壓力容器設(shè)計對制造檢驗的影響

種法賀,昝玉超（山東明潤特種裝備有限公司,山東　棗莊　277100）

壓力容器設(shè)計對制造檢驗的影響

種法賀,昝玉超
（山東明潤特種裝備有限公司,山東棗莊277100）

摘要：壓力容器在實際設(shè)計的過程中要嚴格按照國家的相關(guān)標準進行，標準上注明了壓力容器設(shè)計的規(guī)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(shè)計也會影響到制造和檢驗環(huán)節(jié)的難度大小和制造生產(chǎn)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(shè)計要求入手，通過研究壓力容器的設(shè)計方式，來具體分析壓力容器設(shè)計中出現(xiàn)的問題和對制造檢驗的影響。

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計；制造檢驗

0　前言

壓力容器是由金屬以及非金屬組成的，通常盛裝的物質(zhì)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(nèi)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(dǎo)致安全事故的潛在條件，所以在設(shè)計時要嚴格保證符合設(shè)計的標準，防止由于設(shè)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(shè)計要求

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

1.1設(shè)計要安全可靠

在對設(shè)備進行設(shè)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(guī)格。同時在實際的化工生產(chǎn)中化工產(chǎn)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(chǎn)生爆炸這一因素，防止壓力容器受到破壞引起火災(zāi)或者是爆炸的現(xiàn)象。

1.2設(shè)計要為使用和維修提供便利

我們要盡可能得保證設(shè)備有一個較為合理的使用年限，紡織設(shè)備過早地超出使用壽命。所以設(shè)計時要綜合考慮化工原料的腐蝕對設(shè)備使用壽命的影響，防止由于過度的腐蝕而導(dǎo)致設(shè)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(shè)備的頂蓋在設(shè)計時可以設(shè)計能夠快拆的密封結(jié)構(gòu)，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(shè)計要保證盡量減少成本

設(shè)計壓力容器是還要考慮產(chǎn)品的成本問題，要盡量減少產(chǎn)品的設(shè)計成本和制造檢驗的成本。同時結(jié)合設(shè)備的安全性我們盡量保證設(shè)計的設(shè)備是結(jié)構(gòu)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(shè)計方法

壓力容器的設(shè)計方式有兩種，分別是常規(guī)設(shè)計方式和分析設(shè)計方式。

2.1常規(guī)設(shè)計方式

我們所使用的常規(guī)設(shè)計是按照彈性失效準則來進行設(shè)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(yīng)力點時就會變成塑性狀態(tài)，失去本身的彈性。通過應(yīng)力分析法我們在進行壓力容器設(shè)計時要排除局部應(yīng)力、交變載荷、邊緣應(yīng)力和熱應(yīng)力對設(shè)計的影響，根據(jù)板殼薄膜理論結(jié)合材料力學(xué)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(yīng)力使用相同的許用應(yīng)力值最為計算基礎(chǔ)；,同時使用較高的安全系數(shù)來保證我們設(shè)計的安全性，也為應(yīng)力分析做了一定的補充。

2.2分析設(shè)計

分析設(shè)計相比于常規(guī)設(shè)計來說，更加的嚴密和科學(xué)，有一定的專業(yè)性。分析設(shè)計產(chǎn)生的主要背景是現(xiàn)代社會對壓力容器參數(shù)的要求增高，在設(shè)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(guī)設(shè)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(xiàn)代壓力容器的使用和發(fā)展過程中，我們開始用新的設(shè)計理念和失效觀點來進行設(shè)計的分析。分析設(shè)計不再使用彈性失效準則，通過適應(yīng)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(yīng)力計算，可以在一定的程度上保證結(jié)構(gòu)安全性的同時提高許用應(yīng)力值。我國有一套較為嚴格的分析設(shè)計標準是JB4732這里面詳細的闡明了鋼制壓力容器的設(shè)計規(guī)范，強調(diào)以最大剪應(yīng)力理論作為實際的設(shè)計準則，這也就是說不論我們使用的材料應(yīng)力狀態(tài)達到什么程度，最大剪應(yīng)力是指在材料屈服時的相對應(yīng)力值，只要達到這個應(yīng)力值材料相應(yīng)的就會進行屈服和損壞。我們經(jīng)常使用的設(shè)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(shè)計準則等。

3　壓力容器的設(shè)計對制造檢驗的影響

我們以壓力容器的設(shè)計為例進行分析，經(jīng)過熱處理的鋼板經(jīng)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(fù)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(shè)計者在進行設(shè)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(shè)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(shè)計者再設(shè)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(fā)現(xiàn)在非低溫容器的長度及比例的局部檢測時，很多設(shè)計容器不能按照設(shè)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(xiàn)象發(fā)，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(shè)計者要保證在進行焊縫設(shè)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。

4　結(jié)束語

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，在實際的壓力容器設(shè)計中一定要按照相關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行操作，壓力容器的設(shè)計關(guān)系到很多方面，這就要求設(shè)計者不僅把滿足設(shè)計目標最為主要的設(shè)計方向，還要兼顧到選擇較為安全可靠的利于使用和維修檢測的設(shè)計方案，讓設(shè)計和制造檢驗結(jié)合起來，保證設(shè)計是真正的利于制造和檢驗以及日后的生產(chǎn)和工作。

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