淺析中低壓力容器設計應注意的問題

摘 要：根據對Ⅰ、Ⅱ類壓力容器多年的設計經驗，對容器類別劃分、設備選材、法蘭選用、設計質量保證等方面提出了幾項注意的問題，確保壓力容器的安全運行。

關鍵詞：中低壓力容器；設計；注意事項

壓力容器和人民的日常生活息息相關，它廣泛應用于工業、民用、軍事等多個部門和科學研究的許多領域，并起著非常重要的作用。為了保證人民生命財產的安全，確保壓力容器的安全有效運行，壓力容器的設計必須遵守壓力容器相關的國家標準和規范，并不斷精益求精完善壓力容器的設計質量。在設計時應對一些問題引起重視，從產品的第一道程序進行質量控制，不給設備運行留下隱患。在此，我把從事壓力容器設計工作十五年的經驗教訓總結如下，希望能給后來的年輕同行借鑒。

以簡單的儲氣罐為例，看看應該怎樣一步一步在滿足國家標準的要求的前提下同時也滿足顧客的需求，做出一份設備成本低又滿足生產需要的施工圖紙，這整個過程中的關鍵注意點贅述如下。

1 給儲氣罐劃分類別

首先根據罐內儲存的介質給設備進行分類，按照TSG R0004-2009的規定，對介質進行分組，看罐內介質屬于哪一組，第一組介質是毒性程度為極度危害、高度危害的化學介質、易爆介質、液體化氣體。第二組介質是除第一組介質以外的其它介質。根據介質的危害程度進行分類是進行后續設計的基礎，這個分類直接決定了你后面設計要采用什么的方法以及設備選材、法蘭選型等各種事情。介質的毒性程度可以根據HG20660-2000《壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸程度分類》確定，如果這里沒有規定的，可以參照GB5044-85《職業毒性接觸毒物危害程度分級》的原則，確定介質組別。有了組別后，計算設備的內部容積，單位按升（L）計算，然后根據TSG R0004-2009提供的附錄圖A-1和圖A-2查表就可以了，如果剛好查到的點在Ⅰ、Ⅱ類分類線上，我們要按照高一級的類別確定。這是單一介質的儲罐，如果是多種介質存在一個儲罐內，按照所占比例高的介質劃分類別。

2 選材

壓力容器的設計過程中，對設備承受壓力的能力有嚴格要求，其所用的鋼材也有嚴格要求，應當考慮材料的力學性能、化學性能、物理性能和工藝性能，根據壓力容器的設計壓力、設計溫度、介質特性、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結構還有經濟合理性來選擇合適的材料，不能為了增大容器的壓力而一味盲目的提高鋼板厚度。一般選材遵守以下原則：（1）當殼體壁厚小于8mm時，在碳素鋼和低合金高強度鋼之間，就盡量選用碳素鋼（多層容器除外）。（2）在以剛度或結構設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼板，在以強度控制為主的情況下，當殼體壁厚超過8mm時，應優先選用低合金鋼。當設計壓力較小、直徑較大、以剛度控制或以結構設計為主時，應盡量選用普通碳素鋼。（3）所需不銹鋼厚度超過12mm時宜采用襯里設計、復合鋼板。

選用好材料后，在進行計算時要注意鋼板的許用應力值在厚度方面變化的問題，這樣的問題尤其在橢圓封頭的計算過程中經常出現。在計算凸形封頭時，我們首先假定一個壁厚，根據這個壁厚選定許用應力，計算圓整后標注在圖紙上，如果我們用這個名義厚度的鋼板去軋制封頭，在軋制過程中有封頭成形減薄量，成品封頭就不滿足設計的要求，所以我們通常選用比名義厚度厚的鋼板去制做封頭，這樣厚的鋼板可能存在比薄的鋼板許用應力低的情況，即應力跳檔，就會導致設計文件中許用應力與實際不符，會造成安全隱患。在審查制造單位進行以厚代薄的申請時，也一定要注意核對代用厚度是否在許用應力表中分檔板厚度的上限，從而引起應力的下降，應重新計算再決定，還有可能帶來原設計在焊接、無損檢測及熱處理等方面的變化。

3 各種法蘭的選用

管法蘭及緊固件應當優先選用HG/T20592～HG/T20635-2009的標準。對于選用NB/T47020～47027-2012容器法蘭時有一項需要注意的事情。當實際腐蝕裕量大于標準適用的腐蝕裕量時，需要修改標準法蘭有關尺寸，標準規定乙型法蘭適用的腐蝕裕量為2mm，當實際腐蝕裕量大于2mm不超過3mm時，應加厚短節厚度2mm，而且對于此條規定長頸法蘭的適用腐蝕裕量為不大于3mm。這個經常被我們不小心超量使用。

4 壓力表的位置設置問題

在制做施工圖紙時， 為了在使用時觀察儀表方便，一般設置的壓力表位置比較低，適合在人站立時眼睛的平視高度，但是，有時候設備介質的進出口的高度正好和這個高度相沖突，而有的朋友考慮不周全，就會在介質的進出高度附近設置壓力表的進口，這樣由于氣流的快速流動沖擊就會導致設備在投入使用時，壓力表數據的不穩定，不能很好的表達設備內介質的壓力，我們要適應調整位置，避開氣流干擾。

5 圖紙的審查

設備圖紙繪制完畢后，要進行自我檢查，這時候容易眉毛胡子一把抓 ，不知道檢查哪里，我們最好做個固定表格，從標準是否是最新版本到規范的選用是否合理，從設計條件到設備選材，從零件結構到制造檢測要求，從接管方位的客戶需要到安裝運輸的附件如吊耳、支座等，一一列表，逐一檢查，查一項，打勾一項，這樣在間斷檢查時就有有明顯標記，不至于一次查完搞的太累，做到工作有序，能很好的保證設計圖紙的質量。

6 結束語

綜上所述，為了提高壓力容器產品的可靠性，保證壓力容器的安全運行，要在設計上把好質量關，在做設計時對一些容易忽視的問題引起足夠的重視，并有序做好圖紙校驗工作，為設備的良好運行開一個好頭。

參考文獻

[1]TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術監察規程[S].

[2]GB150.1-150.4-2011.壓力容器[S].

[3]NB/T47020-47027-2012.壓力容器法蘭[S].

作者簡介：韓玉珍（1973-），女，河北省保定市人，工程師，1999年河北科技大學畢業，目前主要從事壓力容器設備、換熱設備的設計、開發和應用工作。