壓力容器設計技術的研究

閔勇

摘要：壓力容器設計應該是符合科學合理的原則的，但是在實際運用中也難免會出現這樣或者那樣的問題。當確立好標準與目標之后，實際執行起來誤差也是在所難免的，這就給壓力容器設計技術的實際使用帶來了一些困難，基于不合理的結構，不規范的要求，在實際運行時，會導致原材料的不必要的鋪張浪費，嚴重的甚至會危及到人身財產的安全，引發事故隱患。本文基于此對壓力容器設計技術的實際運用中可能會出現的一些問題進行了深入研究，希望為設計優化提供一些有參考價值的建議。

關鍵詞：壓力容器;設計技術;研究分析

前言

壓力容器直接關系著國家與人民生命財產安全，它被廣泛應用于工農業與各行各業。伴隨經濟高速運轉，對于各行各樣承壓設備的要求也越發苛刻，要求越發具體。所以，在壓力容器設計工程中爭取不出一絲紕漏，成為了人們亟待要解決的問題，而對于規范上的要求也有所增加。但是從實際出發，可行性卻并不廣泛，單純有一些原則限制，甚至個別的跨度范圍廣，理解起來也較為困難，這就給設計人員增添了無形的挑戰，因為想要使效果理想化，應當建立在對要求與范圍深刻理解的基礎之上。該篇文章結合當前設計技術現狀進行深刻探討，希望最終可以達到理想水平。

1.平蓋接管開孔補強的計算

因為特殊需要，我們要把圓孔設置在壓力容器的平蓋上，在對其進行壓力擠壓的時候，由于壓力作用，致使圓孔周圍受到比平時多出幾倍的力量。根據以上這些的考慮，我們在實際設計時要盡量避免這樣的問題產生，應當積極想辦法克服難題，可以試著考慮增添補強元件或者增添平蓋的厚度，實踐證明，這兩種辦法都會收到不錯的效果。而我們的補強應該基于以下的準則：使經過補強后的平蓋彎曲強度和開孔前相一致[1]。如果補強用的材料與平蓋所用的材料一樣，那么經補強之后的平蓋抗彎截面系數應與開孔前是一樣的，這就是我們區分平蓋的開孔補強和受內壓殼體的開孔補強的辦法。

當我們將壓力容器和外部元件連接在一起時，新的整體便誕生了，這直接影響了補強計算的結果，容易產生誤差，所以我們在實際設計的時候，應當將平蓋要添加的厚度也計算在內，應當重新進行計算甚至反復計算，而且計算也要實際考慮平高鉆孔的直徑的實際大小情況，基于科學合理的基礎之上加以計算。

2.標準容器法蘭厚度的計算

容器在不同標準的前提之下設計的相應規范也是不一樣的，雖然有些情況下我們可以將厚度不計入考慮范圍之列，換句話說就是我們可以不用計算法蘭厚度，但是這種計算也是要采取靈活應對的辦法的。拿管殼的換熱器與由塔節組成的塔器舉例，這兩種在設計時都要求計算其的法蘭厚度，而計算出的結果又可以反過來驗證厚度的存在與否。

標準長頸和焊容器的頸部法蘭厚度與強度的計算，在忽略腐蝕裕量以后的厚度，只可以將其看作是一個規范，據此開展核算工作，設計者在核算法蘭的強度時，結果與標準存在顯著誤差，導致不符要求，為使其合格，設計者需要添加長頸的頸部法蘭厚度，事實上，這并不是我們想要達成的結果。我們上文提到法蘭容器的核算標準，也是經過漫長的一段過程才形成的[2]。初時，依賴于總結前人成功經驗，這是一個經驗教訓總結的過程，制定主要是根據優勢劣勢的對比區分，我們通常所說的設計，是指設計者在遵照一定原則基礎之上，迎合利益躲避害處，使成本合理降低，并使質量不斷優化。

一般情況，法蘭材料還是比較抗用的，被腐蝕掉的概率不是很高。經過總結以往經驗，材料經長期使用，法蘭也就被腐蝕差不多兩毫米，這也就意味著，基于此產生的事故很低，幾乎可以忽略不計，低于這個標準的時候，我們是可以大膽的進行實用的。

我們國家在壓力容器方面對于法蘭的設計沒有很長時間，自上世紀六十年代起，主要通過華特爾氏法這一方法進行計算，而針對于法蘭力矩與厚度關系，我們首要做的工作就是對前提條件的確認，緊固件截面積和應力是成正比的關系，所以設計者在計算時更要小心謹慎，以免出錯。在挑選緊固件時要格外小心，如果選取不恰當會直接導致法蘭厚度計算時出現失誤。設計同時，設計者要將法蘭標準容許范圍作為第一考慮對象，并以此作為標準，挑選最為適合的緊固件，縮短法蘭的力矩，進而使法蘭厚度的不足得以彌補。

3.對于錐封圓筒的連接處的分析

存在于錐封圓筒的連接處元件使用的比較多，如果當元件的幾何形狀產生變動，在外部作用力也相對較大的時候，由于外壓作用會致使較大邊緣壓力產生，而當這些壓力缺少引導和釋放空間的時候，會有超負荷現象產生，使得整個系統的安全性與穩定性岌岌可危，甚至有癱瘓的可能[3]。所以，我們對壓力容器設計規范進行了相加說明：與錐封圓筒連接的容器，在一定條件作用下，例如外壓或者是真空，仍可以將錐封與圓筒視作獨立存在。此種規范明顯是把錐封圓筒連接處視作剛性的支承線，也就是說此連接處附近有效區域的截面的慣性矩應當大于或者等于其相對的剛性支承慣性矩，否則就要考慮加強段的引入了，或者是加強圈。

我們將錐封圓筒設計分析視作為一種有機聯系整體，每一步都很重要不可以進行省略，但是有許多設計者籠統套用分件核算的方法，將錐封圓筒在連接以后的實際狀況忽視了，為了滿足相應的剛性條件，在設計者實際計算時沒有考量錐封的長度細節，這是工作中的一個嚴重疏忽，投入使用后，由于壓力過大，連接處會因剛性不足進而出現穩定性方面的問題，甚至斷裂。

4.結語

伴隨科技的日益進步與科技的不斷發展，如今的壓力容器設計技術也得到很大改善，現存的壓力容器各式各樣的都有，從技術層面出發，設計應該將用途、安全性等方面綜合考慮，在制作時真正想到以后的使用情況，這是我們針對設計技術進行研究的主要出發點，技術的研究是為人們更好的生產生活，造福于民。基于此的設計產物才最終會理想化，我們以上所說的問題雖然只是很小的一部分，但是都是前人認真總結的經驗教訓，希望可以切實可以幫助到大家。

參考文獻：

[1]薛明德，黃克智，李世玉，壽比南.壓力容器設計方法的進步[J].化工設備與管道，2010，06：1-13.

[2]岳偉.熱處理技術在壓力容器設計中的應用探析[J].河南科技，2013，18：138.

[3]馬炳賢.壓力容器設計若干技術問題解析[J].硫磷設計與粉體工程，2011，06：1-6+1.