淺談壓力容器設計及應注意的問題

（山東華昱壓力容器有限公司，濟南 250305）

摘 要：隨著開放以及商品流通的國內市場區域的生產愈來愈擴大，競爭產品的質量更為激烈。是不是準確設計、是不是合理，不但涉及到制作、檢查等環節的簡易程度，壓力容器產物的制造成本和運行用費被影響到了，而且直接關系到產品運轉的可靠性。

關鍵詞：壓力容器;設計;注意的問題

0 引言

在工業區域被廣泛運用的壓力容器，在運用經過中逐漸地產生某些影響安全效率的缺點之處。而引發這些問題的基本因素就是壓力容器的設計質量存在缺陷。從事設計的工作人員，一定要是一個精通每一方面專業知識的人才，例如說，設計人員要具體認識壓力容器的內部結構，組成材料的性質，對零部件的受力狀況實施分析，甚至對容器制造的經過實施監督以及檢驗。

1 壓力容器的特征

（1）廣泛性的運用。化學、化工石油、醫藥、冶金、機械、采礦、電力、航天航空、交通運輸等工業生產部門不但普遍運用于壓力容器，也經常可以在農村副業、民用和軍工部門見到，特別是運用最為普遍的化學石油工業，化工石油單位中的塔、釜、槽、罐沒有一個不是貯器或作為外殼設備，并且通常都是在壓力溫度下運轉，比如一個乙烯裝置年產30噸，大概有七百九十三臺設備，其中二百八十一臺是壓力容器，占了百分之三十五點四;（2）相對強的產品綜合性。在設計制造壓力容器產品經過中，需要牽涉加工機械技術、冶金技術、無損檢驗技術、防護安全技術、防腐蝕技術等等，是一種牽涉很多專業的產物，這就造成了在設計制造產品經過中一定要從幾方合作來一起完成，以產品保證質量;（3）多樣性的制造工藝。因為適用區域相對廣的壓力容器的，在非常多行業中都有所運用，像制藥、飲食、化工、冶煉、石油等等，這就導致了壓力容器種類非常多的情況，就算在一樣類別的產品中，有時也會由于特殊因素或客戶要求造成產品上存在必然差別，而不同的產品構造，引發多樣性的制造工藝。

2 壓力容器的設計辦法

2.1 設計壓力容器的要求

（1）確保滿足工藝生產。這就牽涉到TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》的需求，壓力容器的設計條件是設計委托方要書面供應的，包含操作條件，應用地和自然條件，介質組分以及特點，預期應用年限，幾何參數以及管口方位等設計要求的一定要的條件;（2）確保安全可靠。這是設計的重點，就是設計估算，強度估算。設計時不單一定要確保各個承壓元件都具備充足的強度，剛度以及穩定性，并且還要滿足不一樣工況條件下可以可靠安全的運行;（3）確保適當的經濟本錢。在現在這節能時代，適當節省能源變成每一個行業間一定要遵循的守則。設計的壓力容器的要構造盡量簡單，容易制造，重量很輕，節省材料，以把制造本錢以及維修費用降低。

2.2 分析設計

隨著增高參數的壓力容器，高強鋼的應用和近代估算以及檢驗技術的發展應用彈性失效的觀點讓很多問題非常難解決，過于過時的常規設計結果，還有很大承載潛力的是設計的結構。陳舊的彈性失效準則分析設計放棄了，則運用了彈塑性或塑性失效準，對估算應力的太嚴限制適當地放松了，許用應力值合理地提升了，但構造的安全性又嚴格地保證了。為中國的解析設計標準的JB4732-95《鋼制壓力容器一分析設計規范》，是以第3強度理論就是最大剪應力理論為基本，感覺不論處于什么應力狀態的材料，只要最大剪應力達到材料屈服時的最大剪應力值，材料就出現屈服破壞。

3 壓力容器設計要注意的問題

3.1 大開孔使用補強圈補強

容器上開孔相對大時，假如其設計壓力相對大，使用以及圓筒等厚度的補強圈常常不可以滿足等面積補強法的需求，因素是隨著開孔直徑從小變大，補強圈外徑以及內徑之比從大變小（2.0→1.6）。當開孔直徑相對大時，盡管容器殼體的有效補強區域依然為B=2d，但有所減小了補強圈外徑，這時假如占其名義厚度的比例相對大的是圓筒中承受內壓的計算厚度，就能用于補強的面積剩下沒多少了，如果這時使用以及圓筒等厚的補強圈補強，補強圈外徑和內徑之比靠近1.6，就也許不能滿足“等面積”的補強需求，想讓補強金屬盡可能接近開孔處的話就要增加補強圈的厚度。

3.2 材料的選擇

在材料一樣接近的區域內，通常能夠準許施工方以厚替代薄、以高強度鋼取代低強度鋼，但詳細要看狀況。代用需求：

（1）代用鋼材要和被代用鋼材有一樣或接近的化學因素，交貨狀態，檢測工程， 功能指標;（2）代用鋼材的強度、塑性、韌性、化學成份以及耐腐蝕性對設計條件（t，P， 介質以及構造）的適應性;（3）代用鋼材對工藝的試用性：能焊性、能鍛性、能鑄性、 能切削性和冷熱沖壓功能等，當中最關鍵的是焊接功能以及壓力加工功能。

新規范GB/T1591-94中材料已被Q345取代，對使用16MnR鋼板的群座或使用16Mn的地腳螺栓，能夠視運用的環境溫度不一樣，使用Q345-A，B，C，D，E類別中相關等級材料。

3.3 管殼程壓力問題

設計管殼程壓力所有為正壓，而且低于管程試壓壓力的是試驗殼程壓力，這時能夠運用試驗殼程壓力把管程壓力的數值執行設計提高。運用這方法之后，很多設計人員知道提高殼程試驗壓力之后，需要校核圓筒在試驗水壓情況下的周向應力，常常疏忽了別的受壓元件的構造以及強度。

（1）管板具備的強度。試驗殼程壓力提高到試驗管程壓力的等級，為了確保可靠安全性，要校核管板。校核經過中，作為殼程壓力的是設計管程壓力，而且設計管程壓力數值為零，在沒有溫差的情況下，模型的計算能夠依據不帶法蘭的固定管板實施;（2）管法蘭具備的壓力等級試驗殼程水壓的壓力提高之后，假如仍然依據平常操作狀況選擇殼程管法蘭具備的等級壓力，將會對之后的正常運行出現不利的影響。要依據對應的規定規范，試驗水壓的壓力只要小于規定溫度狀況下沒有工作沖擊壓力的1.5倍就可以。

4 結論

總之，在壓力容器設計時，都要依照相關的國家標準以及規范的最新版本。隨便哪個步驟出了問題，最后壓力容器的質量都會被影響，為了把設計壓力容器的質量提高，在設計經過中為了防止出現錯誤，對某些溶液忽視的問題一定要引起足夠的關注。

參考文獻：

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