日常生活息息相關(guān)，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、軍事等多個(gè)部門和科學(xué)研究的許多領(lǐng)域，并起著非常重要的作用。為了保證人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，確保壓力容器的安全有效運(yùn)行，壓力容器的設(shè)計(jì)必須遵守壓力容器相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并不斷精益求精完善壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)一些問(wèn)題引起重視，從產(chǎn)品的第一道程序進(jìn)行質(zhì)量控制，不給設(shè)備運(yùn)行留下隱患。在此，我把從事壓力容器設(shè)計(jì)工作十五年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)如下，希望能給后來(lái)的年輕同行借鑒。

以簡(jiǎn)單的儲(chǔ)氣罐為例，看看應(yīng)該怎樣一步一步在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求的前提下同時(shí)也滿足顧客的需求，做出一份設(shè)備成本低又滿足生產(chǎn)需要的施工圖紙，這整個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵注意點(diǎn)贅述如下。

1 給儲(chǔ)氣罐劃分類別

首先根據(jù)罐內(nèi)儲(chǔ)存的介質(zhì)給設(shè)備進(jìn)行分類，按照TSG R0004-2009的規(guī)定，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行分組，看罐內(nèi)介質(zhì)屬于哪一組，第一組介質(zhì)是毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)、易爆介質(zhì)、液體化氣體。第二組介質(zhì)是除第一組介質(zhì)以外的其它介質(zhì)。根據(jù)介質(zhì)的危害程度進(jìn)行分類是進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，這個(gè)分類直接決定了你后面設(shè)計(jì)要采用什么的方法以及設(shè)備選材、法蘭選型等各種事情。介質(zhì)的毒性程度可以根據(jù)HG20660-2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸程度分類》確定，如果這里沒(méi)有規(guī)定的，可以參照GB5044-85《職業(yè)毒性接觸毒物危害程度分級(jí)》的原則，確定介質(zhì)組別。有了組別后，計(jì)算設(shè)備的內(nèi)部容積，單位按升（L）計(jì)算，然后根據(jù)TSG R0004-2009提供的附錄圖A-1和圖A-2查表就可以了，如果剛好查到的點(diǎn)在Ⅰ、Ⅱ類分類線上，我們要按照高一級(jí)的類別確定。這是單一介質(zhì)的儲(chǔ)罐，如果是多種介質(zhì)存在一個(gè)儲(chǔ)罐內(nèi)，按照所占比例高的介質(zhì)劃分類別。

2 選材

壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)備承受壓力的能力有嚴(yán)格要求，其所用的鋼材也有嚴(yán)格要求，應(yīng)當(dāng)考慮材料的力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能和工藝性能，根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結(jié)構(gòu)還有經(jīng)濟(jì)合理性來(lái)選擇合適的材料，不能為了增大容器的壓力而一味盲目的提高鋼板厚度。一般選材遵守以下原則：（1）當(dāng)殼體壁厚小于8mm時(shí)，在碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼之間，就盡量選用碳素鋼（多層容器除外）。（2）在以剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼板，在以強(qiáng)度控制為主的情況下，當(dāng)殼體壁厚超過(guò)8mm時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用低合金鋼。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較小、直徑較大、以剛度控制或以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主時(shí)，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。（3）所需不銹鋼厚度超過(guò)12mm時(shí)宜采用襯里設(shè)計(jì)、復(fù)合鋼板。

選用好材料后，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)要注意鋼板的許用應(yīng)力值在厚度方面變化的問(wèn)題，這樣的問(wèn)題尤其在橢圓封頭的計(jì)算過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)。在計(jì)算凸形封頭時(shí)，我們首先假定一個(gè)壁厚，根據(jù)這個(gè)壁厚選定許用應(yīng)力，計(jì)算圓整后標(biāo)注在圖紙上，如果我們用這個(gè)名義厚度的鋼板去軋制封頭，在軋制過(guò)程中有封頭成形減薄量，成品封頭就不滿足設(shè)計(jì)的要求，所以我們通常選用比名義厚度厚的鋼板去制做封頭，這樣厚的鋼板可能存在比薄的鋼板許用應(yīng)力低的情況，即應(yīng)力跳檔，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件中許用應(yīng)力與實(shí)際不符，會(huì)造成安全隱患。在審查制造單位進(jìn)行以厚代薄的申請(qǐng)時(shí)，也一定要注意核對(duì)代用厚度是否在許用應(yīng)力表中分檔板厚度的上限，從而引起應(yīng)力的下降，應(yīng)重新計(jì)算再?zèng)Q定，還有可能帶來(lái)原設(shè)計(jì)在焊接、無(wú)損檢測(cè)及熱處理等方面的變化。

3 各種法蘭的選用

管法蘭及緊固件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用HG/T20592～HG/T20635-2009的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于選用NB/T47020～47027-2012容器法蘭時(shí)有一項(xiàng)需要注意的事情。當(dāng)實(shí)際腐蝕裕量大于標(biāo)準(zhǔn)適用的腐蝕裕量時(shí)，需要修改標(biāo)準(zhǔn)法蘭有關(guān)尺寸，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定乙型法蘭適用的腐蝕裕量為2mm，當(dāng)實(shí)際腐蝕裕量大于2mm不超過(guò)3mm時(shí)，應(yīng)加厚短節(jié)厚度2mm，而且對(duì)于此條規(guī)定長(zhǎng)頸法蘭的適用腐蝕裕量為不大于3mm。這個(gè)經(jīng)常被我們不小心超量使用。

4 壓力表的位置設(shè)置問(wèn)題

在制做施工圖紙時(shí)， 為了在使用時(shí)觀察儀表方便，一般設(shè)置的壓力表位置比較低，適合在人站立時(shí)眼睛的平視高度，但是，有時(shí)候設(shè)備介質(zhì)的進(jìn)出口的高度正好和這個(gè)高度相沖突，而有的朋友考慮不周全，就會(huì)在介質(zhì)的進(jìn)出高度附近設(shè)置壓力表的進(jìn)口，這樣由于氣流的快速流動(dòng)沖擊就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在投入使用時(shí)，壓力表數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定，不能很好的表達(dá)設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的壓力，我們要適應(yīng)調(diào)整位置，避開氣流干擾。

5 圖紙的審查

設(shè)備圖紙繪制完畢后，要進(jìn)行自我檢查，這時(shí)候容易眉毛胡子一把抓 ，不知道檢查哪里，我們最好做個(gè)固定表格，從標(biāo)準(zhǔn)是否是最新版本到規(guī)范的選用是否合理，從設(shè)計(jì)條件到設(shè)備選材，從零件結(jié)構(gòu)到制造檢測(cè)要求，從接管方位的客戶需要到安裝運(yùn)輸?shù)母郊绲醵?、支座等，一一列表，逐一檢查，查一項(xiàng)，打勾一項(xiàng)，這樣在間斷檢查時(shí)就有有明顯標(biāo)記，不至于一次查完搞的太累，做到工作有序，能很好的保證設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了提高壓力容器產(chǎn)品的可靠性，保證壓力容器的安全運(yùn)行，要在設(shè)計(jì)上把好質(zhì)量關(guān)，在做設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)一些容易忽視的問(wèn)題引起足夠的重視，并有序做好圖紙校驗(yàn)工作，為設(shè)備的良好運(yùn)行開一個(gè)好頭。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB150.1-150.4-2011.壓力容器[S].

[3]NB/T47020-47027-2012.壓力容器法蘭[S].

作者簡(jiǎn)介：韓玉珍（1973-），女，河北省保定市人，工程師，1999年河北科技大學(xué)畢業(yè)，目前主要從事壓力容器設(shè)備、換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用工作。