李桂菊

摘 要 本文在對壓力容器設(shè)計分析的基礎(chǔ)上，對壓力容器設(shè)計中的開孔補強、管殼程壓力；換熱器的結(jié)構(gòu)以及接頭焊接等問題進行了分析。

關(guān)鍵詞 壓力容器 管殼程壓力 換熱器 接頭焊接

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A

1壓力容器設(shè)計概述

在設(shè)計上，對于壓力容器的材料、壁厚和直徑等都要認真分析和計算，這些必須依賴于設(shè)計壓力、溫度和介質(zhì)特性。因此，在設(shè)計過程中，參數(shù)的合理性，計算的準確性至關(guān)重要，設(shè)計流程要嚴格對待，必須具備標準化和精準化兩個特質(zhì)。為了保障容器的質(zhì)量，在設(shè)計時要認真有效的分析設(shè)計參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，才能了解其設(shè)計標準，以防出現(xiàn)問題，比如：參數(shù)設(shè)計不達標等問題。壓力容器的受力結(jié)構(gòu)非常重要，這是工作中安全運行的基礎(chǔ)。對于容器壁的設(shè)計，也不能忽略口徑和支座，好的設(shè)計應該具備罐體均勻和受力良好的特點。

2壓力容器設(shè)計容易忽視的問題

在壓力容器的設(shè)計、制造過程中，通常都會以標準和規(guī)范作為依據(jù)對其的設(shè)計、制造進行約束。但在實際設(shè)計、制造過程中，往往會忽略標準規(guī)范中一些說明而導致錯誤的發(fā)生，對于標準件的選用，沒有充分考慮到設(shè)計條件對標準件的修正，而直接選用，從而直接降低和影響壓力設(shè)備的使用性能與安全可靠性。下面對壓力容器設(shè)計中幾個容易忽視的問題進行分析：

2.1儲氣罐的設(shè)計問題

對于儲氣罐的設(shè)計，對其罐體的材質(zhì)有著很高的要求，要選擇合理的鋼材來滿足其抗壓的需求。切忌過于追求壓力容器的抗壓能力，而忽視了材質(zhì)的選擇。在儲氣罐設(shè)計的過程中，要充分考慮儲氣罐罐體長度和直徑之間的關(guān)系，盡量把兩者之間的比值控制在設(shè)計的要求范圍之內(nèi)，不能過于追求罐體的直徑。同時，在設(shè)計的過程中需要合理考慮罐體的實際使用性能。

2.2開孔補強的設(shè)計問題

（1）利用補強圈進行補強。補強圈的內(nèi)外徑比例要隨著容器的開孔直徑的變化而變化，以滿足在壓力較大時，相同厚度的圓筒補強圈與相同面積下的補強方法不匹配的要求，伴隨著由小變大的開孔直徑，補強圈的內(nèi)外徑比例也會由小變大。當開孔直徑比較大時，容器殼體補強范圍不會變化，但是補強圈減小了外徑，此時圓筒所承受的內(nèi)壓厚度在計算厚度中的比例較大，補強的可用面積則極小，不能達到補強同等面積的要求，這時應適當加大補強圈的厚度促使補強金屬盡量接近開孔位置。

（2）換熱器管箱設(shè)計的補強。換熱器管箱的開孔離不開開孔補強，并且要對其進行計算，設(shè)計補強圈，是為了彌補管箱長度與補強范圍不匹配的缺陷，這也體現(xiàn)了工藝的局限性。因此，即便設(shè)計了補強圈，但是其效果不能達到要求，假如沒有根據(jù)比例畫圖，就非常容易忽視這個問題。

2.3管殼程壓力問題

在設(shè)計管殼程壓力時，必須是正壓，試驗殼程壓力與管程試壓的壓力不相等，前者低于后者，因此在設(shè)計時，可以利用前者推動后者，以提升后者的數(shù)值。使用該方法后，大多工作人員了解后者壓力提升后，在水壓狀況下，要對圓筒的周向應力進行測試。但是不重視其他受壓元件的結(jié)構(gòu)和強度。

（1）管法蘭具有的壓力等級。在提升了試驗殼程水壓的壓力后，不能采用正常的情況操作，因此，也不能選擇殼程管法蘭相應的等級壓力，這給正常運轉(zhuǎn)帶來威脅。因此，相關(guān)規(guī)定表示，試驗水壓的壓力要比規(guī)定溫度情況下無工作沖擊壓力小，并且小1.5倍。

（2）管板具有的強度。為了確保安全，在試驗殼程壓力與試驗管程壓力相等時，要對管板進行校核。校核過程中，將設(shè)計管程壓力作為殼程的壓力，并且設(shè)計管程壓力數(shù)值為零，在沒有溫差的狀況下，模型的計算可以根據(jù)不帶法蘭的固定管板進行。

2.4接頭焊接的設(shè)計問題

圓筒經(jīng)線的半徑曲率與球形封頭及圓筒連接的環(huán)向接頭位置有關(guān)，其如果變化，那么設(shè)計結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生相應的問題。根據(jù)規(guī)定，這一規(guī)定依據(jù)焊接接頭GB150分類方式，分為A類接頭和B類接頭，這兩者的區(qū)別在于前者承受力為縱向，后者的承受力為軸向，一般在圓筒中，前者是后者的2倍。針對球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，可以使用削薄方法縮短半球球殼，削薄封頭球形在幾何圖形上的簡體部分，也可以使用堆焊的方法將封頭球形的局部厚度增加。削邊筒體端部方法的優(yōu)點是受力好，缺點是是制造材料的成本增加，因為其無折邊曲度的深度大，因此要權(quán)衡其利弊。

2.5分氣缸的設(shè)計問題

在對設(shè)備分氣缸進行設(shè)計時，分氣缸的出氣口與進氣口之間的有效距離是比較容易被忽視的。因此，在設(shè)備分氣缸的設(shè)計過程中，需要根據(jù)具體的工藝參數(shù)，對出氣口與進氣口間的有效距離進行確定。同時，合理控制好環(huán)焊縫與分氣缸開口間的距離也是非常重要的，應盡量避免在焊縫處進行開孔，并且還得確保兩者之間要有一定的距離，從而降低局部應力的影響，確保分氣缸的正常運作。在對分氣缸的支架進行鋪設(shè)時，支架的位置需要根據(jù)設(shè)計的實際需求合理的設(shè)置，不能隨意確定，盡量加強支架的穩(wěn)定性。

2.6氣密性試驗的設(shè)計問題

帶有安全閥、爆破片安全裝置的壓力容器，當盛裝的介質(zhì)特性要求或不允許有泄漏時，要求在水壓試驗后做氣密性試驗，且試驗時應當將安全附件裝配齊全。新容規(guī)釋義里面提到，為了避免安全附件的開啟難以完成試驗，超壓泄放裝置的動作壓力應采用比設(shè)計壓力更高的壓力，但不得超過最高允許工作壓力。需要注意，設(shè)計人員不要按照最高允許工作壓力作為計算壓力進行強度計算，這樣做可能造成材料的浪費，有時候可能板厚就剛好需要上升一個層次。本來常規(guī)設(shè)計就較分析設(shè)計不能有效利用材料，再這樣一來，就更加浪費，而實際運行設(shè)備時并不會達到這樣的一個壓力，僅僅是為了氣密性試驗的需要。設(shè)計人員只需在SW6計算里輸入最高允許工作壓力進行校核（耐壓試驗應力校核）即可。

3結(jié)語

壓力容器的設(shè)計必須充分考慮壓力容器使用過程中的安全性、抗腐蝕性、耐高低溫以及疲勞作業(yè)等因素，因此對于其的設(shè)計，必須做到科學合理。本文的主要目的是強調(diào)在對容器壓力的設(shè)計過程中，相關(guān)人員比較不重視的問題，以增強其的設(shè)計安全性。設(shè)計人員應該重視在設(shè)計過程中容易忽視的問題，減少由于技術(shù)問題而產(chǎn)生安全事故的發(fā)生，確保生產(chǎn)正常運作，避免不必要的經(jīng)濟損失。

參考文獻

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