淺探壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題

1、<p>　　淺探壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題</p><p>　　摘 要：壓力容器在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)都必須采取有效的控制手段。本文對壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及管理等諸方面進(jìn)行了研究并提出了相應(yīng)的處理意見。本文對設(shè)計(jì)中的問題和改進(jìn)措施進(jìn)行探討，使業(yè)內(nèi)人員在壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)上能夠正確運(yùn)用，提高工作效率。說明了壓力容器的設(shè)計(jì)必須遵循有現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，對設(shè)計(jì)壓力容器有指導(dǎo)意義。 </p>

2、;<p>　　關(guān)鍵詞：壓力容器 設(shè)計(jì) 問題及措施 </p><p>　　一、壓力容器設(shè)計(jì)涉及到的幾個(gè)問題 </p><p>　　1.壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命問題 </p><p>　　受技術(shù)條件、管理體制和人員觀念等因素的制約，壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命問題一直沒有得到應(yīng)有的重視。事實(shí)上，壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命應(yīng)該由設(shè)計(jì)者在圖樣上標(biāo)注，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到

3、影響容器使用壽命的因素，主要有：材料的力學(xué)性能如高溫蠕變和高溫?cái)嗔褜r(shí)間的依賴性； 腐蝕裕量中包含的設(shè)計(jì)壽命因素；載荷如周期性載荷等的時(shí)間性；違規(guī)操作或惡劣環(huán)境等非正常因素。因此，正確的設(shè)計(jì)途徑應(yīng)是：設(shè)計(jì)者在確定容器設(shè)計(jì)使用壽命的基礎(chǔ)上，充分地考慮以上四個(gè)因素的影響，合理地選擇材料、確定腐蝕裕度、提出制造、檢驗(yàn)和操作要求等等。 </p><p>　　GB150-2011《壓力容器》和新版《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

4、》都明確了設(shè)計(jì)單位在確定壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命上的責(zé)任。應(yīng)該指出，壓力容器的設(shè)計(jì)壽命不一定等于實(shí)際使用壽命，它僅僅是設(shè)計(jì)者根據(jù)容器預(yù)期的使用條件而給出的估計(jì)，其作用是提醒使用者，當(dāng)超過壓力容器的設(shè)計(jì)壽命時(shí)應(yīng)采取必要的措施如：經(jīng)常測量厚度和縮短檢驗(yàn)周期等。 </p><p>　　壓力容器的設(shè)計(jì)壽命是一個(gè)復(fù)雜的問題，涉及到材料選用、腐蝕基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等一系列設(shè)計(jì)因素，能否準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)，反映了設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和水平。應(yīng)在圖

5、紙上標(biāo)注壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命，這樣做才能真正體現(xiàn)對用戶和對設(shè)備安全高度負(fù)責(zé)的精神。 </p><p>　　2.壓力試驗(yàn)的免除問題 </p><p>　　壓力試驗(yàn)免除的后果是減少了壓力容器制造過程中的一個(gè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，當(dāng)然需要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施以保證壓力容器的質(zhì)量和安全。所采取的措施取決于使用者和設(shè)計(jì)者對容器的要求，一般性的措施如下：提高對壓力容器材料的要求：即提高其化學(xué)成分、力學(xué)性能和檢驗(yàn)的

6、要求；提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：即盡量采用全焊透接頭、避免出現(xiàn)嚴(yán)重的幾何不連續(xù)現(xiàn)象；提高無損檢測的比例和級別；提高容器的超壓瀉放的能力。 </p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)制造中的設(shè)計(jì)壓力主要是針對于容器的各個(gè)腔體，是容器檢驗(yàn)要求、確定試驗(yàn)壓力和選擇材料、劃分類別、提出制造等的重要依據(jù)，也是確定各個(gè)容器受壓元件計(jì)算壓力的主要依據(jù)。壓力試驗(yàn)是設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)考慮的問題，是否可以免除以及免除后應(yīng)采取哪些措施也是設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)

7、考慮的問題。事實(shí)上，壓力試驗(yàn)的免除僅僅針對那些不可能進(jìn)行壓力試驗(yàn)的現(xiàn)場組焊的大型壓力容器，如：催化裂化裝置中的有隔熱層的大型反應(yīng)器和再生器以及那些基礎(chǔ)不能承受液壓試驗(yàn)時(shí)水的重量的壓力容器等等。也就是說，壓力試驗(yàn)之所以免除，是因?yàn)檫@些容器或者不具備做壓力試驗(yàn)的條件，或者根本就不允許做壓力試驗(yàn)?？傊?，免除意味著不能做而不是不去做，因此不能作為一般在制造廠內(nèi)生產(chǎn)的壓力容器不進(jìn)行壓力試驗(yàn)的依據(jù)。需要說明的是，這里的壓力試驗(yàn)系指耐壓試驗(yàn)。 <

8、;/p><p>　　3.壓力容器的定期檢驗(yàn)問題 </p><p>　　壓力容器的定期檢驗(yàn)是指特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按照一定的時(shí)間周期，在壓力容器停機(jī)時(shí)，對在用壓力容器的安全狀況所進(jìn)行的符合性驗(yàn)證活動。壓力容器一般于投用后3年內(nèi)進(jìn)行首次定期檢驗(yàn)。安全狀況等級為1、2級的，一般每六年檢驗(yàn)一次；安全狀況等級為3級的，一般每3年至6年檢驗(yàn)一次；安全狀況等級為4級的，監(jiān)控使用；定期檢驗(yàn)過程中，使用單位或者檢驗(yàn)

9、機(jī)構(gòu)對壓力容器的安全狀況有懷疑時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。 </p><p>　　二、對壓力容器日常設(shè)計(jì)中的問題采取相應(yīng)對策 </p><p>　　1.對長頸法蘭，當(dāng)工作壓力大于或等于0.8倍JB/T4700-2000中規(guī)定的最大允許工作壓力時(shí)，法蘭與圓筒的對接焊縫的檢測難題。對長頸法蘭，只要工作壓力小JB/T4700-2000規(guī)定的相應(yīng)溫度下的最大允許工作壓力即可選用，并不做別的任何技術(shù)要求，

10、這種做法是錯(cuò)誤的，這是由于：長頸法蘭直邊段與對接圓筒的環(huán)焊縫不但承受著圓筒中由內(nèi)壓引起的軸向薄膜應(yīng)力，并且還承受由法蘭力矩引起的軸向彎曲應(yīng)力。 </p><p>　　長頸法蘭的最大應(yīng)力普遍發(fā)生于錐頸小端，即直邊段與法蘭錐頸的連接部位，其軸向彎曲應(yīng)力已達(dá)到1.5[σ]tf。故在直邊段端部的軸向彎曲應(yīng)力仍接近于1.5[6]tf，加上由壓力引起軸向薄膜應(yīng)力0.5[σ]tf，則該截面處的軸向總應(yīng)力可接近2[6]tf，達(dá)到

11、對接圓筒中的軸向應(yīng)力（0.5[σ]tf）的4倍。為此一定增強(qiáng)對該連接環(huán)縫的檢測，將長頸法蘭與圓筒的連接環(huán)焊縫與普遍圓筒的環(huán)焊縫相區(qū)別。 </p><p>　　法蘭設(shè)計(jì)中，對軸向彎曲應(yīng)力是按許用值1.5[σ]tf進(jìn)行控制的，此中不計(jì)焊縫系數(shù)，即認(rèn)為焊縫系數(shù)等于1。為此一定對上述環(huán)焊縫按系數(shù)等于1的要求進(jìn)行100%的檢測。 </p><p>　　2.整體法蘭錐頸高度取值的誤區(qū) </p&g

12、t;<p>　　在用SW6-1998軟件進(jìn)行整體法蘭計(jì)算時(shí)，要求輸入錐頸高度h，有很多設(shè)計(jì)人員將（H-δ）作為錐頸高度輸人，這是錯(cuò)誤的，正確的做法是按JBT4703-2000中h的值輸入，造成這種誤區(qū)的原因是JB/T4703-2000標(biāo)準(zhǔn)的視圖中還包括直邊段。 </p><p>　　3.塔器設(shè)計(jì)中，裙座與筒體連接段長度的正確取值 </p><p>　　在塔器設(shè)計(jì)中，此中有一項(xiàng)

13、要求輸入裙座與筒體連接段長度，其實(shí)該連接長度主要針對裙座較高，且裙座與筒體材料不一致而言的，設(shè)立該連接段不但中從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)并且是為滿足其焊接性能。 </p><p>　　4.壓力容器與安全閥之間的連接管的璧厚難題 </p><p>　　在安全閥設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)《容規(guī)》相關(guān)公式計(jì)算出安全閥最小流道直徑（閥座喉徑），再聯(lián)合容器內(nèi)介質(zhì)確定安全閥的規(guī)格型號，并確定與安全閥連接管的規(guī)格型號。由于此

14、刻管子內(nèi)徑Φ15mm已小于經(jīng)過計(jì)算的安全閥喉徑Φ15.85mm，顯然安全泄放裝置已起不到應(yīng)有的作用，應(yīng)將壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進(jìn)口截面積，選用Φ25×4.5的接管。 </p><p>　　5.開平板的應(yīng)用難題 </p><p>　　GB150中應(yīng)用的是GB3274《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱扎厚鋼板和鋼帶》表中的Q235-B鋼板，而GB

15、3274中的Q235-B鋼板包括開平板和原平板，故開平板也可以用在壓力容器上，但其標(biāo)注方式不一樣，如8mm厚的鋼板，單扎鋼板標(biāo)注為δ=8mm，開平板標(biāo)注為7.x（x=1，2，3…9），但開平板偏差比單扎鋼板規(guī)定還嚴(yán)格。 </p><p>　　開平板的內(nèi)應(yīng)力較高，所以尺寸穩(wěn)定性較差，但鋼板出廠的劃分標(biāo)準(zhǔn)一般按抗拉強(qiáng)度、常溫屈服點(diǎn)及各種化學(xué)成分劃分的，開平板的內(nèi)應(yīng)力一般不在考慮范圍內(nèi)。開平板大概有冷作硬化的傾向，在焊

16、接時(shí)會有較大的焊接變形，很難調(diào)整，因此對表面質(zhì)量要求較高的部件不可以應(yīng)用開平板，且開平板的厚度一般在6～12mm。故在壓力不太高，對容器表面質(zhì)量要求不太嚴(yán)格的壓力容器上選用開平板并不違反相關(guān)規(guī)定，且較為經(jīng)濟(jì)。 </p><p><b>　　三、 結(jié)束語 </b></p><p>　　工程設(shè)計(jì)人員本著“質(zhì)量為本，安全高效”的原則準(zhǔn)確輸入數(shù)據(jù)，這樣才氣確保所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

17、合理，性能安全、經(jīng)濟(jì)，符合相關(guān)規(guī)范。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]汪新華，鄺生魯.對“十五”期間我國精細(xì)化工發(fā)展的思考[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2001. </p><p>　　[2]孫昌民.李育佳試論21世紀(jì)我國精細(xì)化工發(fā)展趨勢[J].化工時(shí)刊，2001. </p><p>