嚴(yán)偉++王歐蘭

摘 要：隨著壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，目前在壓力容器設(shè)計(jì)中，也會(huì)時(shí)常出現(xiàn)出現(xiàn)一些與技術(shù)相關(guān)的問題，由此導(dǎo)致壓力容器的設(shè)計(jì)出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)或者是技術(shù)不合理的現(xiàn)象，不僅給生產(chǎn)廠家造成不必要的材料損失，而且生產(chǎn)的壓力容器面臨著安全性能挑戰(zhàn)。因此在本文中，結(jié)合自身多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)問題進(jìn)行探討和分析，并提出相應(yīng)的解決措施，希望能夠規(guī)避設(shè)計(jì)技術(shù)問題，提高壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量和效益。

關(guān)鍵詞：壓力容器 設(shè)計(jì)參數(shù) 技術(shù)問題 解決措施

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）

隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國也逐漸與國際接軌，與國外市場(chǎng)頻繁交流，但是在國內(nèi)外市場(chǎng)發(fā)展中也存在激烈的競(jìng)爭，尤其是產(chǎn)品競(jìng)爭，因此，不斷提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是我國企業(yè)躋身于國外市場(chǎng)的重要途徑。對(duì)于壓力容器產(chǎn)品來說，其設(shè)計(jì)水平也不例外，也必須走向國際化。但是當(dāng)前我們卻看到企業(yè)生產(chǎn)的壓力容器存在多處與技術(shù)方面相關(guān)的問題。對(duì)于壓力容器來說，為了保證其質(zhì)量，在設(shè)計(jì)時(shí)都已經(jīng)制定了較為嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)定，但是其中的許多規(guī)定含義都是比較原則化，基本上從整體進(jìn)行考慮，有些規(guī)定涵蓋的技術(shù)情況比較多，這就會(huì)造成設(shè)計(jì)人員在對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，沒有全面、透徹、正確理解技術(shù)規(guī)定，甚至產(chǎn)生了一些技術(shù)誤解，因而導(dǎo)致壓力容器生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些不合理的設(shè)計(jì)技術(shù)問題。

1 壓力容器設(shè)計(jì)中有關(guān)技術(shù)方面的問題以及解決措施

1.1 重要技術(shù)參數(shù)的確定

在壓力容器設(shè)計(jì)中，涉及到很多設(shè)計(jì)參數(shù)，而且一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)在不同的壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定中有著不同的含義，因此，能否正確的理解參數(shù)含義和選取參數(shù)，直接關(guān)系到壓力容器的制造成本，生產(chǎn)困難以及安全性能等。以下就針對(duì)兩個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析。

（1）腐蝕裕量，一般情況下，容器壁厚的腐蝕裕量都是根據(jù)設(shè)備的預(yù)期使用年限和介質(zhì)對(duì)容器的腐蝕速率進(jìn)行綜合考慮后確定的。但是目前在很多產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程中，都沒有確切給出材料的腐蝕速率，也就無法知道材料的準(zhǔn)確腐蝕裕量，因此，只有由產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員根據(jù)試驗(yàn)粗略給出材料的腐蝕裕量，從嚴(yán)格意義上來說，這種做法會(huì)影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和安全使用性能。因此必須要嚴(yán)格確定材料的腐蝕裕量，對(duì)于壓力容器來說可以按照工藝專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求或者是工程明確給出一致的材料腐蝕速率。例如對(duì)于接管的腐蝕裕量確定，目前尚未達(dá)成一致，有的以取容器殼體的一半作為接管的腐蝕裕量；有的則以整個(gè)容器殼體的腐蝕裕量作為接管的腐蝕裕量，但如果采取后者意見，則就會(huì)導(dǎo)致薄壁接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)力度不夠的問題。因此，為了能夠確切不同接管的腐蝕裕量，對(duì)于一般接管來說直接按照筒體的腐蝕裕量計(jì)算就可以，而對(duì)于薄壁接管或者是小直徑接管，建議采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，如利用厚壁管確定腐蝕裕量。

（2）焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)問題主要出現(xiàn)在球形接頭和圓筒連接的過程中，由于二者在環(huán)向連接時(shí)，圓筒的經(jīng)線半徑曲率發(fā)生變化而導(dǎo)致焊接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。按照焊接結(jié)構(gòu)分類方式的規(guī)定，規(guī)定在球形接頭和圓筒連接過程中形成的環(huán)向結(jié)構(gòu)屬于A類，即縱向承受應(yīng)力的焊接接頭。但是在壓力容器的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，此規(guī)定不符合實(shí)際。因此，為了解決此類焊接結(jié)構(gòu)問題，針對(duì)封頭球形可以利用削邊筒體端部法，即將半球球殼的一段削薄，然后再將封頭球形幾何圖形上的筒體部分削薄，最后利用堆焊技術(shù)對(duì)封頭球形進(jìn)行局部加厚處理，從而使得焊接接頭具有較好的承受應(yīng)力，但是這種方法也存在缺陷，由于封頭球形無折邊曲面部分具有較深的厚度，因此這部分工藝會(huì)增加材料用量，增加生產(chǎn)成本，因此，在選擇時(shí)一定要充分考慮利弊關(guān)系，努力做到既解決問題又不擴(kuò)增成本。

1.2 平蓋接管開孔補(bǔ)強(qiáng)直徑計(jì)算問題

在壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)在壓力容器的平蓋上開設(shè)圓孔，但是由于平蓋自身的特點(diǎn)，使得開孔受到雙向拉伸作用，而在孔的邊緣集中的應(yīng)力可達(dá)兩倍基本應(yīng)力，因此為了降低這些應(yīng)力，集中一般都需要采取開孔補(bǔ)強(qiáng)措施，即外加補(bǔ)強(qiáng)元件或者是增加平蓋厚度。由于平蓋接管大多采用的是內(nèi)插管與平蓋雙側(cè)焊接在一起的結(jié)構(gòu)，因此平蓋上開孔直徑的大小就直接關(guān)系到補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，瓶蓋與接管的焊接結(jié)構(gòu)有兩種常見的結(jié)構(gòu)特征，即全焊透結(jié)構(gòu)和非焊透結(jié)構(gòu)。對(duì)于全焊透結(jié)構(gòu)來說，由于平蓋與接管已經(jīng)完全形成一個(gè)整體，因此在計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)大小時(shí)，所用的開孔直徑應(yīng)為接管內(nèi)徑和兩倍厚度附加量之和；而對(duì)于非焊透結(jié)構(gòu)來說，可以采用平蓋上的鉆孔直徑，即用接管外徑加兩倍間隙之和的值即可。但是在實(shí)際操作中，往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)人員對(duì)補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算問題顧名思義，不考慮平蓋與接管的結(jié)構(gòu)特征，全部都按照非焊透結(jié)構(gòu)的開孔直徑進(jìn)行計(jì)算，由于開孔基準(zhǔn)直徑變小后，在補(bǔ)強(qiáng)時(shí)需要增加的厚度量也會(huì)隨之減小，忽略細(xì)節(jié)變化，這必然會(huì)加大平蓋厚度，最終影響壓力容器的質(zhì)量。

1.3 管殼式換熱器中折流板和支持板的用途不明

在管殼式換熱器中，經(jīng)常會(huì)用到折流板和支持板。如果不仔細(xì)區(qū)分，在使用時(shí)很容易就會(huì)發(fā)生混淆。因?yàn)樵谛问?、最小板厚、大小方面，折流板和支持板完全一樣，唯一不同之處僅在于兩種板的作用和布置。折流板主要用于無相變換熱過程，來改變殼程介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，從而提高換熱器的換熱效率，板間距較??；而支持板恰好相反，其主要用于有相變的換熱過程，有支撐作用，主要用來支承換熱管，使換熱器不超過其最大的無支撐跨距，因此支持板的板間距相對(duì)較大。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，經(jīng)常出現(xiàn)部分設(shè)計(jì)人員混淆會(huì)將兩種板件，尤其是將折流板誤用于支撐換熱管的工況中，造成不必要的設(shè)計(jì)浪費(fèi)。因此設(shè)計(jì)人員務(wù)必要認(rèn)清兩種板的結(jié)構(gòu)和功能，正確使用，避免浪費(fèi)。

1.4 耐壓試驗(yàn)的免除問題

耐壓試驗(yàn)免除的對(duì)象通常是那些不能夠進(jìn)行壓力試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)組焊的大型壓力容器，例如不能承受液壓試驗(yàn)時(shí)水的重量的壓力容器。耐壓試驗(yàn)實(shí)際上是檢測(cè)壓力容器質(zhì)量和安全性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但是往往有部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)為不用對(duì)這些特殊的壓力容器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。為了確保免除耐壓試驗(yàn)的壓力容器質(zhì)量和安全，在設(shè)計(jì)過程中，注意提高壓力容器材料的力學(xué)性能和化學(xué)成分的檢測(cè)要求，提高容器的超壓泄放能力，盡量采用全焊接頭等。

2 結(jié)語

壓力容器的技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定都是為其質(zhì)量和安全服務(wù)的，因此設(shè)計(jì)人員定要較少技術(shù)問題，保證壓力容器的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

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