压力容器设计中常见问题探讨

刘学华（大连万阳重工有限公司，辽宁 大连 116318）

压力容器是使用在传统能源加工、新能源研发、医药等化学行业中的一种起到承受压力的封闭设施，要求具备能够经受得住长期强真空和高温高压以及耐腐蚀的特性。由于压力容器的重要作用和无法替代的特殊地位，技术人员在设计和投入生产时尤其要严把质量关，如若不然则会引起严重的生产事故，给我国的行业安全生产带来严重隐患。

1 压力容器的常见问题设计

由于容器设计的重要性，往往我们非常重视它的设计阶段，在我们对压力容器的设计流程中，专业设计人员都会谨遵国际通用的设计规范和标准的要求，但是有时会对标准规范中一些潜在的说明存在疏忽和遗漏的问题，这便导致了设备设计安全性无法保证，存在严重的错误以致生产的隐患无法根除。以下列举了设计阶段频繁存在的问题并对其提出来合理化建议：

1.1 储气罐的设计

储气罐是压力容器的载体形式，在设计流程中必须要综合考虑到其投入实际生产领域中的应用。首先是材料的选用，用于工作环境的特殊性，要求能抵抗住高温高压以及强腐蚀的金属。但是在实际观察中得出的结论，选用趋近完美的金属材料不一定会带来生产的安全，还要综合考虑到储气罐的各种参数值，例如它的体积，尽量把它设计在合理范围之内才能应对特殊的工作环境。

1.2 开孔补强的设计

1.2.1 补强圈的补强性能。补强圈的内部和外部直径比率与容器的开孔直径大小密切相关。当压力由小变大时，随着开孔直径的不断变大，补强圈的内部和外部直径比率也在不断变大中。但是当开孔直径超出了一定范围时，补强圈的外径则相应减少了，这时的容器表面也承受了巨大的压力值，此时应当合理增加补强圈的厚度来想方设法使补强金属部分尽可能接近开孔位置。

1.2.2 换热器内部的补强。开孔补强是换热器开孔中的一个极为重要的步骤，在其实施之前需提前计算测量，构想补强圈等，这一系列操作都是为改善由于管箱和补强范围不合适而造成的缺漏。也就是说，纵然我们添加了补强圈，也还是无法得到理想效果，在忽视比例构图的情况下是很容易造成这种局面的。

1.3 管壳程相关问题

在管壳程试压的过程中，其压力要求是正压，且壳程试验压力应大于管程试验压力，当管程设计压力大于壳程设计压力时，为达到对管子与管板连接接头试验效果，需要考虑适当提高壳程的耐压试验压力，并以最高试验压力校核壳程各受压元件强度，不满足时增加壁厚，但同时要考虑增加壁厚时的经济性、合理性，但是个别部分的承压状况却没有得到足够的重视。

1.3.1 管法兰的承压能力。在对试验壳程水压进行压力提高后，就无法继续按照通常情况进行处理，所以，也就不可以选择壳程管法兰应有的承压等级，这就使得操作产生一定的困难，带有一定的危险。所以，也就有了试验水压比正常温度下的压力小1.5倍的说法。

1.3.2 管板应具备的强度。在试验壳程压力和试验管程压力一样的情况下，我们要对管板实施校核，这是为了保护工作人员的人身安全。在校核中，在温度不变的前提下，把设计管程压力调为零，并将其作为壳程压力，最大就可以按照不带法兰的固定管板进行计算。

1.3.3 或按HG/T20584《钢制化工容器制造技术条件》的附录A、附录B、附录C试验方法对壳程进行泄漏试验。

1.4 接头处连接的设计

圆筒经线的半径曲率和球形封头、圆筒连接的环向接头的分布是相关联的，若其发生变换，相应的结构等也会发生改变。有规定依照接头的不同而分为两种：A类为纵向承受力，B类为轴向承受力，A类的承受力是B类的两倍之多。对于球形封头和圆筒连接的环向接头，可以将其半径进行缩短，缩小封头球形在几何上的面积，亦或者是通过堆焊的方式将其厚度提高。这种方法下可以使该物体拥有更加良好的受力，但是不足就是使得制作成本上升，因为无折边曲度的深度加大了，所以在这种方法实施前，要仔细的考量一下优缺点，权衡之后再进行操作。

1.5 分气缸的问题

设计分气缸的问题时，要对其进、出气口给予足够的重视，是十分重要的，因为在这项操作中，这个问题是比较容易被人忽略的。因为这样，所以在对分气缸的设计中就要依据每一个详细的施工参数对进、出气口的距离进行不断的调整，以确保最终得到一个最合理的距离。除此之外，掌握好环焊缝和分气缸开口之间的长度也尤为重要，在施工中工作人员应注意躲避焊缝的地方开孔，而且还要保证足够的安全距离，使得局部应力不受影响，从而达到机器正常运作，企业正常生产，工作人员安全工作。在进行分气缸支架的架构时，应根据具体安排进行合理调整，依据数字说话，不能妄下结论，最大限度上保证其安全性。

2 结语

在对压力容器进行设计的时候，一定要对该容器的承压性、耐温性、抗腐蚀性和安全性能等方面给予足够的重视，这就要求我们在设计的时候，一定要遵循科学。文章指明压力容器的设计中，经常被工作人员忽视的相关问题，以期提高该容器的安全性和稳定性，最大程度上减少人为可控制的安全事故的出现，避免在人身、经济财产方面造成不必要的损失。

[1]柏文广.刘宜国;浅析压力容器开孔补强设计方法[J].化学工程与装备，2009年11期.

[2]刘有艳，周昌玉.压力容器接管部位的可靠性设计研究[J];压力容器;2011年01期.

[3]GB151-1999管壳式换热器.

[4]GB150.1-150.4-2011压力容器.