壓力容器設計方法的進步

車達（中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院，吉林 昌邑 132002）

隨著社會的發展，壓力容器在各行各業的應用也越來越廣泛。壓力容器技術參數的優劣將直接影響行業的發展，因此，對壓力容器的設計方法需要進行不斷的改進，才能滿足行業的技術需求。在對壓力容器的設計方法進行改進的時候，可以結合應用力學的相關理論。本文通過結合相關的案例，分析了采用應用力學的理論改進壓力容器的設計方法。

1 壓力容器設計方法進步的分析

1.1 圓柱殼大開孔接管應力設計方法的發展與進步

在設計壓力容器時，采用圓柱殼大開孔接管應力設計的方法時，遇到的阻礙比較大，這是由于圓柱殼開孔接管受到來自多種負荷的共同作用時，如果這時支管和主殼的連接部位還存在幾何結構不連續的問題，那么應力就會集中在相貫區域。當設備破損時，就會引發一些災害性的事故。為了解決該問題，歐美的一些專家主要采用壓力面積的方法，而我們采用的是等面積補強法，但是這些方法都沒有從根本上解決技術問題，因為這些方法主要適用于一些開孔率較小的容器，因此，需要尋求更加合理的方法來解決大開孔接管的應力設計問題。

針對這一問題，經過多年努力，我們已經尋找到突破口。研究者們對圓柱薄殼方程進行了修正，得到了Morley方程，該方程的主要貢獻是，能夠有效的解決開孔問題，它能夠得到精確的求解結果，并提高設計的精度。此外，在得到Morley方程之前，由于復雜精確方程引發了很多的數學難題，而Morley方程使此類問題得到了很好的解決。并且，通過相關實驗的數據結果可以看出，該方法的可靠性較高，適用范圍較廣。這是壓力容器設計方法的重大改進。

1.2 管殼式換熱器管板設計方法的發展與進步

管殼式換熱器是壓力容器設計的重要組成部分，它的結構比較復雜，主要包括殼體、管箱、換熱管這幾部分，它在壓力容器中的作用非常大，能夠承受絕大部分的壓力，因此，它的設計對于壓力容器來說是至關重要的。首先，管板的中間部分與換熱器焊接，且本身需要鉆很多孔，管板與殼體、箱管也要分別進行焊接，在設計時必須保證它們之間的緊固性。其次，殼程和管程進行熱交換的流體介質，在壓力和溫度方面都存在著明顯的差異，在設計時要分外注意。再次，在進行管殼式換熱器管板設計時，要充分考慮法蘭預緊力、溫差負荷以及壓差負荷同時作用于管板這一問題。因此，在設計時，要充分考慮以上這三方面的因素，根據壓力容器的結構進行科學合理的設計，才能提高壓力容器的技術參數。

面對這一設計問題，研究者們提出，將換熱管看成由多個元件組成的彈性體系結構，通過應用力學的相關理論，并結合實際工作時的負載問題，進行綜合的分析研究，這樣就能充分的考慮所有的影響因素，從而提升換熱管的參數，提高其工作的效率。另一方面，對于管板削弱系數的計算，研究者們獲得的計算公式，更加安全、科學、合理，它考慮到每個管板的單元不僅包括邊界為正方形的孔板，另外還包括管孔的圓柱殼，以及兩者間的圓環結構。充分考慮這些因素之后，得到的量板的彈性系數就更加的合理。

2 改進壓力容器設計方法的建議

2.1 遵照國際標準，提高壓力容器的設計規范水平

隨著經濟全球化的發展，我國的一些化工裝置也逐漸進入到國際的競爭市場中。面對激烈的競爭，一些歐美國家投入了大量的人力、物力，獲得標準技術的話語權。而我國在壓力容器的發展中，卻沒有與行業規模相適應的話語權，這就說明，我國必須要提高壓力容器技術標準的先進性，采用高新的技術手段，推動壓力容器在各行各業的發展進步。首先，要提高全社會對于標準基礎技術研究的重視，遵照國際標準，提高我國壓力容器的設計規范水平，這樣才能形成自主的知識產權標準。其次，要真正改變現狀，提高技術水平，是需要長期的努力的，這不僅包括研究者們不懈的努力，還應該獲得各方領導的支持，才能行成具有我國自主知識產權的設計方法。

2.2 合理的分析和吸收國際通行標準

對于國際壓力容器的設計規范標準來說，我們要持有學習、研究，但不迷信的態度，也就是說，針對一些先進的標準規范，我們根據國內的發展狀況，進行科學的采納，而不是一味的照搬。在設計壓力容器的時候，要對應用力學理論進行分析，對于合理的部分予以吸收，汲取標準中可續的內容，對于一些不合理的規則，要大膽的摒棄，要秉承科學合理的實驗精神。

2.3 通過自主創新研究壓力容器的設計規范

對于壓力容器設計方法的改進，不僅要合理的吸收國際標準，更重要的是要具備自主創新的精神。只有具備自主研發的能力，才能夠推動壓力容器在各行各業的廣泛應用。在規范壓力容器的設計方面，我們需要做的是理論、實踐和工程相輔相成，這三者缺一不可。通過嚴謹的科學理論，合理的判定壓力容器設計的正確性，進而通過實踐和工程驗證設計的科學性與合理性，這樣才能提高我國自主研發的能力。

3 結語

綜上所述，通過對壓力容器設計方法發展與進步的研究，我國已經獲得了突破性的進展，提高了自主設計和研發的能力，但是，在實際應用中，與一些發達國家還具有一定的差距。因此，我們需要積極探索更加科學合理的方法，以提高我國壓力容器的設計規范水平。

[1]梁君坦.壓力容器設計方法進步研究[J].數字化用戶,2013,(15):79-79.