李　征，安洪廣

（山東匯智工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 淄博　255036）

壓力容器設(shè)計(jì)中常見問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

李征，安洪廣

（山東匯智工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 淄博255036）

【摘要】在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候其合理性不但會(huì)對容器的制造成本等造成影響，還會(huì)直接影響到壓力容器使用過程中的安全情況，其重要性不言而喻。本文主要對壓力容器設(shè)計(jì)中存在的一些常見問題進(jìn)行了分析，并對其優(yōu)化設(shè)計(jì)策略進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；設(shè)計(jì)；問題；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，經(jīng)常會(huì)使用到一些壓力容器。在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候必須保證其安全性和經(jīng)濟(jì)性。所以進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須保證方法的合理和科學(xué)，使用合格的材料。對于壓力容器而言，不但能夠正常的使用，還必須保證使用的安全。

1　進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)候的原則和相應(yīng)的要求

一般情況下，在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先應(yīng)該做的是根據(jù)用戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，然后在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析，選擇合適的材料，并且進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃以及圖紙的繪制?，F(xiàn)在在工業(yè)中壓力容器應(yīng)用的非常廣泛，在進(jìn)行容器設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮到安全方面的問題，所以進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的時(shí)候都比較的復(fù)雜，只有保證質(zhì)量指標(biāo)到位，其安全性以及功能才能夠更好的發(fā)揮出來。一般情況下，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要滿足下面幾點(diǎn)要求。

1.1在工藝方面滿足要求

壓力容器一般在壓力溫度以及工藝生產(chǎn)方面都有一定的要求。比如說直徑、厚度、容積等方面。特別是在化工行業(yè)和石油行業(yè)必須滿足上面的幾項(xiàng)要求。

1.2保證使用壽命能夠滿足需要

壓力容器在使用的時(shí)候會(huì)受到物質(zhì)的腐蝕、外部的侵蝕，這都會(huì)導(dǎo)致壓力容器的老化。為了避免在使用的時(shí)候出現(xiàn)材料泄漏的情況，保證其使用價(jià)值，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員會(huì)采取一些措施提高其安全系數(shù)，保證其使用壽命能夠滿足實(shí)際需要。

1.3保證其使用的安全

一般情況下，壓力容器中存儲(chǔ)的材料都有一定的腐蝕性或者是毒性，甚至有些會(huì)導(dǎo)致爆炸的產(chǎn)生，造成非常嚴(yán)重的破壞，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須保證其使用的安全。

2　在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題

2.1經(jīng)濟(jì)性

在進(jìn)行壓力容器選擇的時(shí)候，不但要充分考慮到設(shè)計(jì)溫度、壓力、容器的結(jié)構(gòu)、材料的情況，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)方面。一般情況下，壓力容器的實(shí)際造價(jià)是由總體質(zhì)量以及材質(zhì)來決定的。在總體質(zhì)量中，容器的殼體占有非常大比例的質(zhì)量，特別是那些容積比較大的壓力容器更是如此，甚至有些壓力容器的殼體質(zhì)量要占總設(shè)備質(zhì)量的百分之八十到九十。所以在保證容器能夠滿足實(shí)際需要的時(shí)候，進(jìn)行材料選擇的時(shí)候應(yīng)該選擇那些符合要求但價(jià)格比較低的材料來降低壓力容器的實(shí)際制造成本。除了這些，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)該保證其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性，這樣能夠在一定程度上降低殼體的質(zhì)量，降低整個(gè)設(shè)備的造價(jià)，保證其經(jīng)濟(jì)性。

2.2材料許用應(yīng)力挑檔

對于那些在壓力方面要求比較高的容器，封頭一般都會(huì)比較厚，因?yàn)榉忸^形成會(huì)有一定的減薄量。并且在熱成型時(shí)，容器的通體也會(huì)有一定減薄量。但是，很多設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有真正的考慮到上述兩處地方的減薄量，反而在壓力容器制造的時(shí)候?qū)⒊尚螠p薄量添加進(jìn)去，這會(huì)直接增加板料的實(shí)際厚度，導(dǎo)致材料本身的許用應(yīng)力降低。造成設(shè)計(jì)存在厚度不足的情況。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的人員必須考慮到板材實(shí)際厚度以及許用應(yīng)力挑檔等方面的問題。

2.3非標(biāo)法蘭方面的設(shè)計(jì)

根據(jù)《壓力容器法蘭》的規(guī)定，壓力容器主要在公稱壓力在等于或者小于6.4MPA的時(shí)候適用，而公稱直徑則應(yīng)該小于或者等于800mm；而在《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》標(biāo)準(zhǔn)中對于那些直徑比較大的法蘭，則規(guī)定在公稱壓力等于或者小于16MPA、公稱直徑小于等于2000mm的情況下使用。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，容器的壓力以及直徑經(jīng)常出現(xiàn)超過上述要求的情況，在面對這種情況的時(shí)候必須考慮到其實(shí)際的尺寸并經(jīng)過計(jì)算來保證其強(qiáng)度。

3　進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)優(yōu)化的措施

隨著科技的發(fā)展，各種新的技術(shù)和材料都應(yīng)用到壓力容器設(shè)計(jì)中來，給起發(fā)展提供了一定的機(jī)遇，但也帶來了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。很多用戶的要求也在不斷的增加，以往的方法和設(shè)計(jì)思路已經(jīng)很難滿足實(shí)際的需要，所以在進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档推鋰?yán)格程度，有意識(shí)的增加許用應(yīng)力的實(shí)際數(shù)值，保證設(shè)備的使用安全。

3.1選擇合適的材料

在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)和制作的時(shí)候，材料選取不但要保證其能夠承受壓力和溫度，還必須保證焊接性能、密封性能的良好，和結(jié)構(gòu)的合理性。在保證滿足上述要求的情況下還應(yīng)該對其經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)行一定的優(yōu)化的權(quán)衡，在保證質(zhì)量的同時(shí)降低成本。

3.2真正的做到區(qū)別對待

在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須真正的做到區(qū)別對待，對于那些不同的應(yīng)力，在失效的時(shí)候相應(yīng)的表現(xiàn)也存在一定的不同，即便是一個(gè)應(yīng)力，在不同區(qū)域分布，那么時(shí)效時(shí)候表現(xiàn)也會(huì)有一定的不同。在壓力容器中是存在很多負(fù)荷的，并且種類也比較多，但是在應(yīng)力方面一般是三種，分別是初次應(yīng)力、二次應(yīng)力以及峰值應(yīng)力，對于不同的應(yīng)力也必須區(qū)別對待。

3.3對強(qiáng)度屬性進(jìn)行優(yōu)化

若是客戶對壓力方面要求比較的高，并且結(jié)構(gòu)壁以及體積也比較大，那么應(yīng)該盡量選擇低合金鋼。若是用戶在壓力方面要求不是太高，那么便可以選擇碳素鋼。

4　總結(jié)

壓力容器在我們現(xiàn)代生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛，為了保證其適用性和安全性必須對其設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。除了上面的幾點(diǎn)，在進(jìn)行

設(shè)計(jì)的時(shí)候還必須重視細(xì)節(jié)方面的處理，保證其安全性、使用壽命，避免事故的產(chǎn)生。

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[3]劉亞明.壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范對策探究[J].科技風(fēng),2013（19）

【作者簡介】

李征（1979-），男，漢族，本科，山東淄博，工程師，從事壓力容器設(shè)計(jì)工作；