压力容器设计若干技术问题解析

2016-03-13张国杰赵振远山东国信工业设备有限公司济南昌圣达化工设备有限公司山东济南50000

化工管理 2016年9期

张国杰　赵振远(山东国信工业设备有限公司;济南昌圣达化工设备有限公司,山东济南 50000)

压力容器设计若干技术问题解析

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(1山东国信工业设备有限公司;2济南昌圣达化工设备有限公司,山东济南 250000)

随着科学技术的不断发展，压力容器设计技术也在蓬勃发展的状态下。当前，压力容器设计方面即使是在目前技术如此发达的情况下，也会出现一些问题。而由这些问题所带来的影响，也使压力容器在设计方面经常会出现一些结构不合理或者是使用技术不合理的现象。这些问题不仅会给生产厂家带来一些不必要的经济损失，也使设计出来的压力容器面临着严峻的安全挑战。本文基于笔者多年的从业经验，分析一下压力容器设计方面的若干问题。

压力容器；设计问题；解决措施

随着社会经济的不断发展，我国与国际间的接触越来越频繁，在市场方面也逐渐与国外形成竞争。因此，为了让我国的产品成功的走向国际，让我国的企业能够跻身于外国市场，提高产品的标准化设计，增强产品的竞争能力是一个重要途径。对于压力容器产品来说也不例外，提高其设计水平，进而提高该产品的竞争能力，才能使这个产业不断发展。但是，就目前的情况来看，许多企业所生产的压力容器在设计方面都出现了一些技术性的错误。

1　一些比较重要的技术参数的确定

在压力容器的设计过程中，会涉及到许多的设计参数，并且一个设计参数在不同的设计规定中的含义都会有所不同。因此，在设计过程中理解到正确的参数含义以及正确的选择技术参数，将会对压力容器的各方面形成非常大的影响。在众多技术参数中，笔者主要选取了其中两个重要的技术参数来进行解析。

1.1腐蚀裕量。在正常情况下，压力容器的腐蚀裕量主要就是根据两种情况来进行确定的：该设备的预设使用时长以及介质对压力容器的腐蚀速率。但是，目前压力容器生产的零件设备许多都没有确切的给出材料的被腐蚀速率，在这样的情况下，设计者也就很难知道使用材料的准确腐蚀裕量，一般的做法就是设计人员进行简单粗略的估计，然后大致的给出材料的腐蚀裕量。然而这样做所带来的问题并不小，因为容器的腐蚀裕量不够准确，所选择的材料自然存在差异，这样就会直接影响到压力容器的生产成本以及安全性能。

要解决这样的问题，就需要材料的生产厂家提供给设计者材料准确一致的腐蚀速率，不同性质的材料区别处理，从而保证使用材料的准确，减少厂家的不必要经济损失，提高产品的安全性能。

1.2焊接结构。在焊接结构方面出现的问题主要就是在球形接头与圆筒链接这一过程当中，主要原因就是在进行环向连接时，圆筒的经线半径曲率出现了变化，导致焊接结构设计出现问题。从焊接结构的分类来看，这种环向结构在规定中属于A类，也就是纵向承受应力的焊接接头。虽然这是规定，但是在压力容器的实际设计过程中这个规定与实际之间却存在一些差异。

在实际的设计过程中要解决这一类的焊接结构问题，对封头球形来说，可以利用的方法是削边筒体端步法，简单来说就是把半球球壳的一端进行削薄处理，再将封头球形几何图形上面的筒体部分进行削薄处理，最后再进行局部的加厚处理。这种方法能够有效地提高焊接接头的承受应力，提高使用寿命。不过，这种方法也存在一定的缺陷，这样做会提高压力容器的生产成本，因此，在实际操作过程中还有待考虑。

2　平盖接管开孔补强直径的计算问题

在对压力容器进行设计的过程中，设计者都会在压力容器的平盖上设计圆孔。但是在平盖自身特点的影响下，平盖上开设的圆孔会受到双向拉伸的作用，甚至是在开孔边缘所集中起来的应力能够达到两倍的基本应力。而为了让这些应力尽量减小、集中，通常都会采用开孔补强措施，也就是外部加强元件或者是提高平盖的厚度。在进行补强的设计过程中，影响其参数计算的最主要因素就是平盖开孔的直径大小，这是因为平盖接管一般情况下都采用内插管与平盖双侧焊接这一结构，进而使得补强计算的直接因素成为开孔的直径大小。

在压力容器的设计过程中，平盖与接管之间的焊接结构主要是两种结构特征，一是全焊透结构，二就是非焊透结构。对于前者来说，在计算补强时介于平盖与接管已经成为一个整体，所运用的平盖开孔直径应当是接管内径和两倍厚度附加量的和。而对于后者来说，所运用的平盖开孔直径应当是接管外径加上两倍间隙的和。然而在实际设计过程中，设计者往往会忽略平盖与接管之间的焊接特征，即使是全焊透结构，在进行补强计算时仍旧运用非焊透结构的平盖开孔直径。可想而知，这样所计算出来的补强结果存在较大误差，平盖的厚度量减小，造成压力容器的安全性能存在不足。

3　耐压试验的免除问题

一般情况下，进行耐压试验免除的对象是那些现场进行组件焊接的大型压力容器，因为这样的大型压力容器设计不能进行压力试验，类似于不能承受液压试验过程中的水的重量的压力容器。作为检测压力容器安全性能以及产品质量的试验之一，耐压试验具有重要的决定意义，然而有一部分的设计工作者在设计中却认为对于特殊的压力容器并不需要进行耐压试验。导致在特殊压力容器的设计过程中经常出现问题。

在进行免耐压试验的特殊类压力容器设计时，为了保证这一类压力容器的质量以及安全性能，设计过程中一定要注意使用材料的性质，包括力学性能以及化学成分，还要注意提高压力容器在超压泄放方面的能力，尽可能的采用全焊接头。