壓力容器設計計算的相關誤區

李中(北京航天試驗技術研究所,北京 100074)

壓力容器設計計算的相關誤區

李中(北京航天試驗技術研究所,北京 100074)

壓力容器在具體設計的過程中涉及到焊接、材料、力學和熱處理等多個學科的知識。壓力容器設計需要遵循相關的標準，而且也應該嚴格按照國家制定的規范和標準進行設計。只有進行了正確的設計和計算才能使壓力容器的質量得到有效保障，減少使用過程中的安全隱患。本文筆者將詳細分析在壓力容器設計計算過程中存在的相關誤區，旨在為更好的設計應用奠定基礎。

壓力容器；設計計算；相關誤區

壓力容器屬于特種設備，與人們的財產安全和生命安全息息相關。其設計的標準依據為GB 150。計算軟件為SW6，對壓力容器中的各種元件進行相關的計算。壓力容器設計計算對于之后的投入應用意義重大，是其安全應用的保障，所以在進行壓力容器設計之前需要理解相關的設計標準。如果在設計時對設計標準存在一定的認知誤區，將會直接對設備安全產生不利影響，因此必須提高重視度。現在將壓力容器設計計算過程中常遇到的幾個誤區進行闡述，希望能夠引起設計人員的重視，減少類似錯誤的發生。

1 壓力容器及其設計相關內容闡釋

壓力容器當前被廣泛應用在很多領域，這主要是因為其具備了比較好的密閉保存功能和承載壓力的能力[1]。尤其是在軍工部門、科研部門和能源行業等，壓力容器所發揮的作用十分重要。當前在市場上所應用的壓力容器大多是由六個部分構成，包含支座、接管、開孔、密封元件、法蘭、封頭以及容器筒體等。這是最為基本的構造，一部分的壓力容器根據其具體應用領域的不同會增添一些不同種類的內部元件。

壓力容器在具體的應用過程中是需要處于承壓和密封的工作狀態，因此如果設計出現缺陷或者是操作過程出現失誤將會增加起火、爆炸的風險，對人們的生命安全和生產安全產生重大威脅，所以在設計和計算的過程中必須要嚴格按照標準進行設計。在具體設計的過程中需要對壓力容器中各個元部件的強度進行測量，并根據所得數據進行分析，使壓力容器的可靠性和安全性得到有效提高。

2 壓力容器設計計算過程中出現的常見誤區

2.1 人孔蓋開孔時誤區表現

在壓力容器設計的過程中經常需要面對人孔蓋上開孔現象，若遇到此種問題不及時進行加強處理，會對后期的安全生產形成潛在威脅。在一些大型儲罐或者是埋地油罐中比較常發生這種現象。比如某個設計單位在進行儲罐的水壓試驗時，人孔蓋開孔處出現了十分嚴重的變形，造成了較為嚴重的泄漏事故。這種事故產生的原因就是未對人孔蓋開孔形成足夠的認識，因此在設計過程中避免不重視人孔蓋開孔處變形現象的發生，減少安全事故。

2.2 標準壓力法蘭強度計算時誤區表現

根據我國關于壓力容器設計的相關標準規定，如果選用的法蘭為JB/T4700-4707時，不需要進行法蘭強度計算。法蘭錐徑小端的有效厚度會受到腐蝕余量的直接影響，而這個位置又是法蘭最大應力的發生處。所以如果腐蝕余量大于規定的相關標準時，需要校準計算法蘭，如果法蘭無法滿足要求要重新調整法蘭，使其滿足設計的具體要求。另外關于法蘭容易被忽視的問題是法蘭焊接過程中所遵循的標準。相關規定顯示：對于長頸法蘭而言，若工作壓力≧0.8倍標準規定的最大應力時需要對圓筒和法蘭對接焊縫開展100%的超聲檢測或者射線檢測[2]。如果容器圖樣對容器的相關檢測沒有滿足上述標準，需要在設計的圖樣中將其標注出來。之所以要對法蘭焊縫進行檢測主要是因為圓筒和法蘭之間焊縫的應力水平十分高，對法蘭的強度有很大影響，其好壞甚至直接決定法蘭強度。如果對壓力容器設計的要求比較高的話需要對其進行100%的檢測。

2.3 開孔補強計算時誤區

開孔補強計算的過程中所出現的誤區主要是將實際外伸長度誤認為其帶管法蘭的長度。如果此種情況出現之后未進行及時的補救將會造成極其嚴重的后果。開孔補強計算過程中采用的正確的方法是：需要將接管的實際外伸長度看做是具有同樣效能的補強面積所需要的接管伸長度，設計者在實際設計時往往會將其當成為有著密封作用的法蘭高度內含的程度。在檢測時這種失誤所引起的結果并不明顯，可能會通過，但是在實際設計時就會導致補墻面積出現相應的偏差，為后期帶來不少困境。

2.4 橢圓形封頭焊接接頭系數取值誤區表現

根據壓力容器設計相關標準規定，橢圓形封頭的拼接焊縫進行100%的檢測。所以很多設計師在實際設計時就會在封頭厚度計算的公式中將焊接接頭的系數直接定位1.0，這實際上并不正確，導致這種錯誤出現的原因是，標準中有這樣一句話：“檢測的長度可將其計入局部檢測的長度之中”。所以在這種情況之下，就算是100%的RT，合格的級別并不是一致的，焊接接頭的系數需要取總體容器的數值。比如一容器焊縫為雙面焊接對接接頭，按規定進行20%的射線檢測，在應用計算公式時接頭的系數并不是1而是0.85，若是整板成型的封頭系數可以直接取1.所以設計師在設計封頭焊接系數是要根據實際情況進行界定。

3 結語

壓力容器被廣泛應用于眾多領域，設計和計算作為其重要的環節需要格外重視，只有盡可能減少這個環節中的誤區，才能夠設計出更好的壓力容器，減少具體應用過程中的安全隱患，提高壓力容器的安全性和穩定性。

[1]張志輝.壓力容器設計中的幾個常見問題討論[J].石油和化工設備,2015,(12):68-69+67.

[2]冒圣國.壓力容器設計計算中的幾種誤區分析研究[J].化工管理,2013,(16):246.