压力容器设计计算的相关误区

2017-03-04李中北京航天试验技术研究所北京100074

化工管理 2017年2期

李中(北京航天试验技术研究所,北京 100074)

压力容器设计计算的相关误区

李中(北京航天试验技术研究所,北京 100074)

压力容器在具体设计的过程中涉及到焊接、材料、力学和热处理等多个学科的知识。压力容器设计需要遵循相关的标准，而且也应该严格按照国家制定的规范和标准进行设计。只有进行了正确的设计和计算才能使压力容器的质量得到有效保障，减少使用过程中的安全隐患。本文笔者将详细分析在压力容器设计计算过程中存在的相关误区，旨在为更好的设计应用奠定基础。

压力容器；设计计算；相关误区

压力容器属于特种设备，与人们的财产安全和生命安全息息相关。其设计的标准依据为GB 150。计算软件为SW6，对压力容器中的各种元件进行相关的计算。压力容器设计计算对于之后的投入应用意义重大，是其安全应用的保障，所以在进行压力容器设计之前需要理解相关的设计标准。如果在设计时对设计标准存在一定的认知误区，将会直接对设备安全产生不利影响，因此必须提高重视度。现在将压力容器设计计算过程中常遇到的几个误区进行阐述，希望能够引起设计人员的重视，减少类似错误的发生。

1 压力容器及其设计相关内容阐释

压力容器当前被广泛应用在很多领域，这主要是因为其具备了比较好的密闭保存功能和承载压力的能力[1]。尤其是在军工部门、科研部门和能源行业等，压力容器所发挥的作用十分重要。当前在市场上所应用的压力容器大多是由六个部分构成，包含支座、接管、开孔、密封元件、法兰、封头以及容器筒体等。这是最为基本的构造，一部分的压力容器根据其具体应用领域的不同会增添一些不同种类的内部元件。

压力容器在具体的应用过程中是需要处于承压和密封的工作状态，因此如果设计出现缺陷或者是操作过程出现失误将会增加起火、爆炸的风险，对人们的生命安全和生产安全产生重大威胁，所以在设计和计算的过程中必须要严格按照标准进行设计。在具体设计的过程中需要对压力容器中各个元部件的强度进行测量，并根据所得数据进行分析，使压力容器的可靠性和安全性得到有效提高。

2 压力容器设计计算过程中出现的常见误区

2.1 人孔盖开孔时误区表现

在压力容器设计的过程中经常需要面对人孔盖上开孔现象，若遇到此种问题不及时进行加强处理，会对后期的安全生产形成潜在威胁。在一些大型储罐或者是埋地油罐中比较常发生这种现象。比如某个设计单位在进行储罐的水压试验时，人孔盖开孔处出现了十分严重的变形，造成了较为严重的泄漏事故。这种事故产生的原因就是未对人孔盖开孔形成足够的认识，因此在设计过程中避免不重视人孔盖开孔处变形现象的发生，减少安全事故。

2.2 标准压力法兰强度计算时误区表现

根据我国关于压力容器设计的相关标准规定，如果选用的法兰为JB/T4700-4707时，不需要进行法兰强度计算。法兰锥径小端的有效厚度会受到腐蚀余量的直接影响，而这个位置又是法兰最大应力的发生处。所以如果腐蚀余量大于规定的相关标准时，需要校准计算法兰，如果法兰无法满足要求要重新调整法兰，使其满足设计的具体要求。另外关于法兰容易被忽视的问题是法兰焊接过程中所遵循的标准。相关规定显示：对于长颈法兰而言，若工作压力≧0.8倍标准规定的最大应力时需要对圆筒和法兰对接焊缝开展100%的超声检测或者射线检测[2]。如果容器图样对容器的相关检测没有满足上述标准，需要在设计的图样中将其标注出来。之所以要对法兰焊缝进行检测主要是因为圆筒和法兰之间焊缝的应力水平十分高，对法兰的强度有很大影响，其好坏甚至直接决定法兰强度。如果对压力容器设计的要求比较高的话需要对其进行100%的检测。

2.3 开孔补强计算时误区

开孔补强计算的过程中所出现的误区主要是将实际外伸长度误认为其带管法兰的长度。如果此种情况出现之后未进行及时的补救将会造成极其严重的后果。开孔补强计算过程中采用的正确的方法是：需要将接管的实际外伸长度看做是具有同样效能的补强面积所需要的接管伸长度，设计者在实际设计时往往会将其当成为有着密封作用的法兰高度内含的程度。在检测时这种失误所引起的结果并不明显，可能会通过，但是在实际设计时就会导致补墙面积出现相应的偏差，为后期带来不少困境。

2.4 椭圆形封头焊接接头系数取值误区表现

根据压力容器设计相关标准规定，椭圆形封头的拼接焊缝进行100%的检测。所以很多设计师在实际设计时就会在封头厚度计算的公式中将焊接接头的系数直接定位1.0，这实际上并不正确，导致这种错误出现的原因是，标准中有这样一句话：“检测的长度可将其计入局部检测的长度之中”。所以在这种情况之下，就算是100%的RT，合格的级别并不是一致的，焊接接头的系数需要取总体容器的数值。比如一容器焊缝为双面焊接对接接头，按规定进行20%的射线检测，在应用计算公式时接头的系数并不是1而是0.85，若是整板成型的封头系数可以直接取1.所以设计师在设计封头焊接系数是要根据实际情况进行界定。