壓力容器設計對制造檢驗的影響

王瑞

【摘要】壓力容器在實際設計的過程中要嚴格按照國家的相關標準進行，標準上注明了壓力容器設計的規范和要求，對以后使用壓力容器的效果有很大的影響。壓力容器的設計也會影響到制造和檢驗環節的難度大小和制造生產的費用多少，以及壓力容器在實際操作中運行的可靠程度。本文主要從壓力容器的設計要求入手，通過研究壓力容器的設計方式，來具體分析壓力容器設計中出現的問題和對制造檢驗的影響。

【關鍵詞】壓力容器；設計；制造檢驗

引言

壓力容器是由金屬以及非金屬組成的，通常盛裝的物質大多為液體或者是氣體的一種承載壓力的密閉容器。壓力容器在內外部形成壓力差，這種壓力差是壓力容器最重要的特點，也是很容易導致安全事故的潛在條件，所以在設計時要嚴格保證符合設計的標準，防止由于設計過程的不合理而形象到壓力容器的制造和檢驗以及實際的使用。

1壓力容器的設計要求

壓力容器主要應用于石油化學的生產過程中，這對壓力容器的要求是非常高的，設備要保證能夠在高溫和高壓下穩定工作，要保證在不同的介質條件下不被腐蝕，滿足較為嚴苛的工作條件和材料適應性以及高強度的工作強度等。

1.1設計要安全可靠

在對設備進行設計時要綜合考慮壓力容器的工藝承擔壓力和溫度的范圍，保證滿足工藝的需求的規格。同時在實際的化工生產中化工產品往往帶有一定程度的腐蝕性，有的甚至含有毒性，這就要求壓力容器具備一定的抗腐蝕能力，容器的厚度和容積都是要進行考慮的條件，要考慮到壓力積累會產生爆炸這一因素，防止壓力容器受到破壞引起火災或者是爆炸的現象。

1.2設計要為使用和維修提供便利

我們要盡可能得保證設備有一個較為合理的使用年限，紡織設備過早地超出使用壽命。所以設計時要綜合考慮化工原料的腐蝕對設備使用壽命的影響，防止由于過度的腐蝕而導致設備過早地報廢。同時也要考慮到在制造和檢驗以及使用和維修的便利性。比如說設備的頂蓋在設計時可以設計能夠快拆的密封結構，盡量避免使用鏈條進行螺旋連接，這也能降低制造和檢驗的難度。

1.3設計要保證盡量減少成本

設計壓力容器是還要考慮產品的成本問題，要盡量減少產品的設計成本和制造檢驗的成本。同時結合設備的安全性我們盡量保證設計的設備是結構簡單的，已與制造和檢驗的，能夠及時進行缺陷檢查和修補的壓力容器。

2壓力容器的設計方法

壓力容器的設計方式有兩種，分別是常規設計方式和分析設計方式。

2.1常規設計方式

我們所使用的常規設計是按照彈性失效準則來進行設計的，準則的原理是所有的壓力容器都有一定的屈服極限，當容器達到這一最大應力點時就會變成塑性狀態，失去本身的彈性。通過應力分析法我們在進行壓力容器設計時要排除局部應力、交變載荷、邊緣應力和熱應力對設計的影響，根據板殼薄膜理論結合材料力學及進行最大承受強度的簡化計算，不考慮等，我們的計算中將各種應力使用相同的許用應力值最為計算基礎；，同時使用較高的安全系數來保證我們設計的安全性，也為應力分析做了一定的補充。

2.2分析設計

分析設計相比于常規設計來說，更加的嚴密和科學，有一定的專業性。分析設計產生的主要背景是現代社會對壓力容器參數的要求增高，在設計中引入高強鋼和使用彈性失效的簡單計算遇到的難度較大，同時常規設計不能保證壓力容器的高強度要求和也不能保證壓力容器的較大承載能力。在現代壓力容器的使用和發展過程中，我們開始用新的設計理念和失效觀點來進行設計的分析。分析設計不再使用彈性失效準則，通過適應更加高端的彈塑性甚至是塑性失效準則，不在過于注重進行應力計算，可以在一定的程度上保證結構安全性的同時提高許用應力值。我國有一套較為嚴格的分析設計標準是JB4732這里面詳細的闡明了鋼制壓力容器的設計規范，強調以最大剪應力理論作為實際的設計準則，這也就是說不論我們使用的材料應力狀態達到什么程度，最大剪應力是指在材料屈服時的相對應力值，只要達到這個應力值材料相應的就會進行屈服和損壞。我們經常使用的設計準則還有很多失效準則，不僅僅包括彈性及塑性失效準則，還有可靠性設計準則等。

3壓力容器的設計對制造檢驗的影響

我們以壓力容器的設計為例進行分析，經過熱處理的鋼板經過冷成型作用的受壓元件如果符合一定的條件就要在之后進行熱處理恢復材料性能。要求的標準是：在成形前厚度大于16毫米的碳鋼或者是低合金鋼，這些壓力容器很多的設計者在進行設備筒體準備成形的過程中沒有考慮到這點，從而使得他們設計的碳鋼沒有滿足GB150.4211中的要求，使得低合金鋼和碳素鋼鋼板的焊接接頭厚度實際進行焊后熱處理的32毫米厚度，同時如果厚度再16毫米和30毫米之間的鋼板同時不能滿足筒體成形熱處理和焊后熱處理要求。所以設計者再設計碳素鋼和低合金鋼鋼板的成形熱處理是要注意滿足國標的要求。

在檢測時，我們發現在非低溫容器的長度及比例的局部檢測時，很多設計容器不能按照設計圖樣的要求，比如說檢測長度要大于焊接接頭的五分之一同時在250毫米以上的要求。我們要保證墊板焊縫滿足國標153.3的要求，減少接管的現象發，同時開孔中心之間的最短長度要滿足等于開孔直徑焊接接頭的全檢測；同時設計者要保證在進行焊縫設計時避免焊縫覆蓋，這就是說要做到開孔和焊縫保持一定的安全距離。