朱杰

摘要：本文一開始通過初步的介紹對壓力容器設計的重要性進行了相應的描述，然后根據(jù)具體情況對壓力容器設計中容易出現(xiàn)的問題做了闡述，最后詳細的分析了加強壓力容器設計措施。

關鍵詞：壓力容器;設計;技術問題

前言

隨著時代的不斷發(fā)展，對壓力容器施工的要求也越來越高，這就要求壓力容器設計必須加強專業(yè)技能的研討，并努力設計水平，為壓力容器的質量提供有力的保障。

1.壓力容器設計的重要性

近些年來，伴隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國的壓力容器已逐漸被廣泛使用于各個經濟領域中，尤其是壓力容器在化工、石油等經濟領域中的使用最為廣泛，約占整個系統(tǒng)的62%。在設計壓力容器時，其質量的優(yōu)劣與整套設備的先進性、可靠性以及安全性等存在密切關系，能直接影響著整個國民經濟以及人民的生命財產安全。設計作為一項較強的綜合型的工作，對設計人員提出更高的要求，設計人員需要具備豐富的專業(yè)知識及技能。比如，熟練掌握壓力容器的組織結構、材料性能、零件的受力情況以及容器的制造、檢驗等方面。目前，設計是一項畫圖電腦化以及計算電算化的結合體，設計人員通常借助電算工具進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，缺乏熟練掌握壓力容器的設計指標，并未確認容器輸入數(shù)據(jù)的正確與否，僅側重于結果，忽視了其的計算過程，進而易于出現(xiàn)錯誤的結論以及存在一定的安全隱患，這嚴重影響著壓力容器的安全使用，需要引以為視。

2.壓力容器設計中容易出現(xiàn)的問題

2.1總體結構設計中局部應力問題

封頭和筒體連接時，筒體的幾何連續(xù)結構破壞，會出現(xiàn)不連續(xù)應力。容器接管開孔與容器筒體連接破壞了筒體內薄膜應力分布，也會產生不連續(xù)應力和應力集中。容器在受到各種局部機械載荷時，容器筒體上產生疊加局部應力，目前沒有統(tǒng)一解決方法，但是設計中要予以考慮。

2.2容器設計中的結構設計問題，

常常是壓力引起的應力，多數(shù)是局部彎曲應力，嚴重時回到石局部變形?？傮w結構的幾何不連續(xù)而產生的不連續(xù)性，由于容器設計需要滿足各種功能性，對原本結構有破壞，會產生不連續(xù)應力。應力集中，在機構中，會存在應力集中情況。

2.3設備材料選取

在選材時，不考慮實際需求，直選最好的情況時有發(fā)生。由于壓力容器在制作中設計開孔焊接等等制造工藝，在設計時要對材料的制造性能進行設計上的考量。譬如鋼材，鑄鐵類焊接性能差，脆性高，要對其減少焊接結構設計。

3.開孔及補強設計

3.1開孔不合理，應力過于集中

原本容器開孔接管后在應力分布和強度方面就會：破壞原有應力分布，并導致應力集中;接管處容器殼體與接管結構形成結構不連續(xù)應力;尤其在容器與接管在拐角處，應力集中明顯。

3.2忽視開孔補強的作用

當開孔并伴有接管時，若開孔開的很小，并且滿足GB150規(guī)定的不另行補強的最大開孔直徑，可不必補償處理。

3.3臥式容器支座設計問題

3.3.1臥式容器的鞍座結構設計和載荷分析

鞍座結構對臥式容器起到支撐作用，此外通過滾動支座可以滿足容器的一定膨脹變化。由于過多的支座的水平支撐性能很難保證。

3.3.2對于筒體應力的計算與校核

臥式容器除了考慮操作壓力引起的薄膜應力外，還要考慮容器質量導致的筒體橫截面積上的縱向彎矩和剪切力。

3.4容器設計中的結構設計問題

壓力容器結構設計涉及工藝、選材等等，對于承壓容器，結構設計中應力和強度的處理顯得尤為重要，在設計中要針對具體設計容器具體結構設計。

4.加強壓力容器設計措施

4.1開孔補強

利用補強圈進行補強。容器上開較大孔時，假如設計壓力較大時，利用同等厚度的圓筒補強圈通常無法達到在相同面積下補強方法的要求，伴隨著由小變大的開孔直徑，補強圈的內外徑比例也會由小變大。當開孔直徑比較大時，容器殼體補強范圍不會變化，但是補強圈減小了外徑，此時圓筒所承受的內壓厚度在計算厚度中的比例較大，補強的可用面積則極小，不能達到補強同等面積的要求，這時應適當加大補強圈的厚度促使補強金屬盡量接近開孔位置。換熱器管箱設計的補強。當換熱器管箱上的開孔需計算開孔補強時，有時會由于管箱長度不夠，無法達到補強所要求的范圍，而工藝限制又無法增加管箱的長度，所以即便設計了補強圈，但是其效果不能真正達到要求，假如沒有根據(jù)比例畫圖，就非常容易忽視這個問題。

4.2管殼程壓力

當管殼式換熱器管程壓力高于殼程壓力時，大部分設計人員都知道提高殼程試驗壓力與管程相等，然后需要校核圓筒在試驗水壓狀況下的周向應力。管法蘭都具有壓力等級，試驗殼程水壓的壓力提升以后，假如依然根據(jù)正常操作情況選擇殼程管法蘭具有的等級壓力，將會對以后的正常運行產生不利的影響。應當根據(jù)對應的規(guī)定標準，試驗水壓的壓力只需小于規(guī)定溫度情況下無工作沖擊壓力的1.5倍就行。同時管板，應校核其強度。試驗殼程壓力提升至試驗管程壓力的等級，為了保證可靠安全性。校核過程中，將設計管程壓力作為殼程的壓力，并且設計管程壓力數(shù)值為零，在沒有溫差的狀況下，模型的計算可以根據(jù)不帶法蘭的固定管板實行。

4.3換熱器的結構

固定管板式換熱器拉桿固定端的設置。設計過程中應當充分考慮組裝管束、振動管束、擋板結構防沖以及固定方式等系列問題。當換熱器具有比較小的直徑時，焊接殼體與防沖板，可利用明穿工藝。設置的拉桿固定端應當在離殼程介質進口較遠的另一端管板上;當換熱器具有較大的直徑時，焊接殼體與防沖板，允許管束使用暗穿工藝，設計的拉桿固定端應當在離殼程介質進口較近的一端管板上;當在管束上固定防沖板或者利用導流筒結構時，設置的拉桿固定端應當在離殼程介質進口較近的一段管板上;當布置立式換熱器時，在符合組裝要求的基礎上，拉桿的固定端最好設置在上管板上。

5.結束語

壓力容器設計在壓力容器的施工中有著重要的作用。在壓力容器施工的過程中，如果設計得不到充分保障，存在潛在隱患，那么，對壓力容器的質量會產生很大的影響。

參考文獻：

[1]申長吉.壓力容器設計過程中常見的問題分析[J].自動化應用，2011（6）.

[2]馬炳賢.壓力容器設計若干技術問題解析[J].硫磷設計與粉體工程，2011（6）.

[3]曹志強，劉國新，劉柏序.從壓力容器設計談新版GB150安全系數(shù)的變化[J].石油和化工設備，2011（9）.

[4]沈建萍.多種無損檢測技術在壓力容器制造與維修中的應用分析[J].化學工程與裝備，2011.