馬鴻

摘 ?要：在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，有必要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，這也是目前容器設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵步驟。設(shè)計(jì)人員應(yīng)更加重視開孔補(bǔ)強(qiáng)，采取必要的措施，確保安全、經(jīng)濟(jì)地提高容器設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時滿足容器設(shè)計(jì)理念和相關(guān)要求，充分發(fā)揮技術(shù)的作用。壓力容器作為一種在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中應(yīng)用廣泛的密閉設(shè)備和設(shè)施，其安全性一直是人們關(guān)注的問題。為了保證壓力容器各接口功能的完善，不可避免地要在容器壁上開孔，而容器壁的開孔削弱了壓力容器的整體承壓能力，因此開孔的加固設(shè)計(jì)最終成為保證壓力容器使用性能和安全質(zhì)量的關(guān)鍵。摘要：介紹了壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算原理和兩種不同的補(bǔ)強(qiáng)方法，并對不同的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析，比較了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器設(shè)計(jì);開孔補(bǔ)強(qiáng);設(shè)計(jì)應(yīng)用

引言：

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，壓力容器在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，儲量大，運(yùn)輸方便。因此受到了社會企業(yè)的重視和青睞。為了確保壓力容器的安全，有必要加固容器上的開口，以保證操作良好，并使壓力容器使用更加安全。壓力容器開孔時，容易改變設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)性能，包括局部應(yīng)力增加和強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致運(yùn)行中存在更多的安全隱患。因此，為了補(bǔ)充容器開孔的弱化強(qiáng)度，降低局部應(yīng)力峰值，開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)尤為重要。

1開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)概述

1.1開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

在壓力容器的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要分析壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。容器內(nèi)開口的加強(qiáng)可以保持壓力容器的平衡，減小壓力容器承受的應(yīng)力面積，同時增加開口邊緣的應(yīng)力效應(yīng)，從而有效削弱原壓力容器的內(nèi)部強(qiáng)度。為了完全滿足重塑容器內(nèi)壓的要求，需要在容器上開孔。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，在容器頭部、錐殼等部位應(yīng)開孔，使容器內(nèi)的強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示，以驗(yàn)證壓力容器開孔的補(bǔ)強(qiáng)。

1.2局部補(bǔ)強(qiáng)和整體補(bǔ)強(qiáng)分析

對壓力容器進(jìn)行加固時，應(yīng)根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求和容器內(nèi)各部件的位置來確定容器的開孔數(shù)量。加固方法包括局部加固和整體加固。局部加固主要是針對容器內(nèi)特殊位置開孔。局部加固針對性強(qiáng)，作業(yè)面積相對較小。整體加固作業(yè)面積大，但會降低成本，節(jié)省時間。整個加固操作范圍大，整個加固操作過程相對簡單，加固位置空間大，所以這種加固方法更適合那些開口比較大的位置。比如集裝箱內(nèi)部強(qiáng)度差比較大的時候，可以采用整體加固的方法，可以減少材料的消耗，提高工作效率，整體加固有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。在過渡階段也有一定的平滑度，可以充分避免殼體應(yīng)力集中的問題。

2不同的開孔補(bǔ)強(qiáng)方法研究分析

2.1補(bǔ)強(qiáng)圈的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

壓力容器中加強(qiáng)環(huán)的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)者找到容器開口的位置，然后切割焊接的鋼材。這種方法的應(yīng)用需要使用鋼板材料。在設(shè)計(jì)加強(qiáng)環(huán)時，加強(qiáng)環(huán)的設(shè)計(jì)者需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)。然后，應(yīng)連接壓力容器的所有部件。根據(jù)容器內(nèi)開孔的補(bǔ)強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分掌握補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格控制開孔直徑。如果配筋尺寸不明確，可以根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)情況確定開孔直徑，精確控制容器的具體開孔位置，實(shí)施配筋設(shè)計(jì)工作。在鋼筋設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意加強(qiáng)環(huán)的厚度。當(dāng)厚度超過8毫米時，需要保證壓力容器內(nèi)焊點(diǎn)的應(yīng)力平衡，實(shí)現(xiàn)容器壁與加強(qiáng)環(huán)之間的應(yīng)力平衡。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)在加強(qiáng)環(huán)內(nèi)外表面的適當(dāng)位置進(jìn)行焊接，以提高加強(qiáng)環(huán)的質(zhì)量水平。

2.2壓力容器內(nèi)鍛件補(bǔ)強(qiáng)

整體鍛造補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)有一定的區(qū)別。在集裝箱中，特殊位置需要開始加固，目的是為了補(bǔ)強(qiáng)加強(qiáng)環(huán)。但整體補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)要求設(shè)計(jì)者和操作者利用容器內(nèi)殼的強(qiáng)度來降低受力的概率。優(yōu)化鍛造補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)工藝，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果，同時使補(bǔ)強(qiáng)圈的補(bǔ)強(qiáng)效果達(dá)到相應(yīng)的目的。在運(yùn)行時間上，對斷電加固的整體要求比較高。如果設(shè)計(jì)不充分，很難實(shí)現(xiàn)有效開啟，會降低壓力容器的安全性。此外，在壓力容器的設(shè)計(jì)階段，必須按照相應(yīng)的操作流程進(jìn)行生產(chǎn)的試驗(yàn)操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的焊接技術(shù)，以提高斷接鋼筋的安全性，將生產(chǎn)成本控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)，保證各項(xiàng)工作的順利開展，使容器的生產(chǎn)更加高效、經(jīng)濟(jì)。在惡劣的環(huán)境下，還需要確保容器內(nèi)的鋼筋精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時在試驗(yàn)過程中嚴(yán)格遵守壓力容器開孔的設(shè)計(jì)要求，以確保開孔設(shè)計(jì)方案更加可靠。在基于鍛造加固的操作流程下，實(shí)現(xiàn)了加固設(shè)計(jì)工作的最大價值。加強(qiáng)環(huán)的結(jié)構(gòu)相對簡單，但在加強(qiáng)設(shè)計(jì)中也占有很大的位置。在加強(qiáng)環(huán)加強(qiáng)期間，殼體與加強(qiáng)環(huán)之間存在一定的間隙，對壓力容器的開啟效果影響很大。在加強(qiáng)環(huán)中，還會形成熱膨脹和溫差效應(yīng)，從而導(dǎo)致溫差應(yīng)力的問題，這將極大地影響容器開孔加強(qiáng)的設(shè)計(jì)效果。在加強(qiáng)環(huán)與壓力容器的焊接中，由于容器結(jié)構(gòu)的特殊性，無法保證整體應(yīng)力平衡，會造成局部應(yīng)力過大的現(xiàn)象，損壞容器壁。

2.3容器后壁接管補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

容器內(nèi)厚壁接管的補(bǔ)強(qiáng)主要是為了能夠達(dá)到容器正常運(yùn)營的效果，設(shè)計(jì)人員選擇優(yōu)質(zhì)的接管材料。在選擇材料時，要嚴(yán)格地根據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求和材料的特征來選擇，使材料的強(qiáng)度等級要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。由于等級強(qiáng)度與焊接質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，過高的強(qiáng)度會降低補(bǔ)強(qiáng)壓力容器的效果，當(dāng)強(qiáng)度質(zhì)量較低時，也會對接管流通的面積帶來影響，會影響到焊接的質(zhì)量，最終會造成加工不良的現(xiàn)象產(chǎn)生。因此，要利用鍛件加工和無縫鋼管來減少這一現(xiàn)象產(chǎn)生，壓力容器內(nèi)部的水平處于較高的狀況下，可以考慮應(yīng)用整體鍛件的加工方法。當(dāng)容器內(nèi)部壓力水平處于較低的位置時，可以應(yīng)用無縫接管補(bǔ)強(qiáng)加工方法。

結(jié)束語：

壓力容器通常指可承載一定壓力的密閉設(shè)備，由于其使用具有一定的危險性，故而設(shè)計(jì)人員需對其設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有效的把握，否則將會為容器的投入使用留下不小的安全隱患。當(dāng)前我國對壓力容器的安全質(zhì)量方面已經(jīng)制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，因而需要壓力容器的設(shè)計(jì)人員對于其開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的開展具有充分的了解與把握。局部補(bǔ)強(qiáng)和整體補(bǔ)強(qiáng)的開展各有其針對的情況，不能一味地肯定其中一種而否定另一種;在具體的開孔補(bǔ)強(qiáng)方法中，等面積補(bǔ)強(qiáng)法和壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法也從不同角度解決了壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的問題，但鑒于二者都具有一定的局限性，所以開孔補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的不斷優(yōu)化仍是設(shè)計(jì)者們要考慮的問題。

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