車達(dá)（中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林 昌邑 132002）

隨著社會(huì)的發(fā)展，壓力容器在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。壓力容器技術(shù)參數(shù)的優(yōu)劣將直接影響行業(yè)的發(fā)展，因此，對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)方法需要進(jìn)行不斷的改進(jìn)，才能滿足行業(yè)的技術(shù)需求。在對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)候，可以結(jié)合應(yīng)用力學(xué)的相關(guān)理論。本文通過(guò)結(jié)合相關(guān)的案例，分析了采用應(yīng)用力學(xué)的理論改進(jìn)壓力容器的設(shè)計(jì)方法。

1 壓力容器設(shè)計(jì)方法進(jìn)步的分析

1.1 圓柱殼大開(kāi)孔接管應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的發(fā)展與進(jìn)步

在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，采用圓柱殼大開(kāi)孔接管應(yīng)力設(shè)計(jì)的方法時(shí)，遇到的阻礙比較大，這是由于圓柱殼開(kāi)孔接管受到來(lái)自多種負(fù)荷的共同作用時(shí)，如果這時(shí)支管和主殼的連接部位還存在幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)的問(wèn)題，那么應(yīng)力就會(huì)集中在相貫區(qū)域。當(dāng)設(shè)備破損時(shí)，就會(huì)引發(fā)一些災(zāi)害性的事故。為了解決該問(wèn)題，歐美的一些專家主要采用壓力面積的方法，而我們采用的是等面積補(bǔ)強(qiáng)法，但是這些方法都沒(méi)有從根本上解決技術(shù)問(wèn)題，因?yàn)檫@些方法主要適用于一些開(kāi)孔率較小的容器，因此，需要尋求更加合理的方法來(lái)解決大開(kāi)孔接管的應(yīng)力設(shè)計(jì)問(wèn)題。

針對(duì)這一問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多年努力，我們已經(jīng)尋找到突破口。研究者們對(duì)圓柱薄殼方程進(jìn)行了修正，得到了Morley方程，該方程的主要貢獻(xiàn)是，能夠有效的解決開(kāi)孔問(wèn)題，它能夠得到精確的求解結(jié)果，并提高設(shè)計(jì)的精度。此外，在得到Morley方程之前，由于復(fù)雜精確方程引發(fā)了很多的數(shù)學(xué)難題，而Morley方程使此類問(wèn)題得到了很好的解決。并且，通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，該方法的可靠性較高，適用范圍較廣。這是壓力容器設(shè)計(jì)方法的重大改進(jìn)。

1.2 管殼式換熱器管板設(shè)計(jì)方法的發(fā)展與進(jìn)步

管殼式換熱器是壓力容器設(shè)計(jì)的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包括殼體、管箱、換熱管這幾部分，它在壓力容器中的作用非常大，能夠承受絕大部分的壓力，因此，它的設(shè)計(jì)對(duì)于壓力容器來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。首先，管板的中間部分與換熱器焊接，且本身需要鉆很多孔，管板與殼體、箱管也要分別進(jìn)行焊接，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證它們之間的緊固性。其次，殼程和管程進(jìn)行熱交換的流體介質(zhì)，在壓力和溫度方面都存在著明顯的差異，在設(shè)計(jì)時(shí)要分外注意。再次，在進(jìn)行管殼式換熱器管板設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮法蘭預(yù)緊力、溫差負(fù)荷以及壓差負(fù)荷同時(shí)作用于管板這一問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮以上這三方面的因素，根據(jù)壓力容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，才能提高壓力容器的技術(shù)參數(shù)。

面對(duì)這一設(shè)計(jì)問(wèn)題，研究者們提出，將換熱管看成由多個(gè)元件組成的彈性體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)應(yīng)用力學(xué)的相關(guān)理論，并結(jié)合實(shí)際工作時(shí)的負(fù)載問(wèn)題，進(jìn)行綜合的分析研究，這樣就能充分的考慮所有的影響因素，從而提升換熱管的參數(shù)，提高其工作的效率。另一方面，對(duì)于管板削弱系數(shù)的計(jì)算，研究者們獲得的計(jì)算公式，更加安全、科學(xué)、合理，它考慮到每個(gè)管板的單元不僅包括邊界為正方形的孔板，另外還包括管孔的圓柱殼，以及兩者間的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。充分考慮這些因素之后，得到的量板的彈性系數(shù)就更加的合理。

2 改進(jìn)壓力容器設(shè)計(jì)方法的建議

2.1 遵照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提高壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范水平

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國(guó)的一些化工裝置也逐漸進(jìn)入到國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中。面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，一些歐美國(guó)家投入了大量的人力、物力，獲得標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的話語(yǔ)權(quán)。而我國(guó)在壓力容器的發(fā)展中，卻沒(méi)有與行業(yè)規(guī)模相適應(yīng)的話語(yǔ)權(quán)，這就說(shuō)明，我國(guó)必須要提高壓力容器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，采用高新的技術(shù)手段，推動(dòng)壓力容器在各行各業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。首先，要提高全社會(huì)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)技術(shù)研究的重視，遵照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提高我國(guó)壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范水平，這樣才能形成自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)。其次，要真正改變現(xiàn)狀，提高技術(shù)水平，是需要長(zhǎng)期的努力的，這不僅包括研究者們不懈的努力，還應(yīng)該獲得各方領(lǐng)導(dǎo)的支持，才能行成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)方法。

2.2 合理的分析和吸收國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于國(guó)際壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，我們要持有學(xué)習(xí)、研究，但不迷信的態(tài)度，也就是說(shuō)，針對(duì)一些先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，我們根據(jù)國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r，進(jìn)行科學(xué)的采納，而不是一味的照搬。在設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候，要對(duì)應(yīng)用力學(xué)理論進(jìn)行分析，對(duì)于合理的部分予以吸收，汲取標(biāo)準(zhǔn)中可續(xù)的內(nèi)容，對(duì)于一些不合理的規(guī)則，要大膽的摒棄，要秉承科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)精神。

2.3 通過(guò)自主創(chuàng)新研究壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范

對(duì)于壓力容器設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，不僅要合理的吸收國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，更重要的是要具備自主創(chuàng)新的精神。只有具備自主研發(fā)的能力，才能夠推動(dòng)壓力容器在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用。在規(guī)范壓力容器的設(shè)計(jì)方面，我們需要做的是理論、實(shí)踐和工程相輔相成，這三者缺一不可。通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)理論，合理的判定壓力容器設(shè)計(jì)的正確性，進(jìn)而通過(guò)實(shí)踐和工程驗(yàn)證設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，這樣才能提高我國(guó)自主研發(fā)的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)方法發(fā)展與進(jìn)步的研究，我國(guó)已經(jīng)獲得了突破性的進(jìn)展，提高了自主設(shè)計(jì)和研發(fā)的能力，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家還具有一定的差距。因此，我們需要積極探索更加科學(xué)合理的方法，以提高我國(guó)壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范水平。

[1]梁君坦.壓力容器設(shè)計(jì)方法進(jìn)步研究[J].數(shù)字化用戶,2013,(15):79-79.