壓力容器設計若干技術問題解析

朱旭晨 馬鵬 吳晨

摘要：我國對壓力容器的設計有著嚴格的規(guī)定要求。這些規(guī)定要求覆蓋面廣泛，從整體設計方面考慮。容器設計者需要嚴格遵守技術規(guī)定并結(jié)合實際需求，在深刻領悟的基礎上靈活運用，達到壓力容器設計合理，符合需求的目的，避免陷入不必要技術誤區(qū)，引起設計矛盾。

關鍵詞：壓力容器;技術問題

前言：

壓力容器設計技術設計近幾年發(fā)展迅速，創(chuàng)造出了輝煌的成果，但是也不可避免的產(chǎn)生了一些與技術相關的問題，導致不符合設計需求問題出現(xiàn)，有可能會造成生產(chǎn)廠家花費成本增加，造成人力物力浪費，甚至給安全生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。 本文從理論和實際經(jīng)驗出發(fā)，研究壓力容器設計中存在的問題，并科學合理分析提出相應的解決措施。致力于提高壓力容器設計的安全性能和實用性能，促進壓力容器生產(chǎn)技術進一步發(fā)展完善。

一.壓力容器的發(fā)展現(xiàn)狀

壓力容器主要用來承載氣體和液體，它的安全性能指標相對較高。在生產(chǎn)指導中有很多的不可控因素，所以要提高壓力容器的安全性能。壓力容器的相關科學技術隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷進步，在設計理念和設計要求上都形成了系統(tǒng)化的標準，對設計生產(chǎn)人員有指導作用。但是理論和實踐的差異性導致技術人員在實際操作過程中可能會對核心技術理念理解不到位，導致操作失誤。壓力容器的技術問題是當前壓力容器設計中存在的主要問題，合理解決相關技術問題會促進壓力設計迅速平穩(wěn)發(fā)展。

二. 重要參數(shù)確定

21世紀中國與世界互聯(lián)互通，世界一體化趨勢勢不可擋，各種產(chǎn)品的競爭更加激烈，因此對產(chǎn)品的技術指標提出了更加嚴格的要求。壓力容器設計參數(shù)在不同的產(chǎn)品設計要求中各有差異，會影響材料的選擇和產(chǎn)品的加工制造過程等等環(huán)節(jié)。如果參數(shù)選擇出現(xiàn)失誤，會使技術陷入誤解，影響壓力容器生產(chǎn)性能。

1.腐蝕裕量

腐蝕裕量是評定壓力容器性能的重要參數(shù)，它是由介質(zhì)對容器的腐蝕速度和容器的預計使用年限確定的。但我國對此沒有具體規(guī)定，沒有確切的指標規(guī)范壓力容器的腐蝕裕量，都是由產(chǎn)品的設計者估算預計的。這樣對產(chǎn)品的成本選取方面帶來不便，也可能會對安全生產(chǎn)造成威脅。我國應該制定統(tǒng)一精確的標準，以便設計人員明確腐蝕速率。例如我國接管產(chǎn)品的腐蝕裕量的界定就存在著很大的分歧，有的設計生產(chǎn)者把容器殼體的腐蝕裕量作為接管整體的腐蝕裕量，有的則把容器殼體1/2的腐蝕裕量當做接管的整體腐蝕裕量，兩者的腐蝕裕量存在明顯差異。

三.壓力容器中主要存在的技術問題

1.開孔補強問題

開孔補強是壓力容器設計中最常見到的問題。相同厚度的圓筒補強圈常常遇到容器上開孔較大時，無法在相同面積下進行壓力較大的補強要求。補強圈內(nèi)外半徑比例會隨著開孔直徑變化而變化，當開孔直徑達到一定的限度時，容器的外殼體的補強范圍保持穩(wěn)定，不會再跟隨開孔直徑發(fā)生變化，但是補強圈的外徑會接著跟隨開孔直徑減小，圓筒承受的內(nèi)壓厚度隨之增大，補強的可用面積減小，這時如果不根據(jù)實際情況合理的增加補強圈的厚度，就不能達到補強圈同等面積的要求。在生活情景中，管箱上的開孔需要計算開孔補強。但是因為管箱長度的限制，無法達到補強標準。目前的工藝技術水平也沒有辦法增加管箱長度，這時就必須增加補強圈。如果在生產(chǎn)設計上沒有嚴密考慮，可能會忽視補強圈的問題，造成設計上的漏洞。

2.耐壓性實驗的免除

耐壓性實驗主要是對產(chǎn)品的耐壓性進行測試。他是相關壓力容器制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)，耐壓性實驗過關則表示壓力容器的質(zhì)量和安全有所保障。但是如果是現(xiàn)場焊接的大型壓力容器，因為完全不具備做壓力容器的條件，所以可以獲得耐壓實驗的免除權。但是制造廠生產(chǎn)的大部分壓力容器都必須進行耐壓性測試，否則可能會造成安全危險。對于無法進行耐壓實驗的壓力容器，要在滿足設計者和使用者需求的基礎上。提高壓力容器材料的質(zhì)量選擇，生產(chǎn)制造過程中避免幾何不連續(xù)現(xiàn)象，盡量使用全焊接頭。測試是否免除是設計生產(chǎn)者必須重點考慮的問題，如果免除后也必須要進行相應的補救措施，不能對安全問題置之不管。

3.壓力容器焊接技術規(guī)范性

壓力容器的焊接技術直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。不規(guī)范的焊接技術會導致壓力容器出現(xiàn)裂縫，介質(zhì)中的有害氣體可能會威脅技術人員的生命健康，漏氣，殘渣等問題的出現(xiàn)會導致壓力容器使用效率明顯下降。不完善的焊接技術還會導致截面面積不均等，壓力容器受力均勻，氣體或者液體在壓力容器空間收縮作用下產(chǎn)生變形，影響使用效果。所以設計人員必須根據(jù)實際需求，選擇合理的焊接技術，并且在焊接過程中規(guī)范操作步驟，及時觀察焊接面的切割情況，避免出現(xiàn)焊接口咬邊現(xiàn)象，提高壓力容器產(chǎn)品性能。

4.管殼程壓力標準問題

如果出去管殼式換熱器管程壓力高于殼程壓力的情況，應當提高殼程試驗壓力達到與管程壓力相適應的水平，然后校核圓筒在試驗水壓下進行壓力測試。但是試驗殼程水壓的壓力提升之后，依據(jù)管法都的壓力等級，也應該相應的升高其壓力標準。所以進行試驗水壓時，必須根據(jù)相對應的等級壓力標準，控制試驗水壓的壓力小于無溫度情況下沖擊壓力的1.5倍，這樣壓力容器的安全性能就能得到保障。

5.塔體內(nèi)外壓計算

因為地震，風速等對塔體作用在塔體中產(chǎn)生的彎矩不同，從上而下呈現(xiàn)依次減少的趨勢，所以塔體壁厚度自上而下也逐漸變薄。技術人員一般都是以塔體不同段的下端截面為標準，計算出此段截面的組合應受力。當塔體加入真空設計方案時，需要根據(jù)位置和塔體自身的實際條件，分段確定外壓加圈層，并根據(jù)塔體厚度和加圈層分段長度求出危險截面穩(wěn)定性，應當避免出現(xiàn)使用塔體壁厚度長度作為剛性支撐條件情況出現(xiàn)。

結(jié)束語：壓力容器在各行各業(yè)中使用都比較廣泛，它的質(zhì)量要求是我們必須重點關注的問題，提高壓力容器技術設計可以有效保障壓力容器的安全性能。設計人員要在滿足各行各業(yè)不同需求的基礎上保證壓力容器的質(zhì)量達標，為此技術人員要努力學習技術知識，并且提高自身的職業(yè)素質(zhì)，及時交流溝通，靈活聯(lián)系生活實際優(yōu)化壓力容器的產(chǎn)品性能

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