压力容器设计对制造检验的影响

王瑞

【摘要】压力容器在实际设计的过程中要严格按照国家的相关标准进行，标准上注明了压力容器设计的规范和要求，对以后使用压力容器的效果有很大的影响。压力容器的设计也会影响到制造和检验环节的难度大小和制造生产的费用多少，以及压力容器在实际操作中运行的可靠程度。本文主要从压力容器的设计要求入手，通过研究压力容器的设计方式，来具体分析压力容器设计中出现的问题和对制造检验的影响。

【关键词】压力容器；设计；制造检验

引言

压力容器是由金属以及非金属组成的，通常盛装的物质大多为液体或者是气体的一种承载压力的密闭容器。压力容器在内外部形成压力差，这种压力差是压力容器最重要的特点，也是很容易导致安全事故的潜在条件，所以在设计时要严格保证符合设计的标准，防止由于设计过程的不合理而形象到压力容器的制造和检验以及实际的使用。

1压力容器的设计要求

压力容器主要应用于石油化学的生产过程中，这对压力容器的要求是非常高的，设备要保证能够在高温和高压下稳定工作，要保证在不同的介质条件下不被腐蚀，满足较为严苛的工作条件和材料适应性以及高强度的工作强度等。

1.1设计要安全可靠

在对设备进行设计时要综合考虑压力容器的工艺承担压力和温度的范围，保证满足工艺的需求的规格。同时在实际的化工生产中化工产品往往带有一定程度的腐蚀性，有的甚至含有毒性，这就要求压力容器具备一定的抗腐蚀能力，容器的厚度和容积都是要进行考虑的条件，要考虑到压力积累会产生爆炸这一因素，防止压力容器受到破坏引起火灾或者是爆炸的现象。

1.2设计要为使用和维修提供便利

我们要尽可能得保证设备有一个较为合理的使用年限，纺织设备过早地超出使用寿命。所以设计时要综合考虑化工原料的腐蚀对设备使用寿命的影响，防止由于过度的腐蚀而导致设备过早地报废。同时也要考虑到在制造和检验以及使用和维修的便利性。比如说设备的顶盖在设计时可以设计能够快拆的密封结构，尽量避免使用链条进行螺旋连接，这也能降低制造和检验的难度。

1.3设计要保证尽量减少成本

设计压力容器是还要考虑产品的成本问题，要尽量减少产品的设计成本和制造检验的成本。同时结合设备的安全性我们尽量保证设计的设备是结构简单的，已与制造和检验的，能够及时进行缺陷检查和修补的压力容器。

2压力容器的设计方法

压力容器的设计方式有两种，分别是常规设计方式和分析设计方式。

2.1常规设计方式

我们所使用的常规设计是按照弹性失效准则来进行设计的，准则的原理是所有的压力容器都有一定的屈服极限，当容器达到这一最大应力点时就会变成塑性状态，失去本身的弹性。通过应力分析法我们在进行压力容器设计时要排除局部应力、交变载荷、边缘应力和热应力对设计的影响，根据板壳薄膜理论结合材料力学及进行最大承受强度的简化计算，不考虑等，我们的计算中将各种应力使用相同的许用应力值最为计算基础；，同时使用较高的安全系数来保证我们设计的安全性，也为应力分析做了一定的补充。

2.2分析设计

分析设计相比于常规设计来说，更加的严密和科学，有一定的专业性。分析设计产生的主要背景是现代社会对压力容器参数的要求增高，在设计中引入高强钢和使用弹性失效的简单计算遇到的难度较大，同时常规设计不能保证压力容器的高强度要求和也不能保证压力容器的较大承载能力。在现代压力容器的使用和发展过程中，我们开始用新的设计理念和失效观点来进行设计的分析。分析设计不再使用弹性失效准则，通过适应更加高端的弹塑性甚至是塑性失效准则，不在过于注重进行应力计算，可以在一定的程度上保证结构安全性的同时提高许用应力值。我国有一套较为严格的分析设计标准是JB4732这里面详细的阐明了钢制压力容器的设计规范，强调以最大剪应力理论作为实际的设计准则，这也就是说不论我们使用的材料应力状态达到什么程度，最大剪应力是指在材料屈服时的相对应力值，只要达到这个应力值材料相应的就会进行屈服和损坏。我们经常使用的设计准则还有很多失效准则，不仅仅包括弹性及塑性失效准则，还有可靠性设计准则等。

3压力容器的设计对制造检验的影响

我们以压力容器的设计为例进行分析，经过热处理的钢板经过冷成型作用的受压元件如果符合一定的条件就要在之后进行热处理恢复材料性能。要求的标准是：在成形前厚度大于16毫米的碳钢或者是低合金钢，这些压力容器很多的设计者在进行设备筒体准备成形的过程中没有考虑到这点，从而使得他们设计的碳钢没有满足GB150.4211中的要求，使得低合金钢和碳素钢钢板的焊接接头厚度实际进行焊后热处理的32毫米厚度，同时如果厚度再16毫米和30毫米之间的钢板同时不能满足筒体成形热处理和焊后热处理要求。所以設计者再设计碳素钢和低合金钢钢板的成形热处理是要注意满足国标的要求。

在检测时，我们发现在非低温容器的长度及比例的局部检测时，很多设计容器不能按照设计图样的要求，比如说检测长度要大于焊接接头的五分之一同时在250毫米以上的要求。我们要保证垫板焊缝满足国标153.3的要求，减少接管的现象发，同时开孔中心之间的最短长度要满足等于开孔直径焊接接头的全检测；同时设计者要保证在进行焊缝设计时避免焊缝覆盖，这就是说要做到开孔和焊缝保持一定的安全距离。