浅析压力容器设计若干技术问题

高明明(苏州杜尔气体化工装备有限公司，江苏苏州 215133)

浅析压力容器设计若干技术问题

高明明(苏州杜尔气体化工装备有限公司，江苏苏州 215133)

压力容器的设计不仅仅关系到产品的制造以及检验环节的难易程度和运行费用，同时还直接影响到压力容器产品的可靠性和安全性。本文简要对压力容器设计的重点内容以及关键技术进行分析，以期对压力容器设计技术问题有指导意义。

压力容器；设计；技术问题

压力容器是涉及到国家财产以及人民生命安全的特种设备，其在军工、能源以及石化领域等多个国民经济支撑产业中有着广泛的应用。压力容器和其他容器有着较为明显的差别，压力容器一般由法兰、密封零件、开孔、接管、封头、筒体以及支座等构成，此外，在压力容器的周边还配备安全装置以及测量仪表等，由于压力容器内部处于密封状态，因此在一些特殊情况下易发生爆炸，由压力容器造成的燃烧起火以及爆炸等会使人民的生命财产安全受到威胁，因此当前世界各国都将压力容器列为重要的质检特种设备，其质量检测严格按照国家的法律法规以及行业的最新标准实行。随着科学技术的不断发展，对于压力容器的要求也越来越高，因此，在压力容器的设计阶段进行严格把关是保证压力容器安全可靠运行的重要前提。

1 压力容器设计的重点内容

在进行压力容器的设计内容制定时应该注意以下三点要求，第一，保证经济实用性，基于压力容器的安全可靠性要求，其外部结构通常设计为结构简单、易于制造和检修，在运行的过程中一旦出现超标缺陷或者其他问题能够及时进行修复和消除，这样做既能保证其实用性又能做到经济性；第二，确保其安全可靠，在石油化工以及军工科研等领域对于压力容器的要求较高，其在运行的过程中必须承担相应的压力以及温度等工况，由于压力容器内存贮了一定得能量，一旦内部发生破坏将会带来不可预计的严重后果；第三，确保其使用寿命，便于维修操作，影响压力容器一个主要的因素是腐蚀，它会造成压力容器穿壁甚至烂穿，因此压力容器的设计阶段就要充分考虑腐蚀性因素。

2 压力容器设计的技术分析

2.1 计算平盖接管的开孔补强

在进行一些特种作业时需要在压力容器上进行开孔处理，但是由于在进行开孔处理时由于压力的挤压作用，其周围的受力是平时的几倍，为了解决由于开孔带来的安全隐患问题，避免造成伤害应该进行计算平盖接管的开孔补强，开孔补强的原则是应该保证平盖进行补强之后的弯曲程度以及强度跟开孔前保持一致。当压力容器跟外部的零器件进行连接后将会构成一个新的整体，因此在进行压力容器设计阶段应该考虑到后期会增加多少厚度的材料，在进行重新构造之后应该重新进行计算。

2.2 锥封圆筒连接处分析

在压力容器锥封圆筒的连接处的元件比较多，当外部的元件几何形状发生改变时，在外部负荷的作用下将会产生较大的边缘应力，如果这种压力无法得到释放将会导致压力容器与外部的连接处出现超负荷的情况，在情况严重时会导致系统的安全稳定性遭到破坏。对于锥封圆筒而言，无论是真空还是外部压力的情况下都应该视为一种单独的器件，将其视为一个刚性物体，因此锥封圆筒周围的有效截面积惯性矩应该大于刚性支撑的惯性矩才能保证其稳定。锥封圆筒连接处应该进行科学有效的分析和计算，锥封圆筒的设计是一个完整连贯的组合，每一个环节都不能忽视，设计者应该充分考虑锥封圆筒的外压长度，在实际运转过程中如果外部压力过大时将会造成其连接处出现不稳定的情况。

2.3 应力腐蚀设计技术

应力腐蚀是一个完整的腐蚀体系，其共同点是由于压力容器的金属材料在具有腐蚀性的环境下遭受到高拉力的作用而导致元器件损坏。为了避免应力腐蚀，设计者应该找到应力产生的根源，这样在设计中才会具有针对性和专一性，不同的应力体系会受到不同的应力腐蚀环境，虽然起始指标存在差异性，但是其最终结果都一样。在进行应力腐蚀设计技术中应该充分考虑到不同的环境应力所产生的不同腐蚀体系，同时还要进行减震、减轻设计。为了保证压力容器的零件受到应力腐蚀应该选取抗应力腐蚀的材质，改善腐蚀环境。

2.4 概率设计

概率设计是采用近现代数理统计的方法，对压力容器进行全面的安全以及经济性评估，失效的可能性大小能够用来进行概率计算，此外，概率设计能够有效的降低事故发生率，保障其安全可靠性，通过概率设计可以将压力容器的各个零件进行科学合理的可靠性概率分配，这样既能符合经济型原则，又能满足整体要求。

3 结语

综上所述，压力容器是我国国民经济发展过程中必不可少的特种设备，在进行设计压力容器时应该严格按照国家的相关法律法规以及最新的行业标准和规范进行设计，确保压力容器安全可靠，在设计时及时发现问题，不断进行方案的修改和完善，加强内部经验技术交流，不断通过学习总结提高设计人员自身的综合素质，确保设计的压力容器能够安全稳定运行，避免出现原则性的错误。

[1]吴睿.应变强化压力容器参数设计的研究[M].兰州.兰州理工大学出版社，2012.

[2]戚居良.压力容器参数设计的研究[M].沈阳.沈阳工业大学出版社，2014.