压力容器设计论文

压力容器设计论文（共12篇）

压力容器设计论文 篇1

摘要：压力容器作为轻化工的专用设备, 在使用过程中, 必须适应高温、高压和易燃、易爆的条件需求, 因此, 产品优化设计方法要充分考虑使用安全的各项指标, 增加技术含量。其优化设计的目标函数的确定相对容易, 而约束函数是设计变量的非线性函数, 确定比较困难, 因此, 优化设计的核心问题是约束方程建立和优化方法的选择, 函数方程和优化方法是优化设计的效率和效果的主要支撑点, 也是优化设计较难的环节, 本文就压力容器的优化设计的理论和方法进行探讨。

关键词：压力容器,优化设计,方法

优化设计从综合性和实用性来讲, 是很强的新技术, 目前, 因其设计高效、可靠, 加上计算机等现代化设备的辅助和科技、市场的驱动, 在机械设计中得到长足发展和广泛应用。而压力容器制造设计方面应用优化设计的不多, 因为压力容器的设计比普通通用机械的设计共性较为复杂, 设计参数增加、难度较大, 因此, 压力容器的优化设计发展空间和市场潜力很大;随着特种压力容器的大型化、应用环境复杂化发展趋势, 产品创新的需求更加需要优化设计。基于这种现状, 本文提出压力容器优化设计的特点和方法。

1 压力容器制造设计方面应用优化设计具备的的特征

优化设计应用于一般机械的设计, 是利用数学手段建立满足要求的优化模型方法, 通过思考、绘图、计算、分析, 使设计方案的参数沿着节约、增效的方向调整;压力容器的优化设计必须优先考虑高温、高压的使用环境引发的安全风险成本以及制造、安装、使用过程对安全因素的影响。其特点如下:

1.1 变量增加

一般的压力容器常作为化工原料的储存、运输的工具使用;在化工企业的生产中是炼油和合成新材料的装备, 使用目标的不同, 工艺要求的差别, 是设计压力容器必须考虑基本条件, 如:几何形状、组成结构等, 造成压力容器的各部分构件几何形状参数复杂、名目众多。既有容器的荷载参数, 又有使用周期参数和生产能力参数以及质量和安全参数等等。

1.2 数模的多维与非线性

构建压力容器优化设计数学模型, 必须按照所有变量确定目标函数, 分别列出约束条件, 确定约束函数。压力容器的用途面广, 功能各异, 生产因素、环境因素和使用因素的设计变量多, 使目标函数的维数和约束条件的维数增加, 数模呈现多维性。众多设计参数的错综复杂, 导致数学模型呈非线性。

1.3 量纲多, 差别大

压力容器设计变量中不仅有功能参数, 构造形态参数, 还包括制造和应用环境条件参数、工艺参数, 所以优化设计数学模型中多种量纲并存, 有时数量级差别极大。

2 怎样对压力容器优化设计

2.1 构建优化模型

建模和求解是优化设计的主要内容, 构建的数学模型太复杂, 能全面地表达设计参数, 在处理和计算上非常困难, 应用不便。所以, 要掌握正确的步骤和方法。

(1) 全面掌握分析设计信息和本质特征。

(2) 根据优化设计的需要选择确定本质的重点变量, 构建适当的模型;

(3) 根据列出的设计问题与数学模型对照, 不足以准确表达设计问题时, 逐步修正模型, 达到更适用;

(4) 模型复杂, 计算若用近似值, 必须控制数值的误差范围。

2.2 简化设计问题。

压力容器优化设计的目标函数容易确定, 约束函数是设计变量非线性函数, 有设计变量的范围大小上下限, 还有各种性能约束和工艺条件约束等诸多因素, 不容易确定;约束条件若全部进入优化程序进行计算太多浪费时间和资源, 也破坏了算法的稳定性。因此, 优化设计最有效的办法就是简化设计问题, 简化的方法有三:一是通过变换消去约束;二是约束的暂时消除;三是准则设计的最严约束。

2.3 常见的其他方法

一是图表法。这种方法主要适用构建的数学模型无法求解, 设计的变量难以用函数表达, 通过作图确定参数的取值区间。

二是正交设计法。这种方法就是通过分析表达参数, 把参数选择需要的水平数按正交组合的方式实验, 正交分析实验结果, 就能设计需要的主要的参数。

三是统计分析法。这种方法就是利用实验结果确定设计参数和各种相关因素近似定量关系, 进行预测和分析选取最佳变量。

3 结语

压力容器的优化设计数学模型能不能定量表达其在生产和制作中经历高温、高压的需求、能否表达内置腐蚀品、易燃易爆物的安全需求、模型的正确与否, 事关优化设计问题能不能彻底解决。因此, 通过估算、经验类比、实验、构思、评价, 对刚性、强度和稳定性进行计算, 分析压力容器各个因素的内在联系, 抓住本质表达的特征, 尽可能简化设计问题, 减少维数, 不断地分析构建数学模型和实际问题的差距, 不断修正优化数学模型, 建立正确、简洁的反映压力容器实际需要的模型, 用最合适的优化方法, 获得最佳设计。

参考文献

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[2]薛明德, 黄克智, 李世玉, 寿比南.压力容器设计方法的进步[J].化工设备与管道, 2010, 06:1-13.

[3]姚华堂, 王正东.压力容器疲劳寿命的简化评定方法[J].压力容器, 2006, 03:44-48.

[4]陈孙艺.压力容器有限元分析建模中值得关注的几个工程因素[J].压力容器, 2015, 05:50-57+17.

压力容器设计论文 篇2

为了确保压力容器的安全，许多国家都制定自己的压力容器规范，国外影响较广泛并具有权威规范有：美国的ASME规范、英国的BS5500、日本的JISB8243以及德国的AD规范等。我国有国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》、GB151《管壳式换热器》等。这里主要介绍国外压力容器规范

1、美国ASME规范

ASME锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会制定的，现在已正式成为美国的国家标准。它具有以下主要特点：

(1)规模庞大，内容极其完备，它本身就构成了一个完整的标准体系，而且是当前世界上最大的封闭型标准体系。所谓封闭型标准体系的含义即基本上不必借助于其它标准，其本身可完成压力容器选材、设计、制造、检验、试验、安装及运行等全部工作环节。

目前ASME规范共有11卷，总计22册，另外还有2册规范案例，其中与压力容器有关的有：

第Ⅱ卷材料技术条件

A篇钢铁材料

B篇有色金属材料

C篇焊条、焊丝及填充金属

第Ⅲ卷核动力装置设备

第V卷无损检测

第Ⅷ卷压力容器一第1分篇

压力容器一第2分篇

第Ⅸ卷焊接及钎焊评定广—

第X卷玻璃纤维增强塑料压力容器

第Ⅺ卷核动力装置设备在役检查规程

(2)、ASME规范技术先进，修订及时，安全可靠。能做到这一点，不仅因为它有力量雄厚的专门班子，完备的修订制度，更主要的是因为它有庞大的科研后盾。

(3)、自从1968年公布了第Ⅷ卷第2分篇以来，ASME规范即实行了压力容器基础标准的双轨制。第Ⅷ卷第亚分篇即按“常规设计”，它的安全系数较高，设计方便，制造检验不太严格，对一般压力容器来说是足以保证安全的。但用于较苛刻的容器则难以确保其安全性。第Ⅷ卷第2分篇即按“分析设计”，安全系数低，要求对压力容器各区域的应力进行详细的计算，并根据各种应力对失效所起的作用予以分类，然后对不同类型的应力采用不同的应力强度条件加以限制。这种设计方法工作量极大，需借助于电子计算机，制造检验严格。这两部基础标准并行，同属有效，可以根据产品的具体情况加以选用。随着计算机的发展和应用，分析设计在压力容器上的应用越来越广泛。

ASME规范由于具有上述特点，使它成为世界上影响最大的一部规范。它的先进技术和某些科学作法，经常被其他规范参照或仿效。

2、英国BS5500规范

英国的非直接火加热压力容器规范BS5500(1988)，是由英国标准学会(BSl)负责制定的。它是由两部规范合并而成：一部是相当于ASME第Ⅷ卷第1篇的BSl500一般用途的熔融焊压力容器标准，另一部是近似于德国AD规范的BSl515化工

及石油工业中应用的熔融焊压力容器规范。它既包括“常规设计”也包括“分析设计”。其疲劳设计中所采用的疲劳曲线与ASME不同。BS5500采用统一的许用应力值，并且以抗拉强度为基础的安全系数也低于ASME第Ⅷ卷第1分篇。

3、日本JISB8243和8250(8270)

日本与美国一样，也采用基础标准的双轨制。一部是参照ASME第Ⅷ卷第1分篇制定的JISB 8243压力容器的构造；另一部是参照ASME第Ⅷ卷第2分篇制定的JISB 8250压力容器的构造(另一规则)。

4、德国AD规范

压力容器设计问题的探讨 篇3

【关键词】压力容器；设计参数；质量管理

随着我国市场的开放和商品流通领域的日益扩大生产，产品质量的竞争更为激烈。这对产品设计的质量提出了更高的要求，使过去的一些传统的管理方法和措施已不适用，急待充实、完善、更新。在设计压力容器过程中，我们经常会遇到这样的问题：一个重要的设计参数，在不同的设计规定中有不同的解释。如果参数选择正确，对节约材料，减少加工制造困难，降低成本，确保安全都具有重要意义。

1.若干重要技术参数的确定

1.1腐蚀裕度

容器壁厚的腐蚀裕度，严格的说是由材料的腐蚀速度和及设备的使用寿命决定的。但对于多数工艺过程，都难以给出材料确切的腐蚀速度，而是由设备设计人员笼统的给出腐蚀裕量，这样对设备的成本及安全都有根大误差。建议工艺参照标准确定准确的腐蚀速度，对于接管的腐蚀裕度，目前对取值的大小尚有争议，有的以挥器壳体的腐蚀裕度做为接管的腐蚀裕度，有的取容器壳体的1/2做为接管的腐蚀裕度，若以前者碲定接管的腐蚀褡度，则对于薄壁接管的开孔补强明显不够。因此对于接管的腐蚀裕度，建议立与筒体的腐蚀裕度相同，对于小直径或簿壁接管，则应采取适当的补强措施，如厚壁管等。

1.2焊接结构

在《压力容器安全技术监察规程》中，对于焊接坡口型式的修改属于制造工艺问题叙述不够准确。坡口的型式直接影响了焊接质量及经济效益，如果坡口型式选择正确，不仅焊接质量可靠，而且可提高焊接效率，降低焊接庄力，减小焊接变形，增强抗裂性。因此建议，当被焊件厚度较小时，可用I型v型坡口形成的接头；当厚度较大时，可用X型接头；厚度大于60tnnl时，用U型坡口较理想，能实现现双面焊，则双u型坡口更理想。接管与壳体的焊缝是容器所有焊缝中最难控制，也是最易产生问题的地方。而目前图纸上对接管与容器莲接焊缝的使此类焊缝质量不易保证。一些设计人员往往只注意焊条，焊丝的强度不能够保证，这是导致接头质量币佳的重要原因。我认为还庄特别注意提高坡口尺寸的精碲度，应将坡口表面的油污、脏物、碳弧气刨产生的氧化皮渗碳层及淬硬层清除。

1.3膨胀节的设置

在固定式换热器中设置的膨胀节，是轴向自由伸缩的弹性补偿元件，能够明显的降低由于换热管和壳程圆筒间热膨胀差所引起起的管板应力，圆筒和换热管的轴向应力以及换热管的拉脱力。在以往的设计中，我们常常通过简单粗略的计算求得圆筒及换热管的轴向应力是否超过某一规定值来判断是否设置膨胀节，其实这是不舍理的，选种计算是把管板当成是绝对刚性的，管束中的每报管不都处在同样的拉压状态，这显然与管板、管束的实际受力情况相差甚远。

2.压力容器设计中的质量管理

下面仅就本人多年来从事压力容器设计和压力容器设计技术管理工作，论述压力容器设计必须重视的问题和压力容器设计质量管理体系。

2.1遵守保证容器安全运行的基本环节

在国内外，由于设计不当而发生破坏事故是屡见不鲜的美国某公司，由于设计方面的原因而导致的事故，占事故总数的18.3。国内，由于设计不当，或者没经过认真的设计计算而造成容器在运行中发生事故也是比较多的。可见，压力容器的设计在保证其安全运行方面的重大作用我认为对其有直接影响的主要有以下三方面：a容器是否具有必要的壁厚。所谓必要的壁厚就是根据《规定》进行准确的强度计算，并考虑了各种因素影响而确定的厚度。然而，有的人误认为壁厚越厚越安全。b制造容器所用材料是否合适。如选材不当，即使具有足够的壁厚，也可能在生产操作的条件下，或是由于材料韧性的降低而发生臆性断裂，或是由于工作介质对材料产生腐蚀而导致腐蚀破裂等等。c压力容器的结构是否台理。结构不良的容器，往往日产生过高的局部应力而在反复加压和卸压过程中导致破坏。因此，在容器结构的选择方面，力求在满足生产要求的前提下结构简单，严防《规程》所禁止的结构型式出现在设计图样上。

2.2设计质量评定等级不应由图纸的审核或审定人评议

“压力容器的设计臂理制度”规定了各级设计人员教木岗位责任制。其中规定压力容器的设计方案设计原则及主要技术问题，由校审人员会同设计人员共同研究制定。所以按照现在的设计程序一般是设计人接到工艺专业提供的设备（包括压力容器）设计条件表后.韧审工艺条件，与校审、审定人员共同研究设备材料选用、结构设计等主要的技术问题方案～经确罡，设计人开始绘罔，完毕后进交校审人员拉审。设计人员针对提出的闻题修改图纸，最终由审核、审定人评定作品的“优”、“良”、“可”、“扶”。实际表明，这种方法是不可行的。园为校审几已经直接参与作品舶研制，并且在设计过程遇到难题时也一起商讨过，所以作品是几个人共同完戚的。这样再由审接人或审定人评定图纸的质量。也就难以发现原则性的错误了，无非是图面质量上的一些细节问题。由此可见，参与该设计作品的校审人员不应参加该作品的质量评定，应由与作品无关舶有资格的技术员评审。

综上所述，对于压力容器舶质量砰定制度有必要进行重新整理，重新修订。进一步提高压力容器酌设计质量和各级人员的设计水乎，掌握更先进舶设计手段和设计技能，生产一流产，占领国内外市场。

2.3质量评定卡难以真实、全面反映最终的设计质量

质量评定卡是对设计人员作品质量的一种等级评定。同时也是怍为设计人员业务技术考接。统计工作量的重要依据，但当参与设计的校审人员在校审巾发现了较大的技术错误，从而设计作品被评为属于不舍格产品时就不能用于生产，必须进行修改，而修改的图纸错消除后，其存档的质量评定卡反映出的仍是未消除错谩前设计人员的作品质量，而非经修改后用于制造、生产，戋到用户手巾的，经过校审、修改、专业告鉴后的最蝰的作品质量。在这种情况下质量评定卡不能反映图纸的真实情况，也难较准确地评定本单位的最终设计质量，同时也给图纸的管理和质量管理带来一定的混乱，故对质量评定卡有必要进行重新制订。

2.4压力容器设计必须重视的几个问题

（1）首先必须了解压力容器在生产操作方面的工艺条件和技术要求，这是进行压力容器设计的主要依据。特别是对所处理物料的性质，一定要弄清，在没有把握或缺乏使用经验时，必须进行模拟试验。对那些经反应易引起爆炸、燃烧的物料要严加注意，采取必要的安全措旌。

（2）熟悉对压力容器所用材料性能的基本要求，以及不同材料的使用范围。根据压力容器生产工艺要求、压力、温度和介质腐蚀情况等正确选用材料。

（3）合理的结构设计是防止容器焊制和生产操作中产生破裂的重要环节，不能忽视。

（4）在正确地选用材料和合理结构的前提下，进行准确的强度计算是保证压力容器安全运行的可靠基础。压力容器的计算，必须采用经全国压力容器标准化技术委员会审定的《压力容器计算程序软件包》。

总之，在设计压力容器时，都应该参照有关的国家规范和标准的最新版本。设计得正确、合理与否，不仅涉及到制造、检验等环节的难易程度，影响到压力容器产品的制造成本和运转费用，而且直接关系到产品运行的可靠性。

【参考文献】

[1]刘宏东.对压力容器设计过程中几个重要参数的探讨[J].机械设计与制造，1998（10）.

压力容器设计论文 篇4

随着社会经济的快速发展,压力容器由于具有储量大,运输简单等明显优势,在各领域的应用越来越广泛。通常,压力容器的开孔设计可满足补强的需要,同时也为后期压力容器设备检修、维护等提供便捷的条件。在压力容器的实际的运用过程中,大多数的压力容器的外接管环节需通过开孔满足实际需要。

但压力容器由于其性质特殊,一旦发生安全事故,造成的社会危害极大,因此压力容器设计过程中对开孔补强的设计便显得尤为重要。科学合理的补强设计能保证压力容器的安全性能,减少容器的破坏,保证容器使用的顺利。

1 压力容器设计中开孔补强设计

1.1 开孔补强概述

压力容器在开孔处理后,破坏容器原有的压力平衡状态,造成压力的受力面积减小,开孔边缘的应力增大,导致强度在原有容器的基础上大大削弱,因此,必要的开孔补强能保证容器整体的压力处于技术要求范围内。GB150-2011中对于圆筒、凸形封头和锥壳(或锥形封头)等不同类型压力容器的开孔直径做出明确的规定,从根本上讲,就是为了保证压力容器开孔的补强效果能满足容器的强度设计要求。因此,压力容器开孔后的补强设计是整个压力容器设计过程中的关键环节。

1.2 整体补强和局部补强

在具体的实践操作中,通过综合考量开孔的数量、位置和压力容器的一些其他要求,可使用不同的开孔补强方法,大体可以分为以下两种。

第一,整体补强。这种补强方法操作较简单,适用的补强位置广泛。适用于面积较大的开孔,而且一般容器的整体强度较欠缺。在一些局部操作受限制的特殊容器中也可考虑采用整体补强的方法。采用整体补强,可以大大节约补强耗材,提高整个补强工作的效率,具有明显的优势。

第二,局部补强。由于局部补强针对压力容器的某个特定的开孔进行,补强工作的操作面积小,这种补强方法具有较强的针对性。相较于整体补强,局部补强是通过有针对性补强操作补充压力容器壁上的开孔强度,可节约工作成本,缩短工作时间。这种补强方法的应用范围比整体补强更大。

2 不同的开孔补强方法在压力容器设计过程中的应用

开孔补强就是将开孔处的强度加以补充,提高开口处的强度等级,从而更好地强化被开孔压力容器的完整性和整体质量。实际生产和应用中,开孔补强的设计应用一般分为以下三种。

2.1 补强圈补强设计在压力容器设计过程中的应用

在容器开孔的周围通过贴焊一圈钢板进行补强的方法较为常见,用于贴焊的铁板就是补强圈,常见的补强圈补强设计一般采用两种模式,如图1所示。

目前,补强圈的生产和使用已标准化。在选择和使用补强圈时,应使用与容器壁相同的材料,具体的补强圈设计尺寸可参照相关的标准,也可依据等面积补强的原则计算。应注意的是,当补强圈的厚度大于等于8mm时,应将其全部焊透,才能使补强圈与容器壁一同受力,否则就失去了补强的意义。补强圈补强时,放置于压力容器的内外表面都可以,但通常为焊接方便,一般将补强圈放置在容器壁外侧进行单面补强。

由于补强圈具有结构简单,制造简便的特点,应用较为广泛。但同时,补强圈补强后,由于补强圈与壳体间有一层静止的气隙存在,导致传热效果差,二者间形成温差与热膨胀差,易产生温差应力。另外补强圈与压力容器壁焊接时,由于形成的结构不是整体受力,有可能造成局部压力过大,容器壁产生变形或破坏等,导致整体的抗疲劳性能下降。

2.2 整体锻件补强设计在压力容器设计过程中的应用

与补强圈的特定部位补强不同,整体锻件补强方法是通过最大限度地降低容器壳体的整体强度水平避免出现新的集中应力,补强效果相对更好一些。但整体锻件补强设计对于整体锻件和压力容器壁间的过渡性有着更高的要求,因此在实际生产、操作过程中对于过渡焊的工艺技术的要求更高,不可避免地提高了生产加工成本。所以,对于整体锻件补强设计通常是在压力容器使用环境相对恶劣或对于容器补强精度要求较为严格、苛刻的压力容器的设计中。

2.3 厚壁接管补强设计在压力容器设计过程中的应用

厚壁接管补偿应用中,正确选择厚壁接管材料是关键,一般会遵循压力容器的材料特征和使用条件进行选择,选择的材料强度等级应与母体基本一致,既不能过高也不能过低。因为强度等级过高就会影响焊接的质量,导致补强后的整体效果不佳。如果强度等级低于母体材料则有可能会对接管流通面积产生影响,间接的导致焊接效果不佳补强后的压力水平降低。给加工误差带来的不利影响,可通过使用无缝钢管或锻件加工最大限度地减少。当设计的容器压力较高水平时,一般采用整体锻件的加工方法,相反,设计容器的压力水平较低时,可采用无缝接管补强方法。

3 结语

开孔补强设计是压力容器设计中的关键组成部分。在设计过程中,合理应用开孔补强方法,最大限度地避免压力容器壁的应力集中,减少压力容器的疲劳破坏,能较好地提升压力容器整体的安全使用性能。如何减少开孔补强的不同设计方法的负面影响,进行更合理的优化和改良,还需要相关的行业主管部门和专家学者不断地探索和研究。

参考文献

[1]马涛.压力容器设计中开孔补强设计的应用分析[J].工业:268.

压力容器设计人员入职面试试题 篇5

考试时间：60分钟

1、压力容器行业的基本法规是，最基本标准是。

2、压力容器设计时应考虑哪些因素？。

3、压力容器失效常以三种形式表现出来：；。

4、厚度16mm的Q235-C钢板，其屈服强度ReL的下限值为。

5、接管局部开孔补强结构有哪些？。

6、无损检测的常用方法有哪些？，。

7、压力容器分几类？低压，中压，高压，超高压怎么划分？。，。

8、压力容器的耐压试验分为哪些？。

9、压力容器支座种类有哪些？，。

10、压力容器用凸形封头包括封头、封头、封头和封头。

11、焊接接头缺陷有哪些？，。

12、管壳式换热器的常见形式有哪些？，。

13、压力容器常用的碳钢和低合金钢钢板有哪些？。

常用的不锈钢钢板有哪些？。

14、压力容器常用的焊接接头系数有哪些？。

15、最常用的密封结构有哪些常用零部件组成？，。

16、常用的安全泄放装置有哪些？。

17、塔按内件结构分为塔和塔。

18、塔器设计时需考虑哪些载荷？，。

19、压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为哪四种？代号是什么？，。

压力容器设计论文 篇6

【关键词】压力容器设计；以优代劣；以厚代薄；材料代用；设计；制造

在材料的选用过程中，对材料的厚度，材料的材质，焊接材料的选用都有很明确的要求。许多制造单位最终都会选用代用材料，引发这一问题的原因，主要是因为本单位已有的工艺和材料不能满足设计人员要求使用的材料。虽然是用质量较好的材料代替质量较差的材料，用较厚的材料代替较薄的材料，但是仍然应当注意不能完全以材料的性能强度和材料的价格高低来判断材料的好坏。要从根本上去寻找更适合设备运转的材料，因为材料的选用将影响整台设备的整体设计方案，对材料的代替和选用必须重视。

一﹑关于“以优代劣”分析

耐腐蚀高温性能﹑力学性能及制造工艺性能，都决定了压力容器用金属材料的选择。部分材料虽然在某方面的性能较好，但在另一方面的性能可能不及其他材料，这种例子在压力容器材料代用问题上比比皆是。

例如：在运用高强度的材料时，应当关注它的可焊性，因为强度较高的材料在焊接时会出现可焊性较差的现象，出现这种情况时就应当考虑到如果选用更高强度的材料代替原材料，就会造成焊接困难，一旦在焊接时出现问题还应该及时更改焊接材料，减少材料代用造成的不良影响。

在低合金钢的运用中，在强度性能指标和价格方面，虽然低合金钢都要优于碳素钢，但是在需要冷加工的时候，低合金钢就明显的表现出不如碳素钢好。钢一旦塑性变形过量就会发生晶格扭曲的现象，钢的塑性和韧性都会变低，发生冷作硬化的现象，在这种情况下“以优代劣”就会造成热处理要求发生变化。

同样低合金钢在腐蚀性方面也不如碳素钢，抗应力相对于碳素钢也比较弱，这就说明了在材料代用时，制造方如果欠缺考虑压力容器的安全将会出现问题。表面上容器的总体应力水平并没有大的变化，但是发生变化的是材料对应力腐蚀开裂的敏感性。由于永钢强度的级别提高了，所以压力容器对应力腐蚀开裂的敏感性也就增大了。

要根据具体的问题，具体的实例来判断材料选择的“优”或“劣”。在价格和强度指标上都优于沸腾钢的镇静钢，如果用于制造搪玻璃容器，涂搪的效果却大大弱于镇静钢。除此以外，在部分场合的耐蚀性能方面不锈钢也弱于碳素钢和低合金钢。举个例子：设计温度为300℃，名义厚度14mm的设备，16MnDR在这种温度下的许用应力是130MPa 。在同等温度的情况下Q345R的许用力就达到143MPa。虽然比起16MnDR的低温性和价格都高于Q345R但其耐高温的性能却远远不如Q345R ，如果在这种情况下仍然选择代用，设备必将出现问题。

不锈钢的耐腐蚀性较出色，但在含有氯离子的环境下，其耐腐蚀性却不如低合金钢和碳素钢。同时，和普通不锈钢相比，超低碳不锈钢虽然具有价格优势和良好的耐腐蚀性，但前者的高温热强性却更为出色。一般情况下，为了提高耐腐蚀性，需降低碳含量，而为了提高高温性，则要提高碳的量。故而，此种情况下的“以优代劣”，要尤其精确的考虑设备的设计温度，如有必要，应当重新计算。材料“以优代劣”后，压力容器会出现与原设计不符的情况，一定要针对具体情况，重新评估设计方案，对方案数据重新核算，以保证压力容器的安全。

二﹑关于“以厚代薄”的分析

在压力容器制造时由于制造原因产生的需求，在没有违背大体原则的前提下，我们选择了“以优代劣”。而比起“以优代劣”的情况，“以厚代薄”显得更加的不合理。“以厚代薄”的使用可能会使壳体的受力从原本的平面应力状态转变成了平面应变状态。容器的受力状态发生转变后对容器只会有害。许多厚壁的容器在三项拉应力的作用下，发生了平面应变脆性断裂。虽然“以厚代薄”的现象会造成诸多问题，但是制造过程中“以厚代薄”仍然时有发生，只有进一步了解并且明确认识才能的到改善。

许多零件在原则上是不能进行“以优代劣”处理的，比如挠性管，膨胀节，爆破片。这些零件如果一旦进行“以优代劣”处理，就需要按照代用材料的情况重新进行计算，并且适当的减薄它的厚度，如果不进行这些处理就会造成元件和相邻部件失去效果。元件的加厚，使其钢性也逐渐增大，这大大的削弱了补偿变形的效果。用厚板代替薄板的时候，连接结构会发生相应的变化，在加厚的封头与筒体连接的时候必须对封头外削边。当筒体设备用管道来做的时候，筒体壁变厚，这时候也要对筒体与封头连接处做相应的削边处理。由于厚度增加较多，还会改变焊接的结构，壳体焊缝和接管包括对接焊缝都会由过去的单V型变成X型坡口。开孔补强板应该尽量减少过多加厚，过厚的补强板将会造成补强板与筒体连接外周应力集中过高，最终造成焊接部分开裂。压力容器壳体如果整体“以厚代薄”虽避免了上述问题，但会造成许多新的问题：如需要无损检测要求，焊接要求，热处理要求都相应的改变。随着壳体厚度增加，压力容器存在的重量也在不断增加，这将可能造成容器基础受力和支座变得不稳定；壳体厚度的增加还会造成壳体兼作传热元件的压力容器传热效果变差。

三﹑结束语

材料的代用从本质上说，就是在不断变更压力容器的设计方案，只要代用材料，都有可能对数据进行新的计算，对设计方案重新规划。代用问题的出现对于压力容器的制造不仅仅是技术的挑战，还与容器的安全﹑投建方投资的效益以及制造厂成本的核算息息相关。因此材料的代用在压力容器的制造中成为一个相当重要的环节，设计人员必须做到考虑好各方面情况后再签署同意可实施意见。科学技术日益提高的今天，社会各方面水平都随着改革的发展不断向前，压力容器的制造体制与设计也应当日益完善，特别是在材料方面，应当有大的提升。只有在压力容器设计制造过程中不断完善，逐步通行国际轨道，才能使材料代用更加合理，后续问题不断减少。参考文献

[1]金元文，濮军.压力容器制造中材料代用的常见问题分析[J].贵州化工，2007，04：54-56.

[2]韩豫.应变强化奥氏体不锈钢制压力容器工艺研究及其在典型介质环境中的性能评价[D].合肥工业大学，2012.

[3]王丽博，杨贵成.浅谈压力容器设计制造安装常见的问题及解决方法[J].科技资讯，2013，25：95.

[4]刘亚明.压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究[J].科技风，2013，19：43.

压力容器设计论文 篇7

一补强圈补强设计在压力容器中的应用

局部补强是设计压力容器开孔补强的主要手段之一, 其中采用补强圈补强设计被压力容器补强设计广泛利用。补强圈补强的方法是通过在压力容器的容器壁上焊接补强板, 从而增加开孔处容器壁的金属厚度, 达到增加金属开孔边缘的强度实现开孔补强目的。考虑到压力容器加工制造过程中, 从容器壁的外部焊接补强板比在容器内部焊接补强板更具操作性, 因此通常在压力容器容器壁的外部焊接补强板, 并且实验证明在容器壁的外部焊接补强板对于容器的抗疲劳强度效果的提升更具优势。

采用补强圈局部补强的方式进行开孔补强设计时, 应当注意以下几点:首先, 对于开孔补强设计的补强板的厚度设计必须有严格的选择。通常情况下, 补强板的厚度不应当超过容器开孔处名义厚度的1.5倍, 实际操作中的经验表明, 如果补强板的厚度超过容器开孔处名义厚度的1.5倍, 焊接时, 由于厚度过大, 焊接角必然增大, 由此导致不连续应力过大。同时补强板选用的钢材必须有较好的塑性和延展性, 选用的补强板的钢材的屈服强度Re L在常温状态下一般应不大于400兆帕。其次, 对于以下情况不宜使用补强圈补强方式:对于腐蚀性较强和氧化性较强以及温差变化较大的使用环境下的压力容器不宜采用补强圈补强方式;同时对于承受载荷变化较大也不宜采用补强圈补强方式。由于用作补强的金属都直接处在开孔峰值应力区域, 补强效果很好, 故常使用于低合金高强度钢容器的开孔补强。对于要求较高的容器或局部补强形式不适合的开孔补强, 应采用整体补强。

二厚壁接管补强设计在压力容器设计中的应用

厚壁接管补强也是压力容器设计中开孔补强的主要方法之一。厚壁接管的材料选择是补强设计的首要步骤, 厚壁接管补强设计的材料应当根据壳体材料的特性和使用条件来选择。通常情况下, 厚壁接管补强设计中选择的补强材料与压力容器壳体材料应当相同或属于同一类, 以保证金属特性和强度相同。GB 150.3-2011第6章开孔和开孔补强中规定, 开孔所需的补强面积为:A=dopδ+2δδet (1-fr) …………………………………… (1)

接管有效补强面积为:A2=2h1 (δet-δt) fr+2h2 (δet-C2) fr……… (2)

式 (1) 、 (2) 中fr为强度削弱系数, 它等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比值, 当该比值大于1.0时, 取其值为1.0。

根据国家标准中的公式可见, 在进行厚壁接管补强时, 选择强度等级高于母材壳体的接管材料对于补强效果不仅没有正面影响反而有负面影响, 这是因为选择强度较高的接管材料, 对焊接效果会产生不利影响, 从而影响了整体补强结构的性能。同时, 选用强度等级比母材壳体低的接管材料, 必须要增加一定的接管壁厚才能保证补强效果, 同时还应当减少接管流通面积, 这样对焊接效果也有一定的负面影响, 因此也不利于整体补强效果的提升。而在厚壁补强设计中可采用无缝钢管或锻件加工制作, 以减少加工误差导致的负面影响, 当设计压力不高, 补强要求所需要的壁厚不大时采用无缝钢管;而当设计压力要求较高, 补强要求的壁厚较大时, 则应当选用锻件加工来满足补强需求。

三整体锻件补强设计在压力容器设计中的应用

开孔补强设计的基本要求是通过补强金属加强壳体因开孔引起的强度削弱的效应, 同时通过补强不引起新的应力集中。[1]同等条件下整体锻件补强结构使壳体应力水平降低的程度最大, 没有产生新的应力大点。因此相对于补强圈补强和接管补强设计而言, 整体锻件的补强设计在压力容器的补强效果中是最好的。但整体锻件补强与壳体的过渡要求比补强圈要严格, 必须保证壳体和整体锻件平缓过渡, 避免在过渡区壳体一侧产生应力集中。在实际加工制造过程中, 由于整体锻件补强方法对于过渡焊缝的要求过高, 因此导致加工难度增大, 加工成本过高。对于设计精度要求较高和使用环境恶劣的压力容器补强设计才采用整体锻件补强法。

四结论

开孔补强设计作为压力容器设计的重要组成之一, 为避免开孔对容器壁强度的破坏和避免在壳体与连接处产生过高的局部应力集中, 应当重视开孔补强设计的应用和研究, 减少开孔对压力容器带来的安全隐患, 提高压力容器的可靠性和安全性。

参考文献

[1]路智敏, 赵利利.圆柱壳开孔补强结构的有限元分析[J].内蒙古工业大学学报 (自然科学版) , 2007; (04) .[1]路智敏, 赵利利.圆柱壳开孔补强结构的有限元分析[J].内蒙古工业大学学报 (自然科学版) , 2007; (04) .

[2]GB150.3-2011, 压力容器[S].[2]GB150.3-2011, 压力容器[S].

压力容器设计论文 篇8

我国现行的GB150-2011规范标准中, 对压力容器的开孔补强进行了明确规定, 规范要求在常规压力容器中进行单个或是多个开孔时, 可以采用等面积补强法, 该方法的基本原理如下[1]:使临近开孔位置处有效补强范围内的补强面积大于等于压力容器壳体因开孔所削弱的面积, 该面积的衡量标准为开孔中心过壳体轴线的纵截面, 具体可用下式表示:

2 开孔补强设计在压力容器设计的应用实践

在常规压力容器的开孔补强设计中, 等面积补强法的应用较为普遍。鉴于此, 本文依托等面积补强法, 对某压力容器进行补强设计。

2.1 设计条件

2.2 开孔补强范围的确定

大体上可将压力容器开孔补强的有效补强范围分为以下两个方向:一是沿被开孔壳体的经线方向;二是沿接管的轴线方向[3]。由已知的设计条件可以计算出有效补强的宽度B的数值。

2.3 补强面积的计算

2.4 补强措施

根据上文的计算结果, 需要补强的实际面积为1253mm2, 综合考虑各种开孔补强措施的技术性和经济性, 最终决定选用补强圈进行对该压力容器的开孔进行补强[4]。标准的补强圈外径为300mm, 补强圈的有效补强面积为:

3 开孔补强简化计算的实践思路

4 结论

1) 在压力容器开孔补强设计中采用等面积补强法进行补强时, 补强的面积必须处于有效的范围之内;2) 补强措施的选择应遵循技术先进、经济合理的原则, 以免造成补强材料的浪费, 导致成本增加;3) 本文提出了一种简化计算方法, 通过验证, 该计算方法简单、有效, 可用于压力容器的开孔补强计算。

参考文献

[1]祁玉红.有关金属压力容器开孔补强设计中相关问题的探讨[J].青海大学学报 (自然科学版) , 2011, (10) :47-49.

[2]周金卫.开孔补强设计方法在压力容器结构设计中的具体应用探析[J].化工管理, 2014, (3) :88-90.

[3]周一飞.开孔补强设计在压力容器设计中的应用研究[J].广州化工, 2015, (14) :181-182.

分析压力容器设计方法的进步 篇9

关键词：压力容器设计,应用力学,分析设计,设计规范

0 引言

为了推动我国压力容器的快速发展, 提高我国自行设计压力容器的技术水平, 我国工业领域在上个世纪70年代意识到应用力学理论对于压力容器设计的重要价值, 并开始着手做相关方面的工作。经历将近40年的努力之后, 我国在压力容器设计方面取得了显著的成绩和巨大的进步。

1 基于真实案例的压力容器设计方法进步分析

1.1 圆柱壳大开孔接管应力分析设计方法的进步性

在多种荷载共同作用于圆柱壳开孔接管时, 又因支管与主壳相互连接的部位几何结构不连续, 相贯区域产生应力集中。一旦设备发生破坏, 则这些部位就成为灾害性事故的原发部位。所以迫切需要借助相关科学理论来分析圆柱壳开孔接管的应力情况。以此为基础来实现对压力容器的合理设计, 才能确保压力容器安全有效地运行。不论是欧洲采用的“压力面积法”还是我国采用的“等面积补强法”, 均只适用于较小开孔率且容器受内压空旷的情形下。目前在数学和应用力学理论方面需要解决的问题便是寻找大开孔率下的薄壳理论解。

经过专家多年的不懈努力, 我国在薄壳理论解方面获得了相对于前人的重大突破。其表现为:首先圆柱薄壳方程采用经过修正之后的Morley方程, 放弃了以往采用的简化扁壳方程。经过修正的Morley方程不仅能够有效对开孔问题进行求解, 还能够保证较高的精度[1], 该解的精度提高到了薄壳理论的精度O (T/R) 量级。其次以往因为精确连续条件以及复杂精确方程而导致的诸多数学难题得到了有效的克服, 获得了外载和内压作用下的圆柱壳开孔接管的薄壳理论解。无论是三维有限元解, 还是近年来在国际上发表的相关试验结果, 均对该理论解的高度可靠性进行了有力证明。最后得到内压以及全部外载分量统一的理论解, 并且该理论解的适用范围提高到[2]。

1.2 管壳式换热器管板设计方法的进步性

管壳式换热器结构比较复杂, 其构成元件包括壳体、管箱、换热管、管板、垫片、螺栓以及法兰等。管板设计的科学与合理, 是至关重要的。管板承受复杂荷载, 主要因为:1) 管板中间开着许多管孔, 并与换热管焊接;管板与壳体相焊接;管板与管箱通过紧固件或者焊接的方式连接起来[3]。2) 壳程和管箱内装载的流体介质进行着热交换, 这两种流体介质不论是在温度方面还是在压力方面均有很大差异。3) 法兰预紧力、温差荷载以及压差荷载也同时作用于管板上面。

我国专家经过大量计算工作, 最终获得了管壳式换热器管板计算公式, 该公式不仅比较符合实际结构的受力情况, 而且在理论方面也相对严格。经过多年的工程实践证明, 相对于国际上通用的美国列管式换热器制造商协会确定的 (TEMA) 公式, 我国的计算公式在安全性、科学性与合理性上, 均具有显著的优势, 能够在很大程度上减薄大直径、中低压管板的设计厚度。

该公式的基本特点如下:首先把换热器看作多种元件构成的弹性体系, 采用应用力学理论对其进行分析, 对相应元件在实际操作工况情况下和对管板实际作用情况下的荷载情形进行了综合考虑。其次, 在计算当量板的削弱系数时, 每个管板单元不仅包含边界为六角形 (或正方形) 的孔板, 还包括管孔中的圆柱壳以及连接二者的圆环。这个模型大大改善了孔板单元模型, 可以详细计算管子对管板的加强作用与管孔对管板的削弱作用, 从而得到合理的当量板弹性常数[4]。

2 推动我国压力容器设计保持快速发展的若干想法和建议

2.1 以科学的态度对待国外标准规范

对于国外标准规范中的设计方法, 我们的态度是学习、研究, 但不迷信。先搞清楚其基本的意义, 力学模型。然后按照基本的力学原理与概念进行分析, 对合理的加以吸收, 不合理的加以摒弃。

2.2 自主创新研究必须依靠理论研究、实验工作与工程实际的结合

要在压力容器设计、规范方面做些具有我国自主知识产权的工作-理论、实验、工程三者缺一不可。没有轧实的理论研究, 不可能有开创性成果。没有实验, 就无从判断其正确性。科研成果必须来源于实践、又服务于工程实际否则就成为无源之水、无本之木。

3 结论

压力容器应用在国民经济的各行各业, 在其领域占有十分重要的地位。作为一名压力容器研究和设计人员, 应积极研究和探索更科学、更合理的设计理论和方法。从而提高我国压力容的设计水平, 推动国民的经济发展。

参考文献

[1]刘健.美国AASHTO LRFD公路桥梁设计规范历史和现状[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010 (11) :58-59.

[2]陈士诚, 周昌玉, 潘林锋.基于Kriging方法的压力容器开孔接管区结构强度可靠性分析[J].石油化工设备, 2010 (6) :49-51.

[3]秦叔经.压力容器标准和规范中分析设计方法的进展[J].化工设备与管道, 2011 (1) :145-147.

压力容器的焊接结构设计 篇10

一、焊接结构的主要类型

焊接结构有非常多的类型，因此，焊接结构的分类方法也会有所不同，不同的分类方法之间，会出现一定的重复、交叉现象。一般情况下，可以使用三种方法对焊接结构进行分类，第一种分类方法是制造方式，即生产者；第二种分类方法是结构形式，即设计者；第三种分类方法是用途，即使用者。具体如表1所示：

二、压力容器的焊接接头结构

压力容器的焊接接头主要有三种形式，第一种是搭接接头（图1），第二种是角接接头，T字形接头也属于角接接头（图2），第三种是对接接头（图3）。

第一，搭接接头的结构如图1所示：两个零件互相连接，在其接头处出现部分重合，中面是相互平行的。其主要特点为：属于角焊缝，接头处的结构明显地具有一定的不连续性，在承载后，接头部位的受力情况比较差。搭接接头主要应用于容器与凸缘之间的焊接、器壁有支座垫板之间的焊接以及壳体与加强圈之间的焊接。

第二，角接接头以及T字形接头的结构如图2所示。角接接头指的是两个零件互相连接之后，在其接头处的中面相交成某一角度或者是中面相互垂直的焊接接头。T字形接头指的是两个零件呈T字形连接的焊接接头。角接接头与T字形接头都会形成角焊缝。其主要特点为：相互之间的结构具有一定的不连续性，与搭接接头相同，其在承载后，接头部位的受力状态比较差，应力集中较为严重，无法有效保证焊接质量。角接接头以及T字形接头主要应用于某些特殊部位，例如凸缘与管板、夹套、法兰、接管的焊接等。

第三，对接接头的结构如图3所示。两个零件互相连接之后，在其接头处的中面是处在同一个弧面或者是平面上的焊接接头，就是对接接头。对接接头的主要特点为：方便进行无损检测，受力比较对称，受热也比较均匀，容易保证焊接质量。对接接头是最为常用的一种焊接结构形式。因为对接接头比较容易保证焊接质量，因此应当尽量使用对接接头进行焊接。

三、焊接结构的设计原则

在焊接应力的作用下而形成的局部塑性变形，会进一步导致器壁沿着焊缝产生挠曲、扭曲或弯曲变形，在内压作用之下则会出现一定的附加弯曲应力，从而导致应力集中，为压力容器的使用带来了安全隐患，通过对焊接结构进行合理地设计，能够在最大程度上降低焊接应力造成的危害。

1. 焊接接头设计应遵循的原则

在确保焊接质量的前提下，焊接接头设计应当遵循的基本原则主要包括以下几点：第一，应保证焊缝尽可能地光滑、连续，以降低应力集中；第二，根据等强度要求，所使用的焊丝、焊条的强度应当大于等于母材强度；第三，接头设计应保证操作方便，且有利于降低焊接工作量；第四，应当合理地对根部间隙、钝边高以及坡口角度等结构的尺寸进行选择，使其有利于焊透、坡口加工，降低出现焊接缺陷的可能性；第五，应尽可能地降低焊缝填充金属。

2. 压力容器的焊接结构设计中应当注意的几点

第一，应当尽可能地错开焊缝。根据相关统计分析表明，在由压力容器的焊接结构而引发的安全事故中，大多数是因为疲劳循环情况下裂纹的进一步扩展引发的，出现这种现象的主要原因在于焊接结构设计的过程中，其他焊缝热影响区对角焊缝、焊缝交叉造成了一定的影响，进而导致出现了微裂纹或者是一些其他的焊缝缺陷。在对容器进行焊接的过程中，每一个焊缝热源都会在其周围的焊接构件区域内产生温度场，这些温度场是不均匀的，从而形成的焊接残余应力也会呈现出不均匀的状态。这些焊接残余应力也会随着焊接工艺、焊缝布置以及焊接构件的尺寸与形状的不同而产生相应的变化，因此，在结构设计的过程中，应当尽可能地错开焊缝。

第二，不等厚截面对接采用的方式是圆滑过渡。在压力容器的焊接结构设计中，在相邻的两个元件壁厚差别比较小的情况下，可以选择等厚结构设计的方式，以避免截面突变现象的出现，导致应力集中；在相邻的两个元件壁厚差别比较大，或者是出现几何形状突变的现象时，连接处的结构就会呈现出不连续性，这是采用的方式应当时圆滑过渡，应保证过渡角小于30度，以避免出现边缘效应。

第三，对于比较重要的接头，切忌采用角焊缝。由于单面坡口接焊缝的焊接结构存在一定的不对称性，此外，其根部极易出现未焊透等一些问题，从而会加大焊缝内表面的轴向弯曲应力，一般会高过材料屈服强度，进而导致在压力容器的使用过程中会出现疲劳裂纹扩展。根据相关统计计算表明，在疲劳寿命方面，角焊缝仅仅是接焊缝的五分之一。因此，压力容器壳体的周向焊缝与纵向焊缝都应当采取对接接头，而且在进行焊接时应当尽量避免焊缝母材出现咬边、气孔、夹渣以及未熔合等缺陷。

结语

在压力容器的焊接结构设计中，焊工工艺、焊接方法以及施焊位置等与经济效益具有十分密切的关联。相关设计人员在进行压力容器的焊接结构设计时，应当充分考虑拟采用的焊接工艺、焊接方法的可操作性与可达性。此外，在合理地进行焊接结构设计的基础上，为达到预防各种焊接缺陷、消除焊接残余应力的目的，可以在进行焊接之前、进行焊接的过程中以及焊接完成之后积极采取各种有效的措施，例如在进行焊接之前预热、选择合理的焊接规范、焊接完成之后进行热处理、焊接完成之后缓冷等，以提高焊接质量。

摘要：对于压力容器的焊接工艺,我国有着非常详细的、严格的规定,但是,在压力容器的实际生产、制造过程中,压力容器焊接结构的设计不仅依靠相关标准,也依靠具有丰富经验的相关技术人员的合理判断。近几年来,压力容器在实际生产过程中得到了广泛的应用,因此,加强对压力容器焊接结构的研究具有非常重要的价值。本篇论文主要对压力容器的焊接结构设计进行了研究与探讨,以期为业界的相关研究与实践提供参考依据。

关键词：压力容器,焊接结构,设计

参考文献

[1]刘小辉.压力容器焊接结构设计[J].现代机械,2015,06:56-59.

[2]王安.压力容器焊接结构与工艺CAD设计方法[J].化工管理,2014,15:197.

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[4]付强,罗英,谢国福,杨敏.反应堆压力容器内壁环形锻件焊接残余应力三维有限元数值模拟[J].压力容器,2014,09:28-35.

[5]岳希明,王培萍,李伟然,张士全.焊接接头系数在压力容器设计中的选取[J].企业技术开发,2011,18:75-76.

压力容器设计论文 篇11

关键词：压力容器设计；常见问题；策略

现如今，我国经济飞速发展，短短的几十年，我国在工业领域做出的贡献已经得到各国的认可。然而在这个经济发展越来越快的时代，压力容器的应用也越来越频繁，几乎在生活的每个角落都随处可见。由于压力容器的特殊性、高危险性以及特殊的破坏性，使得压力容器被列为特种设备，设计者在保证压力容器的安全性下，同时也要考虑到压力容器的经济性。设计者在设计过程当中要注意压力容器设计的合理性和科学性。

1.压力容器的设计有何意义

因为压力容器的特殊性，因此对设计者本身也是有很大要求的。设计者一定要具有较高的综合素质，受过长时间的专业技术培养，具有较高的专业素养。对于压力容器的设计要从材料的选择、结构分析、受力情况、强化措施、以及效验、后期维护等等，很多个方面都要进行考虑，考虑要足够全面。目前，我国的压力容器设计市场中依旧存在一些问题，比如一些厂家的压力容器设计者对国家规定和标注理解不是非常透彻，过于依赖一些外国的设计软件，或者设计者的设计思维过于理想化，所设计出的压力容器实用性不强，或者因为设计者的技术水平不过硬，在压力容器设计过程中埋下了很大的安全隐患，压力容器的安全性得不到保障，对使用者的生命财产安全造成了威胁。

压力容器的设计是要遵从使用者的需求来进行的，设计师要充分了解压力容器的使用需求，从而根据需求来对参数进行设定，之后再對压力容器的选材、结构问题、强度、压力等方面进行研究和计算，确定精准的构件尺寸数据和材料。

压力容器在投入使用之前，需要经过很多道工序，这当中就包括，设计环节、制造环节、安全检验环节、运行环节、后期维护等等，在这所有的环境里，设计环节是最重要的。

2.压力容器设计过程中有哪些常见的问题

2.1压力容器的经济合理性

在压力容器的设计过程中，压力容器的材料选择是非常关键的，不光是要考虑到压力容器的设计压力、温度、焊接性能以及冷热加工性能和压力容器的设计结构，还要考虑到压力容器本身的经济合理性。一个设备的造价往往是由设备的材料和本身的自重来决定的。在设备本身的自重中，设备的壳体占的比例很大，特别是相对比较庞大的容器，这样的容器壳体重量一般占设备总重量的80%-90%.所以，在保证设备使用要求和使用安全的前提下，进行设备材料选择的时候，就要选择相对性价比较高的材料，进而降低设备自身的造价成本。

现在有一部分设计者，对压力容器的使用需求了解不到位，影响了压力容器的经济合理性，压力容器材料的选择不正确，材料的性价比不高，抬高了压力容器的造价成本，压力容器的经济合理性受到很大的影响。

2.2压力容器材料更改后的问题

对于各种压力容器来说，材料的改变影响是非常大的，它影响着压力容器的很多方面，比如压力容器的受力情况、抗腐蚀能力、内应力大小等等都会受其影响。然而压力容器材料的改变主要受到以下几个方面的影响，一方面是客户的要求，还有使用环境的影响，另一方面就是设备的操作人员还有设备的大小等等。因此，设计者在遇到使用者对设计材料提出更改要求的时候，他们会重新对设备的各方面数据进行研究和分析，比如压力容器承受压力的情况，压力容器的安全情况还有压力容器设计材料的厚度等等，都需要重新做材料数据的整理和分析。查看如果按照使用者要求进行更改后是否还会符合国家的相关要求和规范，在这个过程里要是发现有任何不符合标准的地方，就要及时的做出修改，并且要注意其连锁影响，设计者在遇到更改材料的情况时，一定要保证清晰的头脑，不要想着蒙混过关，敷衍了事，更不要怕麻烦，要注意压力容器的细节问题，使压力容器的安全性得到保证，减少压力容器安全事故的发生。

2.3关于压力容器材料许用应力跳档的问题

我国对压力容器的要求在逐渐的提高当中，设计者在面对压力要求比较高的容器的时候，就要注意封头的选用了，压力高的容器一般都会采用比较厚的封头，在封头形成之后就会产生一定的减薄量，容器的筒体在受热成型之后，也会有这样的情况出现。一些设计者在之前的设计计算中，对减薄量没有进行考虑，然后在进行压力容器制造的时候，还加入了成形的减薄量，这样一来，板料厚度就会相应的增加，材料的许用应力就会下降，压力容器的设计厚度就会不足，所以设计者在进行压力容器设计当中，一定要考虑到厚板类材料其许用应力跳档的问题，这是非常重要的，会影响到整个压力容器的设计。

3.压力容器设计当中常见问题的预防策略

压力容器的材料，是要根据使用者的需求来进行选材的，因为压力容器的特殊性，所以在材料上的选择也要格外注意，要注意材料的耐受能力，还要考虑材料的焊接能力是否良好，材料结构是不是合理，材料的密封性能如何，都是需要设计者考虑的，这些都是材料的基本要求，如果材料的基本要求都能满足的话，就要考虑材料本身的性价比了，设计者还要考虑材料的安全性，要节约材料成本，不能够随便浪费。

除此之外，压力容器中的细节问题是很重要的，设计者对于细节的处理能够体现压力容器的整体质量，设计者要对材料中接管或者封头地方做好处理，延长压力容器的使用寿命，避免安全隐患的存在，降低压力容器的危险性，因此，设计者对压力容器设计中的细节处理，需要格外的注意。

4.结语

压力容器作为一种重要的特种设备，其本身存在一定的特殊性，所以设计人员一定要注意压力容器的安全性，在进行压力容器设计的时候还要注意设计的合理性，不能过于理想化，要注意容器的实用性能。设计者在设计过程当中，要做全面的考虑，尽可能的避免一些不必要问题的出现，保证压力容器的实用性和安全性。

参考文献：

[1]范翠平，曹九玲.压力容器设计中的常见问题及防范策略[J].产业与科技论坛，2014，01：61-62.

[2]刘亚明.压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究[J].科技风，2013，19：43.

压力容器设计若干技术问题解析 篇12

我国目前的经济以及科学技术的发展水平在世界已经算是领先的水平了, 但是, 仍然得承认的一点是在一些具体的技术应用领域中, 我国的相关技术还是存在问题。因此, 针对这些问题, 我就进行了简单的分析以及提出了一些相应的解决办法。希望能够对一些相关单位起到帮助。

二、关于压力容器相关内容的介绍

1. 压力容器概念的简单介绍

所谓的压力容器就是指能够承载一定压力的设施, 这种设施能够在一定范围内对所包含的气体或者是液体进行相对的保护措施, 并且能够在我国的一些工业领域进行具体的应用。而且, 这种压力容器根据不同的使用范围可以分为不同的种类, 其中, 最常见的就是能够储藏以及负责运输的容器、能够进行反应的容器以及可以对内部物质进行换热的容器等等。

2. 压力容器应用领域的介绍

一般来讲, 随着我国技术的进步, 压力容器在我国的领域范围内所应用的范围也逐渐的扩宽, 比如说, 在能源工业、石油化工业以及一些进行科学研究和军工生产的地点等等。另外, 因为压力容器在进行具体的应用中会存在一定的压力差距, 而这种差距往往会增加意外事故的发生几率。因此, 在对其进行应用的时候一定要注意做好相应的防范措施。

3. 进行压力容器设计的重要性分析

前面已经提到过关于压力容器的应用领域以及应该做好相应的防范措施, 所以, 接下来, 我就具体的介绍一下在进行压力容器设计时应该需要进行注意的地点, 并且进行了重要性的分析。

首先, 压力容器的应用范围是十分广阔的, 因此, 根据不同的应用领域进行设计是十分重要的, 尤其是在安全性以及先进性等性能。

其次, 因为压力容器所设计的一些物理以及化学方面的反应比较强烈, 因此, 如果在使用压力容器的工程中出现意外的话, 就会对我国人们的生命以及财产安全造成极大的威胁。

然后, 在压力容器的设计中, 因为会有比较复杂的操作技术手法, 比如说, 对压力容器进行材料的选购、以及组织程序的设计等等。而且, 这些数据的准确性直接关系到压力容器应用的质量, 从这一点看, 对其进行严格的设计也是十分必须的。

4. 压力容器设计在我国目前的发展状况的介绍

就我国目前压力容器的应用状况而言, 该项技术已经取得了不错的成绩, 尤其是在工业领域的应用。因此, 接下来, 我就简单的介绍一下它在我国目前的应用状态。

首先, 在对压力容器进行实际操作的时候, 相关的技术人员已经能够对其进行熟练的操作了, 除此之外, 相关的技术操作人员还可以将压力容器的应用与一些其他方面的技术连接在一起, 比如说计算机。

其次, 我国目前的技术水平已经可以对压力容器进行比较规范以及具体完整的检测了, 这一点主要表现在对于压力容器所发生的意外事故以及突发情况的处理能力。简单地讲, 对于压力容器的应用, 我国的相关技术人员以及部门已经可以近乎完善的应用了。

三、能够有效加强压力容器设计的技术措施的介绍

虽然说我国目前的压力容器的应用以及发展状况是比较良好的, 但是, 针对具体的应用领域, 关于压力容器还是有可以改进的地方的。

1. 能够有效加强压力容器使用性能的方法之一对压力容器进行开孔

一般来讲, 对压力容器进行开孔的举措可以有效的加强它的应用性能, 这主要是因为, 比较大的孔位可以采取一定的手段对压力容器进行补强, 并且可以有效的提高它对压力的承载能力。

2. 能够有效加强压力容器使用性能的方法之二就是提高壳程压力

通常情况之下, 压力容器的设计人员都会采取一定的措施对压力容器的使用性能进行加强, 一方面, 是为了使相关的消费者体验更好的服务, 另一方面也是为了加强压力容器质量的同时保证该生产单位的经济收益。

4.2管壳程压力

当管壳式换热器管程压力高于壳程压力时, 大部分设计人员都知道提高壳程试验压力与管程相等, 然后需要校核圆筒在试验水压状况下的周向应力。管法兰都具有压力等级, 试验壳程水压的压力提升以后, 假如依然根据正常操作情况选择壳程管法兰具有的等级压力, 将会对以后的正常运行产生不利的影响。应当根据对应的规定标准, 试验水压的压力只需小于规定温度情况下无工作冲击压力的1.5倍就行。同时管板, 应校核其强度。试验壳程压力提升至试验管程压力的等级, 为了保证可靠安全性。校核过程中, 将设计管程压力作为壳程的压力, 并且设计管程压力数值为零, 在没有温差的状况下, 模型的计算可以根据不带法兰的固定管板实行。

4.3换热器的结构

固定管板式换热器拉杆固定端的设置。设计过程中应当充分考虑组装管束、振动管束、挡板结构防冲以及固定方式等系列问题。当换热器具有比较小的直径时, 焊接壳体与防冲板, 可利用明穿工艺。设置的拉杆固定端应当在离壳程介质进口较远的另一端管板上;当换热器具有较大的直径时, 焊接壳体与防冲板, 允许管束使用暗穿工艺, 设计的拉杆固定端应当在离壳程介质进口较近的一端管板上;当在管束上固定防冲板或者利用导流筒结构时, 设置的拉杆固定端应当在离壳程介质进口较近的一段管板上;当布置立式换热器时, 在符合组装要求的基础上, 拉杆的固定端最好设置在上管板上。

参考文献

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