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        壓力容器設(shè)計(jì)若干技術(shù)問(wèn)題解析

        2016-03-13 14:56:05張國(guó)杰趙振遠(yuǎn)山東國(guó)信工業(yè)設(shè)備有限公司濟(jì)南昌圣達(dá)化工設(shè)備有限公司山東濟(jì)南50000
        化工管理 2016年9期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        張國(guó)杰 趙振遠(yuǎn)(山東國(guó)信工業(yè)設(shè)備有限公司;濟(jì)南昌圣達(dá)化工設(shè)備有限公司,山東 濟(jì)南 50000)

        壓力容器設(shè)計(jì)若干技術(shù)問(wèn)題解析

        張國(guó)杰1趙振遠(yuǎn)2
        (1山東國(guó)信工業(yè)設(shè)備有限公司;2濟(jì)南昌圣達(dá)化工設(shè)備有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)也在蓬勃發(fā)展的狀態(tài)下。當(dāng)前,壓力容器設(shè)計(jì)方面即使是在目前技術(shù)如此發(fā)達(dá)的情況下,也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。而由這些問(wèn)題所帶來(lái)的影響,也使壓力容器在設(shè)計(jì)方面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)不合理或者是使用技術(shù)不合理的現(xiàn)象。這些問(wèn)題不僅會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)?lái)一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失,也使設(shè)計(jì)出來(lái)的壓力容器面臨著嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。本文基于筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn),分析一下壓力容器設(shè)計(jì)方面的若干問(wèn)題。

        壓力容器;設(shè)計(jì)問(wèn)題;解決措施

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)與國(guó)際間的接觸越來(lái)越頻繁,在市場(chǎng)方面也逐漸與國(guó)外形成競(jìng)爭(zhēng)。因此,為了讓我國(guó)的產(chǎn)品成功的走向國(guó)際,讓我國(guó)的企業(yè)能夠躋身于外國(guó)市場(chǎng),提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力是一個(gè)重要途徑。對(duì)于壓力容器產(chǎn)品來(lái)說(shuō)也不例外,提高其設(shè)計(jì)水平,進(jìn)而提高該產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力,才能使這個(gè)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。但是,就目前的情況來(lái)看,許多企業(yè)所生產(chǎn)的壓力容器在設(shè)計(jì)方面都出現(xiàn)了一些技術(shù)性的錯(cuò)誤。

        1 一些比較重要的技術(shù)參數(shù)的確定

        在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,會(huì)涉及到許多的設(shè)計(jì)參數(shù),并且一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)在不同的設(shè)計(jì)規(guī)定中的含義都會(huì)有所不同。因此,在設(shè)計(jì)過(guò)程中理解到正確的參數(shù)含義以及正確的選擇技術(shù)參數(shù),將會(huì)對(duì)壓力容器的各方面形成非常大的影響。在眾多技術(shù)參數(shù)中,筆者主要選取了其中兩個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)來(lái)進(jìn)行解析。

        1.1腐蝕裕量。在正常情況下,壓力容器的腐蝕裕量主要就是根據(jù)兩種情況來(lái)進(jìn)行確定的:該設(shè)備的預(yù)設(shè)使用時(shí)長(zhǎng)以及介質(zhì)對(duì)壓力容器的腐蝕速率。但是,目前壓力容器生產(chǎn)的零件設(shè)備許多都沒(méi)有確切的給出材料的被腐蝕速率,在這樣的情況下,設(shè)計(jì)者也就很難知道使用材料的準(zhǔn)確腐蝕裕量,一般的做法就是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單粗略的估計(jì),然后大致的給出材料的腐蝕裕量。然而這樣做所帶來(lái)的問(wèn)題并不小,因?yàn)槿萜鞯母g裕量不夠準(zhǔn)確,所選擇的材料自然存在差異,這樣就會(huì)直接影響到壓力容器的生產(chǎn)成本以及安全性能。

        要解決這樣的問(wèn)題,就需要材料的生產(chǎn)廠家提供給設(shè)計(jì)者材料準(zhǔn)確一致的腐蝕速率,不同性質(zhì)的材料區(qū)別處理,從而保證使用材料的準(zhǔn)確,減少?gòu)S家的不必要經(jīng)濟(jì)損失,提高產(chǎn)品的安全性能。

        1.2焊接結(jié)構(gòu)。在焊接結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)的問(wèn)題主要就是在球形接頭與圓筒鏈接這一過(guò)程當(dāng)中,主要原因就是在進(jìn)行環(huán)向連接時(shí),圓筒的經(jīng)線半徑曲率出現(xiàn)了變化,導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題。從焊接結(jié)構(gòu)的分類(lèi)來(lái)看,這種環(huán)向結(jié)構(gòu)在規(guī)定中屬于A類(lèi),也就是縱向承受應(yīng)力的焊接接頭。雖然這是規(guī)定,但是在壓力容器的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中這個(gè)規(guī)定與實(shí)際之間卻存在一些差異。

        在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決這一類(lèi)的焊接結(jié)構(gòu)問(wèn)題,對(duì)封頭球形來(lái)說(shuō),可以利用的方法是削邊筒體端步法,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把半球球殼的一端進(jìn)行削薄處理,再將封頭球形幾何圖形上面的筒體部分進(jìn)行削薄處理,最后再進(jìn)行局部的加厚處理。這種方法能夠有效地提高焊接接頭的承受應(yīng)力,提高使用壽命。不過(guò),這種方法也存在一定的缺陷,這樣做會(huì)提高壓力容器的生產(chǎn)成本,因此,在實(shí)際操作過(guò)程中還有待考慮。

        2 平蓋接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)直徑的計(jì)算問(wèn)題

        在對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,設(shè)計(jì)者都會(huì)在壓力容器的平蓋上設(shè)計(jì)圓孔。但是在平蓋自身特點(diǎn)的影響下,平蓋上開(kāi)設(shè)的圓孔會(huì)受到雙向拉伸的作用,甚至是在開(kāi)孔邊緣所集中起來(lái)的應(yīng)力能夠達(dá)到兩倍的基本應(yīng)力。而為了讓這些應(yīng)力盡量減小、集中,通常都會(huì)采用開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)措施,也就是外部加強(qiáng)元件或者是提高平蓋的厚度。在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,影響其參數(shù)計(jì)算的最主要因素就是平蓋開(kāi)孔的直徑大小,這是因?yàn)槠缴w接管一般情況下都采用內(nèi)插管與平蓋雙側(cè)焊接這一結(jié)構(gòu),進(jìn)而使得補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的直接因素成為開(kāi)孔的直徑大小。

        在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,平蓋與接管之間的焊接結(jié)構(gòu)主要是兩種結(jié)構(gòu)特征,一是全焊透結(jié)構(gòu),二就是非焊透結(jié)構(gòu)。對(duì)于前者來(lái)說(shuō),在計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)時(shí)介于平蓋與接管已經(jīng)成為一個(gè)整體,所運(yùn)用的平蓋開(kāi)孔直徑應(yīng)當(dāng)是接管內(nèi)徑和兩倍厚度附加量的和。而對(duì)于后者來(lái)說(shuō),所運(yùn)用的平蓋開(kāi)孔直徑應(yīng)當(dāng)是接管外徑加上兩倍間隙的和。然而在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)者往往會(huì)忽略平蓋與接管之間的焊接特征,即使是全焊透結(jié)構(gòu),在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算時(shí)仍舊運(yùn)用非焊透結(jié)構(gòu)的平蓋開(kāi)孔直徑??上攵@樣所計(jì)算出來(lái)的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)果存在較大誤差,平蓋的厚度量減小,造成壓力容器的安全性能存在不足。

        3 耐壓試驗(yàn)的免除問(wèn)題

        一般情況下,進(jìn)行耐壓試驗(yàn)免除的對(duì)象是那些現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組件焊接的大型壓力容器,因?yàn)檫@樣的大型壓力容器設(shè)計(jì)不能進(jìn)行壓力試驗(yàn),類(lèi)似于不能承受液壓試驗(yàn)過(guò)程中的水的重量的壓力容器。作為檢測(cè)壓力容器安全性能以及產(chǎn)品質(zhì)量的試驗(yàn)之一,耐壓試驗(yàn)具有重要的決定意義,然而有一部分的設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)中卻認(rèn)為對(duì)于特殊的壓力容器并不需要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。導(dǎo)致在特殊壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。

        在進(jìn)行免耐壓試驗(yàn)的特殊類(lèi)壓力容器設(shè)計(jì)時(shí),為了保證這一類(lèi)壓力容器的質(zhì)量以及安全性能,設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要注意使用材料的性質(zhì),包括力學(xué)性能以及化學(xué)成分,還要注意提高壓力容器在超壓泄放方面的能力,盡可能的采用全焊接頭。

        4 結(jié)語(yǔ)

        總之,在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員既要保證加工過(guò)程中的工藝水平,也要保證壓力容器的質(zhì)量以及安全性能,只有兩者的完美結(jié)合這樣,才能取得最好的結(jié)果,不斷提高壓力容器的生產(chǎn)效益,促進(jìn)國(guó)家社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

        [1]路鏡遠(yuǎn).壓力容器設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決途徑[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013(11).

        [2]王婷,王靜,邱金梁.探討壓力容器設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方法[J].化工管理,2013(4).

        [3]桑如苞.關(guān)于壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)若干問(wèn)題的建議[J].化工設(shè)備設(shè)計(jì),1997,(5):24.

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