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摘 要：我国的社会主义经济在不断的发展，这也推着着科学领域的发展。随着科技水平的不断提高，各国的竞争也变得更加激烈。对于压力容器也不例外，我们国家压力容器的设计要是想走向国际化就必须在设计当中提高技术以前加强防范意识。要把更加优秀的设计放到压力容器当中去，提高压力容器的质量 ，这样才能更好的为我们国家的经济建设作出贡献。
关键词：压力容器；设计；可靠性；方法
中图分类号：S611文献标识码： A
引 言：我们国家的经济不断在发展，科技产品也越来越走向国际化。。但是当前我们却看到企业生产的压力容器存在多处与技术方面相关的问题。对于压力容器来说,为了保证其质量,在设计时都已经制定了较为严格的技术规定,但是其中的许多规定含义都是比较原则化,基本上从整体进行考虑,有些规定涵盖的技术情况比较多,这就会造成设计人员在对压力容器设计时,没有全面、透彻、正确理解技术规定,甚至产生了一些技术误解,因而导致压力容器生产中出现了一些不合理的设计技术问题。
一、压力容器寿命特点
现代压力容器设计为基于失效模式的设计方法，保证容器在完整寿命周期的功能性、安全性、经济性。压力容器寿命的定义通常是以主要承压部件裂纹产生的过程为标志的。压力容器结构设计寿命主要是指对材质发生裂纹的预测期进行分析和计算。国外通常规定为30年，但由于设计的假定条件与实际运行模式存在很大的差距，从而导致设计年限发生很大的变化。在压力容器运行过程中，如果管理得当将会大大延长设备的使用寿命。同时，压力容器寿命的终结并不意味着该容器所有的元件都不能使用，只是部分元件产生了裂纹而以。从压力容器产生裂纹到元件的最终破坏失效所经历的时间称为裂纹的进展期。压力容器寿命管理的主要任务就是对裂
纹发生和进展的期限进行分析和估算，从而更好的确保元件的安全运行，降低元件的寿命成本。
二、压力容器设计中有关技术方面的问题以及解决措施
2.1影响压力容器设计中可靠性的因素
可靠性設计不仅节省了材料，更主要的是它定量地反映了容器的破坏概率或者说容器的可靠程度。 在可靠度计算和分析过程中， 一般会将假设各设计变量的随机变量为正态分布，对于具有正态分布的应力与强度，这种方法更加简便。 影响材料强度的因素很多，如制造工艺、化学成分以及实验方法、取样部位及环境的差异等，但正是这些因素使材料的强度具有统计的特性。 大量实验数据表明，强度是可以用正态分布来描述的。 关于应力的分布情况， 很多资料表明在静载荷作用下为正态分布，多数为对数正态分布，在动载荷作用下则为右斜。 压力容器的工作环境往往比较复杂，既承受动载荷也承受静载荷，由应力-强度干涉理论知识， 右斜应力由于右端密度增大而增大了干涉区，从而使可靠度下降。 因而应力服从对数正态分布时，若按应力服从正态分布进行设计，就不能保证可靠性的要求。 需要指出的是，具体情况具体分析，不能以偏概全
2.2 重要技术参数的确定
在压力容器设计中,涉及到很多设计参数,而且一个设计参数在不同的压力容
器设计规定中有着不同的含义,因此,能否正确的理解参数含义和选取参数,直接
关系到压力容器的制造成本,生产困难以及安全性能等。以下就针对两个重要的技术参数进行分析。
(1)腐蚀裕量,
一般情况下,容器壁厚的腐蚀裕量都是根据设备的预期使用年限和介质对容器的腐蚀速率进行综合考虑后确定的。但是目前在很多产品生产工艺过程中,都没有确切给出材料的腐蚀速率,也就无法知道材料的准确腐蚀裕量,因此,只有由产品的设计人员根据试验粗略给出材料的腐蚀裕量,从严格意义上来说,这种做法
会影响到产品的生产成本和安全使用性能。因此必须要严格确定材料的腐蚀裕量,对于压力容器来说可以按照工艺专业标准要求或者是工程明确给出一致的材料腐蚀速率。例如对于接管的腐蚀裕量确定,目前尚未达成一致,有的以取容器壳体的一半作为接管的腐蚀裕量;有的则以整个容器壳体的腐蚀裕量作为接管的腐蚀裕量,但如果采取后者意见,则就会导致薄壁接管的开孔补强力度不够的问题。因此,为了能够确切不同接管的腐蚀裕量,对于一般接管来说直接按照筒体的腐蚀裕量计算就可以,而对于薄壁接管或者是小直径接管,建议采取适当的补强措施,如利用厚壁管确定腐蚀裕量。
(2)焊接结构,
焊接结构问题主要出现在球形接头和圆筒连接的过程中,由于二者在环向连接时,圆筒的经线半径曲率发生变化而导致焊接设计结构出现问题。按照焊接结构分类方式的规定,规定在球形接头和圆筒连接过程中形成的环向结构属于A类,即纵向承受应力的焊接接头。但是在压力容器的实际设计过程中,此规定不符合实际。因此,为了解决此类焊接结构问题,针对封头球形可以利用削边筒体端部
法,即将半球球壳的一段削薄,然后再将封头球形几何图形上的筒体部分削薄,最后利用堆焊技术对封头球形进行局部加厚处理,从而使得焊接接头具有较好的承受应力,但是这种方法也存在缺陷,由于封头球形无折边曲面部分具有较深的厚度,因此这部分工艺会增加材料用量,增加生产成本,因此,在选择时一定要充分考虑利弊关系,努力做到既解决问题又不扩增成本。
2.3 平盖接管开孔补强直径计算问题
在压力容器设计时,都会在压力容器的平盖上开设圆孔,但是由于平盖自身的
特点,使得开孔受到双向拉伸作用,而在孔的边缘集中的应力可达两倍基本应力,因此为了降低这些应力,集中一般都需要采取开孔补强措施,即外加补强元件或者是增加平盖厚度。由于平盖接管大多采用的是内插管与平盖双侧焊接在一起的结构,因此平盖上开孔直径的大小就直接关系到补强计算。在实际设计中,瓶盖与接管的焊接结构有两种常见的结构特征,即全焊透结构和非焊透结构。对于全焊透结构来说,由于平盖与接管已经完全形成一个整体,因此在计算补强大小时,所用的开孔直径应为接管内径和两倍厚度附加量之和;而对于非焊透结构来说,可以采用平盖上的钻孔直径,即用接管外径加两倍间隙之和的值即可。但是在实际操作中,往往会出现设计人员对补强计算问题顾名思义,不考虑平盖与接管的结构特征,全部都按照非焊透结构的开孔直径进行计算,由于开孔基准直径变小后,在补强时需要增加的厚度量也会随之减小,忽略细节变化,这必然会加大平盖厚度,最终影响压力容器的质量。
2.4 管壳式换热器中折流板和支持板的用途不明
在管壳式换热器中,经常会用到折流板和支持板。如果不仔细区分,在使用时很
容易就会发生混淆。因为在形式、最小板厚、大小方面,折流板和支持板完全一样,唯一不同之处仅在于两种板的作用和布置。折流板主要用于无相变换热过程,来改变壳程介质的流动状态,从而提高换热器的换热效率,板间距较小;而支持板恰好相反,其主要用于有相变的换热过程,有支撑作用,主要用来支承换热管,使换热器不超过其最大的无支撑跨距,因此支持板的板间距相对较大。但是在实际设计中,经常出现部分设计人员混淆会将两种板件,尤其是将折流板误用于支撑换热管的工况中,造成不必要的设计浪费。因此设计人员务必要认清两种板的结构和功能,正确使用,避免浪费。
2.5 耐压试验的免除问题
耐压试验免除的对象通常是那些不能够进行压力试验的现场组焊的大型压力容器,例如不能承受液压试验时水的重量的压力容器。耐压试验实际上是检测压力容器质量和安全性能的一个重要环节,但是往往有部分设计人员认为不用对这些特殊的压力容器进行耐压试验。为了确保免除耐压试验的压力容器质量和安全,在设计过程中,注意提高压力容器材料的力学性能和化学成分的检测要求,提高容器的超压泄放能力,尽量采用全焊接头等。
3、结束语：
综上所述，压力容器的设计是否合理将会直接决定压力容器的使用性能和安全性能。因此，要求压力容器设计人员对压力容器事故原因、容器结构安全设计、及容器结构对疲劳和寿命的影响有一个全面的认识，才能更好的把握压力容器设计过程中对结构的合理安排。以提高压力容器结构设计的科学性、合理性以及使用寿命。
参考文献
[1] 陈超，王建乐.压力容器设计常见问题及对策探讨[J].中国机械.2014(9).
[2]程仙梅.压力容器设计中常见问题及优化设计[J].科技研究.2014(24).
[3]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).
[4]陈刚.压力容器设计的常见问题与解决对策[J].中国科技博览.2012(12).
关键词：压力容器；设计；可靠性；方法
中图分类号：S611文献标识码： A
引 言：我们国家的经济不断在发展，科技产品也越来越走向国际化。。但是当前我们却看到企业生产的压力容器存在多处与技术方面相关的问题。对于压力容器来说,为了保证其质量,在设计时都已经制定了较为严格的技术规定,但是其中的许多规定含义都是比较原则化,基本上从整体进行考虑,有些规定涵盖的技术情况比较多,这就会造成设计人员在对压力容器设计时,没有全面、透彻、正确理解技术规定,甚至产生了一些技术误解,因而导致压力容器生产中出现了一些不合理的设计技术问题。
一、压力容器寿命特点
现代压力容器设计为基于失效模式的设计方法，保证容器在完整寿命周期的功能性、安全性、经济性。压力容器寿命的定义通常是以主要承压部件裂纹产生的过程为标志的。压力容器结构设计寿命主要是指对材质发生裂纹的预测期进行分析和计算。国外通常规定为30年，但由于设计的假定条件与实际运行模式存在很大的差距，从而导致设计年限发生很大的变化。在压力容器运行过程中，如果管理得当将会大大延长设备的使用寿命。同时，压力容器寿命的终结并不意味着该容器所有的元件都不能使用，只是部分元件产生了裂纹而以。从压力容器产生裂纹到元件的最终破坏失效所经历的时间称为裂纹的进展期。压力容器寿命管理的主要任务就是对裂
纹发生和进展的期限进行分析和估算，从而更好的确保元件的安全运行，降低元件的寿命成本。
二、压力容器设计中有关技术方面的问题以及解决措施
2.1影响压力容器设计中可靠性的因素
可靠性設计不仅节省了材料，更主要的是它定量地反映了容器的破坏概率或者说容器的可靠程度。 在可靠度计算和分析过程中， 一般会将假设各设计变量的随机变量为正态分布，对于具有正态分布的应力与强度，这种方法更加简便。 影响材料强度的因素很多，如制造工艺、化学成分以及实验方法、取样部位及环境的差异等，但正是这些因素使材料的强度具有统计的特性。 大量实验数据表明，强度是可以用正态分布来描述的。 关于应力的分布情况， 很多资料表明在静载荷作用下为正态分布，多数为对数正态分布，在动载荷作用下则为右斜。 压力容器的工作环境往往比较复杂，既承受动载荷也承受静载荷，由应力-强度干涉理论知识， 右斜应力由于右端密度增大而增大了干涉区，从而使可靠度下降。 因而应力服从对数正态分布时，若按应力服从正态分布进行设计，就不能保证可靠性的要求。 需要指出的是，具体情况具体分析，不能以偏概全
2.2 重要技术参数的确定
在压力容器设计中,涉及到很多设计参数,而且一个设计参数在不同的压力容
器设计规定中有着不同的含义,因此,能否正确的理解参数含义和选取参数,直接
关系到压力容器的制造成本,生产困难以及安全性能等。以下就针对两个重要的技术参数进行分析。
(1)腐蚀裕量,
一般情况下,容器壁厚的腐蚀裕量都是根据设备的预期使用年限和介质对容器的腐蚀速率进行综合考虑后确定的。但是目前在很多产品生产工艺过程中,都没有确切给出材料的腐蚀速率,也就无法知道材料的准确腐蚀裕量,因此,只有由产品的设计人员根据试验粗略给出材料的腐蚀裕量,从严格意义上来说,这种做法
会影响到产品的生产成本和安全使用性能。因此必须要严格确定材料的腐蚀裕量,对于压力容器来说可以按照工艺专业标准要求或者是工程明确给出一致的材料腐蚀速率。例如对于接管的腐蚀裕量确定,目前尚未达成一致,有的以取容器壳体的一半作为接管的腐蚀裕量;有的则以整个容器壳体的腐蚀裕量作为接管的腐蚀裕量,但如果采取后者意见,则就会导致薄壁接管的开孔补强力度不够的问题。因此,为了能够确切不同接管的腐蚀裕量,对于一般接管来说直接按照筒体的腐蚀裕量计算就可以,而对于薄壁接管或者是小直径接管,建议采取适当的补强措施,如利用厚壁管确定腐蚀裕量。
(2)焊接结构,
焊接结构问题主要出现在球形接头和圆筒连接的过程中,由于二者在环向连接时,圆筒的经线半径曲率发生变化而导致焊接设计结构出现问题。按照焊接结构分类方式的规定,规定在球形接头和圆筒连接过程中形成的环向结构属于A类,即纵向承受应力的焊接接头。但是在压力容器的实际设计过程中,此规定不符合实际。因此,为了解决此类焊接结构问题,针对封头球形可以利用削边筒体端部
法,即将半球球壳的一段削薄,然后再将封头球形几何图形上的筒体部分削薄,最后利用堆焊技术对封头球形进行局部加厚处理,从而使得焊接接头具有较好的承受应力,但是这种方法也存在缺陷,由于封头球形无折边曲面部分具有较深的厚度,因此这部分工艺会增加材料用量,增加生产成本,因此,在选择时一定要充分考虑利弊关系,努力做到既解决问题又不扩增成本。
2.3 平盖接管开孔补强直径计算问题
在压力容器设计时,都会在压力容器的平盖上开设圆孔,但是由于平盖自身的
特点,使得开孔受到双向拉伸作用,而在孔的边缘集中的应力可达两倍基本应力,因此为了降低这些应力,集中一般都需要采取开孔补强措施,即外加补强元件或者是增加平盖厚度。由于平盖接管大多采用的是内插管与平盖双侧焊接在一起的结构,因此平盖上开孔直径的大小就直接关系到补强计算。在实际设计中,瓶盖与接管的焊接结构有两种常见的结构特征,即全焊透结构和非焊透结构。对于全焊透结构来说,由于平盖与接管已经完全形成一个整体,因此在计算补强大小时,所用的开孔直径应为接管内径和两倍厚度附加量之和;而对于非焊透结构来说,可以采用平盖上的钻孔直径,即用接管外径加两倍间隙之和的值即可。但是在实际操作中,往往会出现设计人员对补强计算问题顾名思义,不考虑平盖与接管的结构特征,全部都按照非焊透结构的开孔直径进行计算,由于开孔基准直径变小后,在补强时需要增加的厚度量也会随之减小,忽略细节变化,这必然会加大平盖厚度,最终影响压力容器的质量。
2.4 管壳式换热器中折流板和支持板的用途不明
在管壳式换热器中,经常会用到折流板和支持板。如果不仔细区分,在使用时很
容易就会发生混淆。因为在形式、最小板厚、大小方面,折流板和支持板完全一样,唯一不同之处仅在于两种板的作用和布置。折流板主要用于无相变换热过程,来改变壳程介质的流动状态,从而提高换热器的换热效率,板间距较小;而支持板恰好相反,其主要用于有相变的换热过程,有支撑作用,主要用来支承换热管,使换热器不超过其最大的无支撑跨距,因此支持板的板间距相对较大。但是在实际设计中,经常出现部分设计人员混淆会将两种板件,尤其是将折流板误用于支撑换热管的工况中,造成不必要的设计浪费。因此设计人员务必要认清两种板的结构和功能,正确使用,避免浪费。
2.5 耐压试验的免除问题
耐压试验免除的对象通常是那些不能够进行压力试验的现场组焊的大型压力容器,例如不能承受液压试验时水的重量的压力容器。耐压试验实际上是检测压力容器质量和安全性能的一个重要环节,但是往往有部分设计人员认为不用对这些特殊的压力容器进行耐压试验。为了确保免除耐压试验的压力容器质量和安全,在设计过程中,注意提高压力容器材料的力学性能和化学成分的检测要求,提高容器的超压泄放能力,尽量采用全焊接头等。
3、结束语：
综上所述，压力容器的设计是否合理将会直接决定压力容器的使用性能和安全性能。因此，要求压力容器设计人员对压力容器事故原因、容器结构安全设计、及容器结构对疲劳和寿命的影响有一个全面的认识，才能更好的把握压力容器设计过程中对结构的合理安排。以提高压力容器结构设计的科学性、合理性以及使用寿命。
参考文献
[1] 陈超，王建乐.压力容器设计常见问题及对策探讨[J].中国机械.2014(9).
[2]程仙梅.压力容器设计中常见问题及优化设计[J].科技研究.2014(24).
[3]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).
[4]陈刚.压力容器设计的常见问题与解决对策[J].中国科技博览.2012(12).