壓力容器的設(shè)計(jì)相關(guān)問題的探究

1、<p>　　壓力容器的設(shè)計(jì)相關(guān)問題的探究</p><p>　　摘要：近些年來，工業(yè)化的加速發(fā)展，使得壓力容器被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。壓力容器的廣泛應(yīng)用同時(shí)也進(jìn)一步推動(dòng)了工業(yè)化的發(fā)展。本文就壓力容器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，著重分析研究壓力容器設(shè)計(jì)中易被忽略的問題。以此來不斷地精益求精完善壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量，使其更好地服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力容器，設(shè)計(jì) ,問

2、題研究 </p><p>　　Abstract: In recent years, accelerated development of industrialization, the pressure vessel is widely used in various industrial fields. Widely used in pressure vessel and further promote the

3、development of industrialization. This paper studies the design of pressure vessels, emphatically analyzes the easily neglected problems in pressure vessel design research. In order to constantly refine on improving the

4、design quality of pressure vessel, so as to better serve the industrial production. </p><p>　　Key words: pressure vessel, design, research </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU2 </p><p>　　一、壓力容器的設(shè)計(jì) &l

5、t;/p><p>　　壓力容器在正式投入使用之前要經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、運(yùn)行監(jiān)督和維修等環(huán)節(jié)。整個(gè)過程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是核心環(huán)節(jié)，是保證壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要根據(jù)容器的壓力、介質(zhì)和溫度等物理特性參數(shù)，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過對相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，確定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)技術(shù)方法。做到整個(gè)設(shè)計(jì)過程的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和精準(zhǔn)化。 </p><p&g

6、t;　　在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)之前對各項(xiàng)參數(shù)的有效分析，是對壓力容器質(zhì)量的有利保障。進(jìn)行前期的數(shù)據(jù)分析主要是為了確定以下一些設(shè)計(jì)項(xiàng)目：通過計(jì)算確定容器設(shè)計(jì)的所用的合理材質(zhì)；通過合理的參數(shù)分析確定壓力容器設(shè)計(jì)的受力結(jié)構(gòu)；通過計(jì)算把握好壓力容器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)；以及確定壓力容器各個(gè)容器壁上的口徑大小、支座等部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。 </p><p>　　二、壓力容器的設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　壓力

7、容器的設(shè)計(jì)要求在石油、化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，設(shè)備生產(chǎn)過程中任何設(shè)備出了事故都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，或使生產(chǎn)無法繼續(xù)進(jìn)行，甚至?xí)＜霸O(shè)備和人身的安全，造成事故和財(cái)產(chǎn)損失，因此石油化工使用的壓力容器一般需要滿足以下幾個(gè)方面的要求： </p><p>　　1.保證完成工藝生產(chǎn)。石油化工使用的壓力容器必須能承擔(dān)工藝過程所要求的壓力、溫度及具備工藝生產(chǎn)所要求的規(guī)格（直徑、厚度、容積）和結(jié)構(gòu)（開孔接管、密封等）。 </

8、p><p>　　2.確保運(yùn)行完全可靠。化工生產(chǎn)的物料往往具有強(qiáng)烈的腐蝕性、毒性，容易燃燒一起火災(zāi)，甚至發(fā)生爆炸等惡行事故。壓力容器工作時(shí)內(nèi)部儲(chǔ)存著一定的能量，一旦發(fā)生破壞，容器內(nèi)部儲(chǔ)存的能量將在極短的時(shí)間釋放出來，具有極大的摧毀力。 </p><p>　　3.滿足預(yù)訂的使用壽命。影響石油化工用壓力容器使用壽命的主要因素是化工物料對殼體結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，它會(huì)使容器壁厚減薄甚至爛穿，因此在設(shè)計(jì)容器時(shí)

9、必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。 </p><p>　　4.制造、檢驗(yàn)、操作和維修方便。提出這一要求的目的，一方面是基本安全性的考慮，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、易于制造和探傷的設(shè)備，其質(zhì)量就容易得到保證，即使存在某些超標(biāo)缺陷也能夠準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，便于及時(shí)消除。 </p><p>　　5.經(jīng)濟(jì)性。壓力容器的設(shè)計(jì)，要盡量結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、重量輕、節(jié)約材料以降低制造成本和維修的費(fèi)用 </p

10、><p>　　三、關(guān)于壓力容器的設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　1.常規(guī)設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是彈性失效準(zhǔn)則，認(rèn)為容器內(nèi)某一最大應(yīng)力點(diǎn)達(dá)到屈服極限，進(jìn)入塑性，喪失了純彈性狀態(tài)即為失效。在應(yīng)力分析方法上，是以材料力學(xué)及板殼薄膜理論的簡化計(jì)算為基礎(chǔ)，不考慮邊緣應(yīng)力、局部應(yīng)力以及熱應(yīng)力等，也不考慮交變載荷引起的疲勞問題。所有類型的應(yīng)力采用同一的許用應(yīng)力值（通常為1倍許用應(yīng)力）；為了保證安全，通常采

11、用較高的安全系數(shù)，以彌補(bǔ)應(yīng)力分析的不足。 </p><p>　　2.分析設(shè)計(jì)。隨著壓力容器參數(shù)的增高，高強(qiáng)度鋼的采用以及近代計(jì)算與試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展采用彈性失效的觀點(diǎn)使許多問題難于解決，常規(guī)設(shè)計(jì)的結(jié)果過于保守，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尚有很大承載潛力。為了適應(yīng)壓力容器的發(fā)展，必須采用新的失效觀點(diǎn)來解決這些問題。分析設(shè)計(jì)棄了傳統(tǒng)的彈性失效準(zhǔn)則，采用了彈塑性或塑性失效準(zhǔn)則，合理地放松了對計(jì)算應(yīng)力的過嚴(yán)限制，適當(dāng)?shù)靥岣吡嗽S用應(yīng)力值，但又

12、嚴(yán)格地保證了結(jié)構(gòu)的安全性。我國的分析設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)為JB4732-95《鋼制壓力容器一分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，是以第三強(qiáng)度理論即最大剪應(yīng)力理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料就發(fā)生屈服破壞。 </p><p>　　四、壓力容器設(shè)計(jì)中容易忽視的問題 </p><p><b>　　1.材料問題 </b></p>&l

13、t;p>　　壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，對容器承受的壓力的能力的有著嚴(yán)格的要求。壓力容器所用的鋼材必須要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算和分析決定。在此過程中要考慮壓力容器的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結(jié)構(gòu)外，還需要考慮經(jīng)濟(jì)合理性。不能為了增大容器的壓力而一味盲目的提高鋼板的厚度。 </p><p>　　（1）當(dāng)壓力設(shè)計(jì)過大時(shí)，使設(shè)備的殼體壁厚較大，如果還沿用碳素鋼就會(huì)導(dǎo)致壁厚增加，

14、質(zhì)量加大，造成成本浪費(fèi)。一般在以強(qiáng)度控制為主的情況下，當(dāng)殼體壁厚超過8mm時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用低合金鋼。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較小、直徑較大、以剛度控制或以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主時(shí)，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。 </p><p>　?。?）在專業(yè)的鋼制化容器材料選用規(guī)定中規(guī)定“同時(shí)符合下列條件的高溫壓力容器主要受壓元件用鋼應(yīng)按爐罐號(hào)，復(fù)驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度值，其值不得低于相應(yīng)許用應(yīng)力值的1.6倍（奧氏體鋼為1.5倍）。包括：設(shè)計(jì)溫度大于300℃；

15、設(shè)計(jì)壓力大于1.6MPa；鋼材厚度大于等于20mm：鋼材主要截面以承受一次薄膜應(yīng)力為主，且其厚度取決于強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果?！?</p><p><b>　　2.法蘭問題 </b></p><p>　　法蘭的設(shè)計(jì)問題上，我國制定有嚴(yán)格的規(guī)范。壓力容器設(shè)計(jì)中的法蘭問題主要是由于設(shè)計(jì)者對于法蘭的使用不能夠嚴(yán)格的按照相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行法蘭的有效選擇，從而導(dǎo)致法蘭問題，例如在使用過

16、程中出現(xiàn)的法蘭變形、泄漏等問題。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)該熟悉有關(guān)法蘭的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，準(zhǔn)確的進(jìn)行法蘭類型的選擇。 </p><p>　　3.分氣缸設(shè)計(jì)問題 </p><p>　　在進(jìn)行分氣缸設(shè)計(jì)時(shí)，容易忽視分氣缸的出氣口和進(jìn)氣口之間的有效距離。導(dǎo)致分氣缸不能正常的進(jìn)行工作。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該通過對具體的工藝參數(shù)的計(jì)算來確定出兩者之間的距離。 </p><p>　　4

17、.儲(chǔ)氣缸的設(shè)計(jì)問題 </p><p>　　壓力容器的儲(chǔ)氣缸是用來儲(chǔ)存氣體用的，因此它需要有一定的抗壓能力，因此儲(chǔ)氣缸對于材質(zhì)的要求很高。對于儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)首先要做好其材質(zhì)和尺寸的設(shè)計(jì)。儲(chǔ)氣罐的罐體直徑和長度之間的比例要控制要求范圍之內(nèi)，合理設(shè)計(jì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能使罐體的實(shí)際使用性能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語 </b></p>&l

18、t;p>　　壓力容器的設(shè)計(jì)必須遵循現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)任務(wù)幾目標(biāo)要求的前提下提出最佳的設(shè)計(jì)方案，使其滿足功能需要，安全可靠，節(jié)約成本。在壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)過程中。經(jīng)常會(huì)有一些對壓力容器的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范理解不透徹的地方，因而會(huì)出現(xiàn)很多像上述例子的錯(cuò)誤。對此，我們應(yīng)不斷地分析、總結(jié)、學(xué)習(xí)。同時(shí)，同行業(yè)應(yīng)吸取經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)交流，熟悉各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，才會(huì)盡量不犯原則性的錯(cuò)誤，我們的業(yè)務(wù)水平才會(huì)不斷提高。 </p

19、><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]劉彩梅.壓力容器制造質(zhì)量控制.科教創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010. </p><p>　　[2]申長吉.壓力容器設(shè)計(jì)過程中常見的問題分析[J]. 自動(dòng)化應(yīng)用.2011（6）. </p><p>　　[3]丁子榮.劉立峰.壓力容器設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J].科技資訊.2