壓力容器設計若干技術問題解析

張國杰　趙振遠(山東國信工業設備有限公司;濟南昌圣達化工設備有限公司,山東 濟南 50000)

壓力容器設計若干技術問題解析

張國杰1趙振遠2
(1山東國信工業設備有限公司;2濟南昌圣達化工設備有限公司,山東 濟南 250000)

隨著科學技術的不斷發展，壓力容器設計技術也在蓬勃發展的狀態下。當前，壓力容器設計方面即使是在目前技術如此發達的情況下，也會出現一些問題。而由這些問題所帶來的影響，也使壓力容器在設計方面經常會出現一些結構不合理或者是使用技術不合理的現象。這些問題不僅會給生產廠家帶來一些不必要的經濟損失，也使設計出來的壓力容器面臨著嚴峻的安全挑戰。本文基于筆者多年的從業經驗，分析一下壓力容器設計方面的若干問題。

壓力容器；設計問題；解決措施

隨著社會經濟的不斷發展，我國與國際間的接觸越來越頻繁，在市場方面也逐漸與國外形成競爭。因此，為了讓我國的產品成功的走向國際，讓我國的企業能夠躋身于外國市場，提高產品的標準化設計，增強產品的競爭能力是一個重要途徑。對于壓力容器產品來說也不例外，提高其設計水平，進而提高該產品的競爭能力，才能使這個產業不斷發展。但是，就目前的情況來看，許多企業所生產的壓力容器在設計方面都出現了一些技術性的錯誤。

1　一些比較重要的技術參數的確定

在壓力容器的設計過程中，會涉及到許多的設計參數，并且一個設計參數在不同的設計規定中的含義都會有所不同。因此，在設計過程中理解到正確的參數含義以及正確的選擇技術參數，將會對壓力容器的各方面形成非常大的影響。在眾多技術參數中，筆者主要選取了其中兩個重要的技術參數來進行解析。

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兩種情況來進行確定的：該設備的預設使用時長以及介質對壓力容器的腐蝕速率。但是，目前壓力容器生產的零件設備許多都沒有確切的給出材料的被腐蝕速率，在這樣的情況下，設計者也就很難知道使用材料的準確腐蝕裕量，一般的做法就是設計人員進行簡單粗略的估計，然后大致的給出材料的腐蝕裕量。然而這樣做所帶來的問題并不小，因為容器的腐蝕裕量不夠準確，所選擇的材料自然存在差異，這樣就會直接影響到壓力容器的生產成本以及安全性能。

要解決這樣的問題，就需要材料的生產廠家提供給設計者材料準確一致的腐蝕速率，不同性質的材料區別處理，從而保證使用材料的準確，減少廠家的不必要經濟損失，提高產品的安全性能。

1.2焊接結構。在焊接結構方面出現的問題主要就是在球形接頭與圓筒鏈接這一過程當中，主要原因就是在進行環向連接時，圓筒的經線半徑曲率出現了變化，導致焊接結構設計出現問題。從焊接結構的分類來看，這種環向結構在規定中屬于A類，也就是縱向承受應力的焊接接頭。雖然這是規定，但是在壓力容器的實際設計過程中這個規定與實際之間卻存在一些差異。

在實際的設計過程中要解決這一類的焊接結構問題，對封頭球形來說，可以利用的方法是削邊筒體端步法，簡單來說就是把半球球殼的一端進行削薄處理，再將封頭球形幾何圖形上面的筒體部分進行削薄處理，最后再進行局部的加厚處理。這種方法能夠有效地提高焊接接頭的承受應力，提高使用壽命。不過，這種方法也存在一定的缺陷，這樣做會提高壓力容器的生產成本，因此，在實際操作過程中還有待考慮。

2　平蓋接管開孔補強直徑的計算問題

在對壓力容器進行設計的過程中，設計者都會在壓力容器的平蓋上設計圓孔。但是在平蓋自身特點的影響下，平蓋上開設的圓孔會受到雙向拉伸的作用，甚至是在開孔邊緣所集中起來的應力能夠達到兩倍的基本應力。而為了讓這些應力盡量減小、集中，通常都會采用開孔補強措施，也就是外部加強元件或者是提高平蓋的厚度。在進行補強的設計過程中，影響其參數計算的最主要因素就是平蓋開孔的直徑大小，這是因為平蓋接管一般情況下都采用內插管與平蓋雙側焊接這一結構，進而使得補強計算的直接因素成為開孔的直徑大小。

在壓力容器的設計過程中，平蓋與接管之間的焊接結構主要是兩種結構特征，一是全焊透結構，二就是非焊透結構。對于前者來說，在計算補強時介于平蓋與接管已經成為一個整體，所運用的平蓋開孔直徑應當是接管內徑和兩倍厚度附加量的和。而對于后者來說，所運用的平蓋開孔直徑應當是接管外徑加上兩倍間隙的和。然而在實際設計過程中，設計者往往會忽略平蓋與接管之間的焊接特征，即使是全焊透結構，在進行補強計算時仍舊運用非焊透結構的平蓋開孔直徑。可想而知，這樣所計算出來的補強結果存在較大誤差，平蓋的厚度量減小，造成壓力容器的安全性能存在不足。

3　耐壓試驗的免除問題

一般情況下，進行耐壓試驗免除的對象是那些現場進行組件焊接的大型壓力容器，因為這樣的大型壓力容器設計不能進行壓力試驗，類似于不能承受液壓試驗過程中的水的重量的壓力容器。作為檢測壓力容器安全性能以及產品質量的試驗之一，耐壓試驗具有重要的決定意義，然而有一部分的設計工作者在設計中卻認為對于特殊的壓力容器并不需要進行耐壓試驗。導致在特殊壓力容器的設計過程中經常出現問題。

在進行免耐壓試驗的特殊類壓力容器設計時，為了保證這一類壓力容器的質量以及安全性能，設計過程中一定要注意使用材料的性質，包括力學性能以及化學成分，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　結語

總之，在壓力容器的設計過程中，設計人員既要保證加工過程中的工藝水平，也要保證壓力容器的質量以及安全性能，只有兩者的完美結合這樣，才能取得最好的結果，不斷提高壓力容器的生產效益，促進國家社會市場經濟的發展。

［1］路鏡遠.壓力容器設計問題及解決途徑［J］.中國石油和化工標準與質量，2013（11）.

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

［3］桑如苞.關于壓力容器法蘭標準若干問題的建議［J］.化工設備設計，1997，（5）：24.