壓力容器設計中常見問題探討

劉學華（大連萬陽重工有限公司，遼寧 大連 116318）

壓力容器是使用在傳統能源加工、新能源研發、醫藥等化學行業中的一種起到承受壓力的封閉設施，要求具備能夠經受得住長期強真空和高溫高壓以及耐腐蝕的特性。由于壓力容器的重要作用和無法替代的特殊地位，技術人員在設計和投入生產時尤其要嚴把質量關，如若不然則會引起嚴重的生產事故，給我國的行業安全生產帶來嚴重隱患。

1 壓力容器的常見問題設計

由于容器設計的重要性，往往我們非常重視它的設計階段，在我們對壓力容器的設計流程中，專業設計人員都會謹遵國際通用的設計規范和標準的要求，但是有時會對標準規范中一些潛在的說明存在疏忽和遺漏的問題，這便導致了設備設計安全性無法保證，存在嚴重的錯誤以致生產的隱患無法根除。以下列舉了設計階段頻繁存在的問題并對其提出來合理化建議：

1.1 儲氣罐的設計

儲氣罐是壓力容器的載體形式，在設計流程中必須要綜合考慮到其投入實際生產領域中的應用。首先是材料的選用，用于工作環境的特殊性，要求能抵抗住高溫高壓以及強腐蝕的金屬。但是在實際觀察中得出的結論，選用趨近完美的金屬材料不一定會帶來生產的安全，還要綜合考慮到儲氣罐的各種參數值，例如它的體積，盡量把它設計在合理范圍之內才能應對特殊的工作環境。

1.2 開孔補強的設計

1.2.1 補強圈的補強性能。補強圈的內部和外部直徑比率與容器的開孔直徑大小密切相關。當壓力由小變大時，隨著開孔直徑的不斷變大，補強圈的內部和外部直徑比率也在不斷變大中。但是當開孔直徑超出了一定范圍時，補強圈的外徑則相應減少了，這時的容器表面也承受了巨大的壓力值，此時應當合理增加補強圈的厚度來想方設法使補強金屬部分盡可能接近開孔位置。

1.2.2 換熱器內部的補強。開孔補強是換熱器開孔中的一個極為重要的步驟，在其實施之前需提前計算測量，構想補強圈等，這一系列操作都是為改善由于管箱和補強范圍不合適而造成的缺漏。也就是說，縱然我們添加了補強圈，也還是無法得到理想效果，在忽視比例構圖的情況下是很容易造成這種局面的。

1.3 管殼程相關問題

在管殼程試壓的過程中，其壓力要求是正壓，且殼程試驗壓力應大于管程試驗壓力，當管程設計壓力大于殼程設計壓力時，為達到對管子與管板連接接頭試驗效果，需要考慮適當提高殼程的耐壓試驗壓力，并以最高試驗壓力校核殼程各受壓元件強度，不滿足時增加壁厚，但同時要考慮增加壁厚時的經濟性、合理性，但是個別部分的承壓狀況卻沒有得到足夠的重視。

1.3.1 管法蘭的承壓能力。在對試驗殼程水壓進行壓力提高后，就無法繼續按照通常情況進行處理，所以，也就不可以選擇殼程管法蘭應有的承壓等級，這就使得操作產生一定的困難，帶有一定的危險。所以，也就有了試驗水壓比正常溫度下的壓力小1.5倍的說法。

1.3.2 管板應具備的強度。在試驗殼程壓力和試驗管程壓力一樣的情況下，我們要對管板實施校核，這是為了保護工作人員的人身安全。在校核中，在溫度不變的前提下，把設計管程壓力調為零，并將其作為殼程壓力，最大就可以按照不帶法蘭的固定管板進行計算。

1.3.3 或按HG/T20584《鋼制化工容器制造技術條件》的附錄A、附錄B、附錄C試驗方法對殼程進行泄漏試驗。

1.4 接頭處連接的設計

圓筒經線的半徑曲率和球形封頭、圓筒連接的環向接頭的分布是相關聯的，若其發生變換，相應的結構等也會發生改變。有規定依照接頭的不同而分為兩種：A類為縱向承受力，B類為軸向承受力，A類的承受力是B類的兩倍之多。對于球形封頭和圓筒連接的環向接頭，可以將其半徑進行縮短，縮小封頭球形在幾何上的面積，亦或者是通過堆焊的方式將其厚度提高。這種方法下可以使該物體擁有更加良好的受力，但是不足就是使得制作成本上升，因為無折邊曲度的深度加大了，所以在這種方法實施前，要仔細的考量一下優缺點，權衡之后再進行操作。

1.5 分氣缸的問題

設計分氣缸的問題時，要對其進、出氣口給予足夠的重視，是十分重要的，因為在這項操作中，這個問題是比較容易被人忽略的。因為這樣，所以在對分氣缸的設計中就要依據每一個詳細的施工參數對進、出氣口的距離進行不斷的調整，以確保最終得到一個最合理的距離。除此之外，掌握好環焊縫和分氣缸開口之間的長度也尤為重要，在施工中工作人員應注意躲避焊縫的地方開孔，而且還要保證足夠的安全距離，使得局部應力不受影響，從而達到機器正常運作，企業正常生產，工作人員安全工作。在進行分氣缸支架的架構時，應根據具體安排進行合理調整，依據數字說話，不能妄下結論，最大限度上保證其安全性。

2 結語

在對壓力容器進行設計的時候，一定要對該容器的承壓性、耐溫性、抗腐蝕性和安全性能等方面給予足夠的重視，這就要求我們在設計的時候，一定要遵循科學。文章指明壓力容器的設計中，經常被工作人員忽視的相關問題，以期提高該容器的安全性和穩定性，最大程度上減少人為可控制的安全事故的出現，避免在人身、經濟財產方面造成不必要的損失。

[1]柏文廣.劉宜國;淺析壓力容器開孔補強設計方法[J].化學工程與裝備，2009年11期.

[2]劉有艷，周昌玉.壓力容器接管部位的可靠性設計研究[J];壓力容器;2011年01期.

[3]GB151-1999管殼式換熱器.

[4]GB150.1-150.4-2011壓力容器.