壓力容器設計中常見問題及設計優化探討

李　征，安洪廣

（山東匯智工程設計有限公司，山東 淄博　255036）

壓力容器設計中常見問題及設計優化探討

李征，安洪廣

（山東匯智工程設計有限公司，山東 淄博255036）

【摘要】在進行壓力容器設計的時候其合理性不但會對容器的制造成本等造成影響，還會直接影響到壓力容器使用過程中的安全情況，其重要性不言而喻。本文主要對壓力容器設計中存在的一些常見問題進行了分析，并對其優化設計策略進行了探討。

【關鍵詞】壓力容器；設計；問題；優化設計

隨著社會經濟的進步，經常會使用到一些壓力容器。在進行壓力容器設計的時候必須保證其安全性和經濟性。所以進行設計的時候必須保證方法的合理和科學，使用合格的材料。對于壓力容器而言，不但能夠正常的使用，還必須保證使用的安全。

1　進行壓力容器設計時候的原則和相應的要求

一般情況下，在進行壓力容器設計的時候，首先應該做的是根據用戶的要求進行設計參數的確定，然后在進行結構的分析，選擇合適的材料，并且進行設計和規劃以及圖紙的繪制。現在在工業中壓力容器應用的非常廣泛，在進行容器設計的時候必須考慮到安全方面的問題，所以進行設計、生產的時候都比較的復雜，只有保證質量指標到位，其安全性以及功能才能夠更好的發揮出來。一般情況下，在設計的時候需要滿足下面幾點要求。

1.1在工藝方面滿足要求

壓力容器一般在壓力溫度以及工藝生產方面都有一定的要求。比如說直徑、厚度、容積等方面。特別是在化工行業和石油行業必須滿足上面的幾項要求。

1.2保證使用壽命能夠滿足需要

壓力容器在使用的時候會受到物質的腐蝕、外部的侵蝕，這都會導致壓力容器的老化。為了避免在使用的時候出現材料泄漏的情況，保證其使用價值，在設計的時候，設計人員會采取一些措施提高其安全系數，保證其使用壽命能夠滿足實際需要。

1.3保證其使用的安全

一般情況下，壓力容器中存儲的材料都有一定的腐蝕性或者是毒性，甚至有些會導致爆炸的產生，造成非常嚴重的破壞，所以在設計的時候必須保證其使用的安全。

2　在進行壓力容器設計的時候經常出現的一些問題

2.1經濟性

在進行壓力容器選擇的時候，不但要充分考慮到設計溫度、壓力、容器的結構、材料的情況，還必須考慮到經濟方面。一般情況下，壓力容器的實際造價是由總體質量以及材質來決定的。在總體質量中，容器的殼體占有非常大比例的質量，特別是那些容積比較大的壓力容器更是如此，甚至有些壓力容器的殼體質量要占總設備質量的百分之八十到九十。所以在保證容器能夠滿足實際需要的時候，進行材料選擇的時候應該選擇那些符合要求但價格比較低的材料來降低壓力容器的實際制造成本。除了這些，在設計的時候還應該保證其結構尺寸的合理性，這樣能夠在一定程度上降低殼體的質量，降低整個設備的造價，保證其經濟性。

2.2材料許用應力挑檔

對于那些在壓力方面要求比較高的容器，封頭一般都會比較厚，因為封頭形成會有一定的減薄量。并且在熱成型時，容器的通體也會有一定減薄量。但是，很多設計人員在設計的時候沒有真正的考慮到上述兩處地方的減薄量，反而在壓力容器制造的時候將成形減薄量添加進去，這會直接增加板料的實際厚度，導致材料本身的許用應力降低。造成設計存在厚度不足的情況。所以，在設計時，相關的人員必須考慮到板材實際厚度以及許用應力挑檔等方面的問題。

2.3非標法蘭方面的設計

根據《壓力容器法蘭》的規定，壓力容器主要在公稱壓力在等于或者小于6.4MPA的時候適用，而公稱直徑則應該小于或者等于800mm；而在《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》標準中對于那些直徑比較大的法蘭，則規定在公稱壓力等于或者小于16MPA、公稱直徑小于等于2000mm的情況下使用。但是在實際設計的時候，容器的壓力以及直徑經常出現超過上述要求的情況，在面對這種情況的時候必須考慮到其實際的尺寸并經過計算來保證其強度。

3　進行壓力容器設計優化的措施

隨著科技的發展，各種新的技術和材料都應用到壓力容器設計中來，給起發展提供了一定的機遇，但也帶來了非常嚴峻的挑戰。很多用戶的要求也在不斷的增加，以往的方法和設計思路已經很難滿足實際的需要，所以在進行應力計算的時候應該適當的降低其嚴格程度，有意識的增加許用應力的實際數值，保證設備的使用安全。

3.1選擇合適的材料

在進行壓力容器設計和制作的時候，材料選取不但要保證其能夠承受壓力和溫度，還必須保證焊接性能、密封性能的良好，和結構的合理性。在保證滿足上述要求的情況下還應該對其經濟性和安全性進行一定的優化的權衡，在保證質量的同時降低成本。

3.2真正的做到區別對待

在進行壓力容器設計的時候，必須真正的做到區別對待，對于那些不同的應力，在失效的時候相應的表現也存在一定的不同，即便是一個應力，在不同區域分布，那么時效時候表現也會有一定的不同。在壓力容器中是存在很多負荷的，并且種類也比較多，但是在應力方面一般是三種，分別是初次應力、二次應力以及峰值應力，對于不同的應力也必須區別對待。

3.3對強度屬性進行優化

若是客戶對壓力方面要求比較的高，并且結構壁以及體積也比較大，那么應該盡量選擇低合金鋼。若是用戶在壓力方面要求不是太高，那么便可以選擇碳素鋼。

4　總結

壓力容器在我們現代生產生活中應用非常廣泛，為了保證其適用性和安全性必須對其設計進行優化。除了上面的幾點，在進行

設計的時候還必須重視細節方面的處理，保證其安全性、使用壽命，避免事故的產生。

【參考文獻】

[1]王雅麗.關于壓力容器設計中常見問題及設計優化的探討[J].科技與企業,2013（22）

[2]范翠平,曹九玲.壓力容器設計中的常見問題及防范策略[J].產業與科技論壇,2014（01）

[3]劉亞明.壓力容器設計過程中的常見問題及防范對策探究[J].科技風,2013（19）

【作者簡介】

李征（1979-），男，漢族，本科，山東淄博，工程師，從事壓力容器設計工作；