壓力容器設(shè)計中常見問題探討

劉學(xué)華（大連萬陽重工有限公司，遼寧 大連 116318）

壓力容器是使用在傳統(tǒng)能源加工、新能源研發(fā)、醫(yī)藥等化學(xué)行業(yè)中的一種起到承受壓力的封閉設(shè)施，要求具備能夠經(jīng)受得住長期強真空和高溫高壓以及耐腐蝕的特性。由于壓力容器的重要作用和無法替代的特殊地位，技術(shù)人員在設(shè)計和投入生產(chǎn)時尤其要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，如若不然則會引起嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，給我國的行業(yè)安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。

1 壓力容器的常見問題設(shè)計

由于容器設(shè)計的重要性，往往我們非常重視它的設(shè)計階段，在我們對壓力容器的設(shè)計流程中，專業(yè)設(shè)計人員都會謹(jǐn)遵國際通用的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是有時會對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中一些潛在的說明存在疏忽和遺漏的問題，這便導(dǎo)致了設(shè)備設(shè)計安全性無法保證，存在嚴(yán)重的錯誤以致生產(chǎn)的隱患無法根除。以下列舉了設(shè)計階段頻繁存在的問題并對其提出來合理化建議：

1.1 儲氣罐的設(shè)計

儲氣罐是壓力容器的載體形式，在設(shè)計流程中必須要綜合考慮到其投入實際生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用。首先是材料的選用，用于工作環(huán)境的特殊性，要求能抵抗住高溫高壓以及強腐蝕的金屬。但是在實際觀察中得出的結(jié)論，選用趨近完美的金屬材料不一定會帶來生產(chǎn)的安全，還要綜合考慮到儲氣罐的各種參數(shù)值，例如它的體積，盡量把它設(shè)計在合理范圍之內(nèi)才能應(yīng)對特殊的工作環(huán)境。

1.2 開孔補強的設(shè)計

1.2.1 補強圈的補強性能。補強圈的內(nèi)部和外部直徑比率與容器的開孔直徑大小密切相關(guān)。當(dāng)壓力由小變大時，隨著開孔直徑的不斷變大，補強圈的內(nèi)部和外部直徑比率也在不斷變大中。但是當(dāng)開孔直徑超出了一定范圍時，補強圈的外徑則相應(yīng)減少了，這時的容器表面也承受了巨大的壓力值，此時應(yīng)當(dāng)合理增加補強圈的厚度來想方設(shè)法使補強金屬部分盡可能接近開孔位置。

1.2.2 換熱器內(nèi)部的補強。開孔補強是換熱器開孔中的一個極為重要的步驟，在其實施之前需提前計算測量，構(gòu)想補強圈等，這一系列操作都是為改善由于管箱和補強范圍不合適而造成的缺漏。也就是說，縱然我們添加了補強圈，也還是無法得到理想效果，在忽視比例構(gòu)圖的情況下是很容易造成這種局面的。

1.3 管殼程相關(guān)問題

在管殼程試壓的過程中，其壓力要求是正壓，且殼程試驗壓力應(yīng)大于管程試驗壓力，當(dāng)管程設(shè)計壓力大于殼程設(shè)計壓力時，為達到對管子與管板連接接頭試驗效果，需要考慮適當(dāng)提高殼程的耐壓試驗壓力，并以最高試驗壓力校核殼程各受壓元件強度，不滿足時增加壁厚，但同時要考慮增加壁厚時的經(jīng)濟性、合理性，但是個別部分的承壓狀況卻沒有得到足夠的重視。

1.3.1 管法蘭的承壓能力。在對試驗殼程水壓進行壓力提高后，就無法繼續(xù)按照通常情況進行處理，所以，也就不可以選擇殼程管法蘭應(yīng)有的承壓等級，這就使得操作產(chǎn)生一定的困難，帶有一定的危險。所以，也就有了試驗水壓比正常溫度下的壓力小1.5倍的說法。

1.3.2 管板應(yīng)具備的強度。在試驗殼程壓力和試驗管程壓力一樣的情況下，我們要對管板實施校核，這是為了保護工作人員的人身安全。在校核中，在溫度不變的前提下，把設(shè)計管程壓力調(diào)為零，并將其作為殼程壓力，最大就可以按照不帶法蘭的固定管板進行計算。

1.3.3 或按HG/T20584《鋼制化工容器制造技術(shù)條件》的附錄A、附錄B、附錄C試驗方法對殼程進行泄漏試驗。

1.4 接頭處連接的設(shè)計

圓筒經(jīng)線的半徑曲率和球形封頭、圓筒連接的環(huán)向接頭的分布是相關(guān)聯(lián)的，若其發(fā)生變換，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)等也會發(fā)生改變。有規(guī)定依照接頭的不同而分為兩種：A類為縱向承受力，B類為軸向承受力，A類的承受力是B類的兩倍之多。對于球形封頭和圓筒連接的環(huán)向接頭，可以將其半徑進行縮短，縮小封頭球形在幾何上的面積，亦或者是通過堆焊的方式將其厚度提高。這種方法下可以使該物體擁有更加良好的受力，但是不足就是使得制作成本上升，因為無折邊曲度的深度加大了，所以在這種方法實施前，要仔細(xì)的考量一下優(yōu)缺點，權(quán)衡之后再進行操作。

1.5 分氣缸的問題

設(shè)計分氣缸的問題時，要對其進、出氣口給予足夠的重視，是十分重要的，因為在這項操作中，這個問題是比較容易被人忽略的。因為這樣，所以在對分氣缸的設(shè)計中就要依據(jù)每一個詳細(xì)的施工參數(shù)對進、出氣口的距離進行不斷的調(diào)整，以確保最終得到一個最合理的距離。除此之外，掌握好環(huán)焊縫和分氣缸開口之間的長度也尤為重要，在施工中工作人員應(yīng)注意躲避焊縫的地方開孔，而且還要保證足夠的安全距離，使得局部應(yīng)力不受影響，從而達到機器正常運作，企業(yè)正常生產(chǎn)，工作人員安全工作。在進行分氣缸支架的架構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)具體安排進行合理調(diào)整，依據(jù)數(shù)字說話，不能妄下結(jié)論，最大限度上保證其安全性。

2 結(jié)語

在對壓力容器進行設(shè)計的時候，一定要對該容器的承壓性、耐溫性、抗腐蝕性和安全性能等方面給予足夠的重視，這就要求我們在設(shè)計的時候，一定要遵循科學(xué)。文章指明壓力容器的設(shè)計中，經(jīng)常被工作人員忽視的相關(guān)問題，以期提高該容器的安全性和穩(wěn)定性，最大程度上減少人為可控制的安全事故的出現(xiàn)，避免在人身、經(jīng)濟財產(chǎn)方面造成不必要的損失。

[1]柏文廣.劉宜國;淺析壓力容器開孔補強設(shè)計方法[J].化學(xué)工程與裝備，2009年11期.

[2]劉有艷，周昌玉.壓力容器接管部位的可靠性設(shè)計研究[J];壓力容器;2011年01期.

[3]GB151-1999管殼式換熱器.

[4]GB150.1-150.4-2011壓力容器.