1、1压力容器的设计相关问题的探究摘要：近些年来，工业化的加速发展，使得压力容器被广泛地应用于各个工业领域中。压力容器的广泛应用同时也进一步推动了工业化的发展。本文就压力容器的设计进行研究，着重分析研究压力容器设计中易被忽略的问题。以此来不断地精益求精完善压力容器的设计质量，使其更好地服务于工业生产。 关键词：压力容器，设计 ,问题研究 Abstract: In recent years, accelerated development of industrialization, the pressure vessel is widely used in various industrial fi
2、elds. Widely used in pressure vessel and further promote the 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 design quality of p
3、ressure vessel, so as to better serve the industrial production. Key words: pressure vessel, design, research 中图分类号：TU2 一、压力容器的设计 压力容器在正式投入使用之前要经过设计、制造、检验、安装、运2行监督和维修等环节。整个过程中，设计环节是核心环节，是保证压力容器质量的关键环节。因此，在进行压力容器的设计时，一定要根据容器的压力、介质和温度等物理特性参数，按照企业标准、行业标准、地方标准和国家标准，经过对相关数据的计算分析，确定科学合理的设计技术方法。做到整个设计过程的科学
4、化、标准化和精准化。 在进行压力容器设计之前对各项参数的有效分析，是对压力容器质量的有利保障。进行前期的数据分析主要是为了确定以下一些设计项目：通过计算确定容器设计的所用的合理材质；通过合理的参数分析确定压力容器设计的受力结构；通过计算把握好压力容器设计的各项标准；以及确定压力容器各个容器壁上的口径大小、支座等部件的详细设计细节。二、压力容器的设计要求 压力容器的设计要求在石油、化工产业的生产过程非常复杂，设备生产过程中任何设备出了事故都会影响产品质量，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全，造成事故和财产损失，因此石油化工使用的压力容器一般需要满足以下几个方面的要求： 1.保证完成
5、工艺生产。石油化工使用的压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等） 。 2.确保运行完全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧一起火灾，甚至发生爆炸等恶行事故。压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的3时间释放出来，具有极大的摧毁力。 3.满足预订的使用寿命。影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器壁厚减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。 4.制造、检验、操作和维修方便。提出这一要求的
6、目的，一方面是基本安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时消除。 5.经济性。压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约材料以降低制造成本和维修的费用 三、关于压力容器的设计方法 1.常规设计。常规设计的理论基础是弹性失效准则，认为容器内某一最大应力点达到屈服极限，进入塑性，丧失了纯弹性状态即为失效。在应力分析方法上，是以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算为基础，不考虑边缘应力、局部应力以及热应力等，也不考虑交变载荷引起的疲劳问题。所有类型的应力采用同一的许用应力值（通常为 1 倍许用应力） ；为了保证安全
7、，通常采用较高的安全系数，以弥补应力分析的不足。 2.分析设计。随着压力容器参数的增高，高强度钢的采用以及近代计算与试验技术的发展采用弹性失效的观点使许多问题难于解决，常规设计的结果过于保守，设计的结构尚有很大承载潜力。为了适应压力容器的发展，必须采用新的失效观点来解决这些问题。分析设计弃了传统的弹性失效准则，采用了弹塑性或塑性失效准则，合理地放松了对计算4应力的过严限制，适当地提高了许用应力值，但又严格地保证了结构的安全性。我国的分析设计的标准为 JB4732-95钢制压力容器一分析设计标准 ，是以第三强度理论即最大剪应力理论为基础，认为不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时
8、的最大剪应力值，材料就发生屈服破坏。 四、压力容器设计中容易忽视的问题 1.材料问题 压力容器的设计过程中，对容器承受的压力的能力的有着严格的要求。压力容器所用的钢材必须要经过严谨的计算和分析决定。在此过程中要考虑压力容器的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑经济合理性。不能为了增大容器的压力而一味盲目的提高钢板的厚度。 （1）当压力设计过大时，使设备的壳体壁厚较大，如果还沿用碳素钢就会导致壁厚增加，质量加大，造成成本浪费。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过 8mm 时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制
9、或以结构设计主时，应尽量选用普通碳素钢。 （2）在专业的钢制化容器材料选用规定中规定“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号，复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的 1.6 倍（奥氏体钢为 1.5 倍） 。包括：设计温度大于 300；设计压力大于 1.6MPa；钢材厚度大于等于20mm：钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计5算的结果。 ” 2.法兰问题 法兰的设计问题上，我国制定有严格的规范。压力容器设计中的法兰问题主要是由于设计者对于法兰的使用不能够严格的按照相关的设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰问题，例如在使用过程中出现的法兰
10、变形、泄漏等问题。因此，设计者应该熟悉有关法兰的设计标准和规范，准确的进行法兰类型的选择。 3.分气缸设计问题 在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。导致分气缸不能正常的进行工作。在设计的过程中，设计者应该通过对具体的工艺参数的计算来确定出两者之间的距离。 4.储气缸的设计问题 压力容器的储气缸是用来储存气体用的，因此它需要有一定的抗压能力，因此储气缸对于材质的要求很高。对于储气罐的设计首先要做好其材质和尺寸的设计。储气罐的罐体直径和长度之间的比例要控制要求范围之内，合理设计的进行设计，才能使罐体的实际使用性能实现最优化。 五、结束语 压力容器的设计必须遵循现行设计
11、规范，同时设计者应在满足设计任务几目标要求的前提下提出最佳的设计方案，使其满足功能需要，安全可靠，节约成本。在压力容器的设计、制造、检验过程中。经常会有一些对压力容器的法规、标准、规范理解不透彻的地方，因而会出现很6多像上述例子的错误。对此，我们应不断地分析、总结、学习。同时，同行业应吸取经验和技术交流，熟悉各项标准、规范，才会尽量不犯原则性的错误，我们的业务水平才会不断提高。 参考文献: 1刘彩梅.压力容器制造质量控制.科教创新导报,2010. 2申长吉.压力容器设计过程中常见的问题分析J. 自动化应用.2011（6）. 3丁子荣.刘立峰.压力容器设计中几个问题的探讨J.科技资讯.2011（17）.
