纤维缠绕聚合物基复合材料压力容器的可靠性设计

沈军;谢怀勤;侯涤洋

【摘要】为对纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器进行可靠性设计和安全测评,引入可靠性理论;应用统计学原理,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代目前应用的传统安全系数法设计.根据国家标准制备8个玻璃纤维缠绕复合材料(GFWRP)压力容器,通过实验获得纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值.GFWRP压力容器结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与实验结果基本吻合,并明显小于传统安全系数法设计值.通过对不同纤维强度随机分布可靠性设计理论计算结果的比较,确知纤维强度的离散程度是FWRP压力容器可靠性设计的重要影响因素.传统安全系数设计法只考虑纤维强度(均值)大小,而无视纤维强度随机分布特征值对FWRP压力容器结构抗力的影响,显然是不合理的.可靠性设计实现了安全性与经济性的有效统一.

【期刊名称】《复合材料学报》

【年(卷),期】2006(023)004

【总页数】5页(P124-128)

【关键词】聚合物基复合材料;纤维缠绕工艺;FWRP压力容器;可靠性设计

【作者】沈军;谢怀勤;侯涤洋

【作者单位】哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨玻璃钢研究院,工程二部,哈尔

滨,150036

缠绕成型工艺

第6章、缠绕成型工艺 §6-1、概述定义：将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的工艺过程。因此三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。细节见图7-1 §6-1-1、缠绕工艺分类及特点 1、干法缠绕预浸纱带（布带），加热粘流后缠绕。特点：严格控制纱带含胶量和尺寸，质量稳定，速度快，劳卫条件好，投资大。 2、湿法缠绕浸渍无捻粗纱直接缠绕。特点：材料经济，质量不稳。 3、半干法缠绕预浸渍粗纱（或布带）随即缠绕到芯模上。特点：无需整套设备，烘干快，室温操作。 §6-1-2、缠绕制品特点 1、比强度高 F：3Ti，4Steel。原因： (1)表面缺陷小 (2)避免纵横交织点和末端的应力集中 (3)可控方向与数量，实现等强 (4)纤维含量高80%

2、可靠性高克服材料的韧性不够及缺口带来的可靠性降低。 3、生产率高机械化，大批量。 4、成本低无捻减少了纺织等其它工费。缺点：形状限制，投资大，必须大批量。 §6-1-3、原材料纤维增强材料，树脂基体选择原则：满足设计性能指标，工艺性参数及经济性要求。 1、增强材料玻纤（无碱，中碱无捻粗纱，高强纤维），碳纤维，芳纶纤维等。纤维要求： (1)高档产品：碳纤维，芳纶纤维 (2)制品性能要求 (3)表面处理 (4)与树脂浸渍性好 (5)各股张力均匀 (6)成带性好 2、树脂基体指合成树脂与各种助剂组成的基体体系。选用要求： (1)工艺性好，粘度与适用期最重要，适用量>4小时,η=~1Pa·S。 (2)树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配，方能获得满意效果。 (3)固化收缩率低和毒性刺激小 (4)来源广、价格低

产品设计开发常见问题分析

学习导航通过学习本课程，你将能够： ●知晓设计开发中的常见问题； ●了解设计规范和工艺标准； ●掌握设计开发常见问题的根源； ●了解并行开发模式。产品设计开发常见问题分析一、设计开发中常见的问题企业在设计开发新产品时常常会面临一些问题，比较典型的有九个：第一，新产品品质问题多；第二，新产品开发时间长；第三，新材料不能及时提供或者频繁更换供应商；第四，开发后设计变更多；第五，设计的产品成本高；第六，设计的产品难制造；第七，设计错误多；第八，微小差异零部件太多；第九，因客户要求而频繁变更。 1.新产品品质问题多新产品刚开发时的稳定性不够，容易出现品质问题。 2.新产品开发时间长如果新产品的技术含量很高，就会延长开发时间，进而延迟推出时间。 3.新材料不能及时提供或者频繁更换供应商设计时间的拖延，会导致新材料不能及时提供给供应商甚至频繁更换供应商的现象。例如，设计初期选定了一个供应商，批量生产时候又更换供应商，产品品质就会发生波动。 4.开发后设计变更多新产品在设计过程中会遇到很多变更，如原来的设计思路过时了或市场发生了变化，需要追加功能或外观上的变化；前期的品质不稳定，在后期找到了解决办法，需要进行设计变更；客户的要求发生变化，需要临时改变设计方案等。这些变更都会导致时间的延迟。 5.设计的产品成本高有些新设计的产品要求生产设备必须进行重新配套，加上企业为了使老客户认可产品而加大力度进行宣传，会导致新产品的成本增加、利润减少。 6.设计的产品难制造有时产品的设计方案很好，但不方便生产和制造，给生产车间、制造部门以及供应商造成很大麻烦，如影响生产进度和导致营业额下降等。

压力容器的发展趋势

压力容器的发展趋势一、前言压力容器基本都是在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易燃易爆，危险性极高，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。压力容器的类型和功能也随应用场合的不同而随之变化，其整个设计，制造和使用过程涉及冶金、结构设计、机加工、焊接、热处理、无损检测，自动化等专业技术门类。因此，压力容器的技术发展是在建立在各专业技术综合发展的基础之上。二、压力容器本体的发展方向：随着国际经济，技术的贸易交流日渐加强和压力容器的设计，制造及使用管理的成熟化，国内外压力容器的发展逐渐呈现出以下几个方向： 1、通用化与标准化：压力容器通用化和标准化已成为不可逆转的趋势之一。这是因为通用化与标准化也就意味着互换性的提高，这不仅有利于压力容器使用单位日常维护与后勤保障，而且能够最大限度地减少设计和制造成本。同时，对于像我们这样的出口大国，标准化也意味着获得了走向国际的通行证。从世界范围内的压力容器出口大国的实践分析可以看出，国际化的工程公司可以带动本国的压力容器行业的发展和标准的国际化认可，从而获得更大的国际发言权和丰厚的经济利润。 2，特殊化与专业化：通用化与标准化虽然有许多优点，但在这类压力容器只能用在一些普通场合，在具有特殊要求的工作环境下必须使用具有特殊功能的压力容器。如核反应容器，水晶加工容器和火箭燃料箱等就要求压力容器必须具备极强的耐腐蚀，耐高压和耐高温能力。正是这些特殊的需求促使压力容器向着特殊化与专业化的方向不断地发展和进步。（1）超高压容器：它是指工作压力大于或等于100MP的容器，这类容器在乙烯的聚合，人工水晶的制造等方面已经得到了广泛应用。但其依然存在着制造成本高昂和安全性不够理想的问题。现在随着新型材料出现和冶金业的发展超高压容器的耐压能力和强度极限也在逐步提升，这都将促使超高压容器进一步发展。（2）高温压力容器：所谓高温﹐通常是指壁温超过容器材料的蠕变起始温度(对于一般钢材约为350℃)。火力发电站的锅炉汽包﹑煤转化反应器﹐某些堆型(高温气冷堆和增殖反应堆)核电站的反应堆压力容器等﹐都是高温压力容器。高温压力容器因材料的蠕变会产生形状和尺寸的缓慢变化。材料在高温的长期作用下﹐其持久强度较短时抗拉强度低得多。因此选择材料的主要依据是高温持久强度和耐腐蚀性。高温压力容器的应力分析比较复杂﹐求理论解相当困难。现代实践表明﹐采用有限元法分析是切实可行的。如果容器承受交变载荷(例如反复升压和降压)﹐还应考虑疲劳(见疲劳强度设计)和蠕变的交互作用。

压力容器设计常见问题分析及解决措施

压力容器设计常见问题分析及解决措施摘要：随着我国经济的飞速发展,工业领域取得了巨大的成就。作为工业设计中的重要一部分,压力容器的设计也取得了很大的进步。但是,随着压力容器设计的发展,压力容器在设计方面出现一些漏洞。本文将对设计过程中的常见问题进行分析,并提出对应的防范措施,希望能为相关工作者提供一定的借鉴压力容器设计中时分析其设计合理性成本以及使用的安全性，非常重要。分析了压力容器设计常见问题，提出几点提高压力容器使用效率的方法。关键词：压力容器；设计；常见问题；应对方式引言随着压力容器的使用量越来越大，对设计提出了更高的要求，要保证其使用的安全性，同时还要求经济实惠，同时满足这两个方面，就要进行合理的设计，采取一个有效的、科学的方法设计压力容器。而一个符合市场需求的压力容器，不仅仅是要具备基本功能，同时其使用安全性也是使用者提出的要求。压力容器设计中一般包含有结构、刚度还有强度、密封设计等设计内容。本文就压力容器设计常见问题进行解剖，并提出几点相应的处理措施。 1压力容器设计常见问题分析 1.1经济性考虑其安全性能，针对材料的选择，就要考设备温度承受力、设计压力、材料之间焊接，以及各个介质之间的特性，对于冷热加工性能和容器结构进行整合分析，同时，还要分析其经济性。压力容器造价一般与设备材料和总体的质量有直接联系。而在设备总质量中，容器壳体质量占有很大一部分，特别是包含有较大内容的容器，它的壳体质量占有设备质量的80%～90%。所以，在容器能正常使用的情况下，在利用材料方面，可以选择一些价格比较低但同样能满足正常容器的使用，从而有效的降低成本。 1.2材料许用应力跳档对压力有比较高要求的容器，一般它的封头是比较厚的，而封头的形成存在减薄量。容器筒体在热成型过程中，也会出现一定的减薄量。部分设计人员在进行这一环节的计算是，对封头和筒体的减薄量没有分析透彻，在制造过程中加入成形的减薄量，这样就很容易增加材料厚度，直接降低材料的许用应力，设厚度不足，因此，设计人员在设计过程就要对厚板类型的材料的许用应力跳档等问题进行分析。 1.3非标法兰设计将《压力容器法兰》作为参考依据，使用的公称压力小于6.4MPa，而对应的公称值直径小于800ml；根据《钢制管法兰、垫片、紧固件》中的提出的标准，其中于较大直径的法兰，公称压力小于16MPa，公称直径小于200ml。但在实际设计操作中，针对容器直径和设计压力，一般已经超过了以上所说的指标，对于这一种现象，设计法兰时，对其结构的尺寸要经过精确计算，以满足强度方面的要求。 1.4忽视设备使用寿命一般对任何一个产品的寿命均有要求，特别是像压力容器这样设备（图1），对其使用寿命有着更高的要求，寿命太短会直接增加生产成本，一般对容器寿命

压力容器安全状况等级的划分依据

行业资料：________ 压力容器安全状况等级的划分依据单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日第1 页共8 页

压力容器安全状况等级的划分依据根据压力容器安全状况，划分为五个等级。安全状况等级应根据检验结果评定，以其中评定项目等级最低者为评定级别。 1级：压力容器出厂资料齐全；设计、制造质量符合有关法规和标准要求；在设计条件下能安全使用。 2级：出厂资料基本齐全；设计、制造质量基本符合有关法规和标准的要求；根据检验报告，存在某些不危及安全，可不修复的一般性缺陷；在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作条件下能安全使用。 3级：出厂资料不够齐全；主体材质、强度、结构基本符合有关法规和标准的要求，存在某些不符合有关法规或标准的问题或缺陷，根据检验报告，确认为在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作条件下，能安全使用。 4级：出厂资料不齐全；主体材质不明或不符合有关规定；结构和强度不符合有关法规和标准的要求；存在严重缺陷；根据检验报告，确认在法规规定的检验周期内，需要在规定操作条件下监控使用。 5级：缺陷严重，难于或无法修复，无修复价值或修复后仍难于保证安全使用；检验报告结论为判废。需要说明的是：安全状况等级中所述缺陷，是指该压力容器最终存在的状态，如缺陷已消除，则以消除后的状态，确定该压力容器的安全状况等级。第 2 页共 8 页

压力容器安全状况风险管理摘要：压力容器用途十分广泛。它是石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器由于密封、承压及介质等原因容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。因此研究压力容器的事故状况和管理方法，可有效地改善企业压力容器安全状况。关键词:压力容器；安全；事故；管理。 1. 压力容器风险评估压力容器的工作条件（如工作压力、工作温度、介质毒性和爆炸危害程度等）决定了其固有的危险性，其危险程度取决于压力容器蕴含的能量和介质危害性的释放（介质特性，也就是说，压力容器作为危险源具有潜在的危险性或固有的危险因素：化学介质的毒性、化学介质对金属和非金属材料的腐蚀性、火灾危害性、物理性爆炸和化学行爆炸、噪声等危险因素，引发人员伤亡、财物损毁、环境污染、能源浪费等风险事件。压力容器危险源的种类主要有：毒物释放、火灾、爆炸、泄漏窒息等四类。压力容器失效的主要是由于压力或其它载荷超过许用极限而丧失工作能力。失效主要表现为以强度、刚度、稳定性和腐蚀失效四种失效形态。 1.1毒物释放作业人员与毒性介质接触的可能性、时间长短和介质的毒性程度导致压力容器失效后产生的风险程度，一旦压力容器本体断裂、安全附件意外泄漏、接头泄漏、超压泄放装置失灵、通风设施失效、设备布置不第 3 页共 8 页

关于压力容器设计的若干技术问题尹杰辉

关于压力容器设计的若干技术问题尹杰辉发表时间：2018-03-22T16:20:02.877Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：尹杰辉[导读] 摘要：随着我国科技的不断发展，我国在压力容器设计方面仍存在一定的问题。克拉玛依恒泰制造安装工程有限责任公司新疆昌吉阜康准东 831511 摘要：随着我国科技的不断发展，我国在压力容器设计方面仍存在一定的问题。压力容器设计一直秉承着严密的技术规格，但是其主要的技术在设计的过程中却会出现许多不同的情况，不能满足所有问题的解决，这就出现了一个亟待解决的难题。本文对这些问题作出了简要的分析。关键词：压力容器；设计参数；技术问题；措施在设计压力容器过程中，我们经常会遇到这样的问题：一个重要的设计参数，在不同的设计规定中有不同的解释。如果参数选择正确，对节约材料，减少加工制造困难，降低成本，确保安全都具有重要意义。 1压力容器的概念压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa?L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa?L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶、氧舱等。 2压力容器设计中常见的若干技术问题 2.1压力容器材料选择不当压力容器材料选择得当直接关系着压力容器各个参数指标是否能够达到国家要求。因此，无论什么工器具的制作和生产都离不开一个优质的原材料。材料的改变就会影响容器的性能和抗压能力等。但是，在选择材料的时候通常会受到一些外界因素的干扰，这时候设计人员必须要理清思路，严格把好质量关， 2.2耐压试验的免除问题当前国家要求，每一项工业产品，必须有质量检验的合格标准，否则不予进入市场，因此压力容器虽然省略了耐压实验，但在其他方面上，还是有很多方式来保证压力容器质量的，由于质量检测的指标就那几项，因此，在检测的项目上质量必须过关。这并不意味着其他项目上不过关，也要达到最基本的要求。 2.3换热器的结构问题在计算模型时，换热管在模型中起到压杆的作用，在管板与其的连接处则是起到支撑用途的折流板铰支端，使用压杆材料力学的计算方式进行运算。使用的计算方式要严格依据相关标准规定，确保计算结果准确无误，设备的使用安全可靠。 2.4压力容器的寿命设计问题由于设计人员在操作压力容器时未能很好确定其的操作参数,进而难以精确估计整个容器的使用寿命。若压力容器的运行时间超出其所设计的使用寿命时,缺少相关的法规政策规定检修人员如何处理压力容器的故障,从而造成不必要的安全事故。对此,压力容器的寿命设计问题始终是国内设计单位及人员极其避及的问题之一。然而,在现实生活中,设计人员难免会遇到有关压力容器的寿命设计问题,具体原因主要包括以下几个方面:第一,材料的力学性能方面,比如高温断裂、蠕变等对时间的依存性较大。第二,载荷方面的因素,比如周期性的载荷。第三,受到腐蚀的因素制约,进一步影响了容器的使用寿命等。 2.5开孔补强问题根据不同的需要容器的开孔直径也会有不同的变化，这时补强的范围也随之而跟着变化，但是在最外部的壳体的补强工作却没有太大的变化。这就需要做出一定的变化，尤其是那些管子问题，在管箱的长度上是一定的，这是不能做出改变的，但可以通过其他的进行补救，这就是补强技术，将这个技术应用在管箱上，就可以把这些复杂的问题处理好。 3压力容器设计技术措施压力容器作为一种特殊的设备，储存的介质绝大部分是易燃、易爆、有毒或有腐蚀性的介质，其设计需要遵照专门的设计规范，并且世界各国对它的设计、制造、检验、使用等过程都作了明确的规定。其中，设计是整个过程的初始阶段，是保证设备安全运行的首要前提。设计者必须严格遵守文件规定进行设计。 3.1设备材料选取压力容器材料的基本要求：要有较高的强度、刚度，良好的制造性能，并且与压力容器介质有良好的相容性。在选材时，不考虑实际需求，直选最好的情况时有发生。由于载荷和应力条件不同，以及受力状态下的工作环境不同，对钢材的力学性能有要求，要满足一定强度、塑性、韧性。这不仅涉及压力容器以后运行安全，还包还经济合理性的问题。合理的选择满足条件的材料需要综合考虑。 3.2.抗腐、抗压设计压力容器的抗腐蚀和抗压能力与容器内溶液施加的压力和腐蚀机理密切相关，因此在进行相关设计时要将不同的材料性质和介质流态等因素考虑进去，压力与腐蚀速度也存在着一定的联系，因此在对各类材料在不同的温度压力等因素下的抗腐蚀和抗压程度进行了深入的实验研究后，找出了热工艺处理、表面涂漆等多种有效的抗腐抗压工艺。 3.3疲劳设计在压力容器投入使用期间，交变载荷循环出现的次数有限，部分容器所承担的各类应力没有超出承受上限，设备可以安全使用。但随者设计技术的发展和各类容器问题导致的问题频频出现，在进行压力容器的设计时，要确保接管等部位对于应力的承受上限低于材料所能承受的范围。 3.4有关压力容器在寿命方面的设计压力容器的实际使用寿命与压力容器的预计使用寿命是不同的，因为，后者通常是指压力容器的设计人员为后期正常的运转而预先设计的，并做出初步的估计。然后将其估算的结果在设计图纸上显示出来，主要是为了给容器的操作员以明确的提示，当发现压力容器的使用寿命临近时，需要采取一定的措施来防止不安全事故的发生。

压力容器资质划分标准

压力容器分类 1.2.1介质危害性：指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。 1.毒性：是指某种化学毒物引起机体损伤的能力。（1）极度危害（Ⅰ级）：最高容许浓度＜0.1mg/m3；（2）高度危害（Ⅱ级）：最高容许浓度0.1～＜1.0mg/m3；（3）中度危害（Ⅲ级）：最高容许浓度1.0～＜10mg/m3；（4）轻度危害（Ⅳ级）：最高容许浓度≥10mg/m3。 ※介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。 Q235-B不能使用钢板应逐张超声检测介质危害性100%射线或超声检测气密性试验法兰带颈且PN≥1.6MPa 2.易燃介质：爆炸下限＜10%，或爆炸下限和上限之差≥20%的介质如甲烷、乙烷、乙烯、氢气、丙烷、丁烷等。压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。 ※易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求，易燃介质容器均采用全焊透结构 1.2.2压力容器分类

世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍我国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法分类：①按压力等级②按容器在生产中的作用 ③按安装方式④按安全技术管理 1.按承压方式分类：外压容器：当容器的内压力小于一个绝对大气压（约0.1MPa）时又称为真空容器内压容器：（按照设计压力p分）低压(L)容器0.1MPa≤p＜1.6MPa 中压(M)容器 1.6MPa≤p＜10.0MPa 高压(H)容器10MPa≤p＜100MPa 超高压(U)容器p≥100MPa 2.按生产过程中的作用分类：反应压力容器(代号R) 换热压力容器（代号E）分离压力容器（代号S）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B） 3.按安装方式分类：固定式压力容器移动式压力容器（该安装方式的压力容器在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。） 4.按安全技术管理分类

压力容器的安全附件(通用版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改压力容器的安全附件(通用版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

压力容器的安全附件(通用版) 压力容器的安全附件是为使容器安全运行而装设的一种附属装置。通常不仅把能自动泄压的装置称为附属装置，如安全阀、防爆片等当作安全附件，而且也把一些显示设备中与安全有关的参数计量仪器，如压力表、液面计等也作为安全附件，因为这些装置可使操作人员及时了解设备运行情况，发现不安全因素，以便采取措施，预防事故发生。压力容器常用的安全附件有压力表、液面计和安全泄压装置。压力表是用来测量容器内介质压力的仪表。在压力容器中，大部分使用弹簧管压力表，。在高压气瓶上如氧气瓶和乙炔瓶应采用专用的压力表，而在一些工作介质具有腐蚀性的容器中，也有使用薄膜压力表的。在低压容器上则用U型压力计。一、液面计

液面计只在个别压力容器上应用，如盛装易燃或剧毒、有毒介质的液化气体的容器上，装置板式玻璃液面计或自动液面指示器。液面计或液面指示器上应有防止泄漏的装置和防护罩。有的容器需要控制温度，必须装设温度测量或自动控温仪表，防止超温。以上这些是保证压力容器安全运行的安全附件，均应定期检查，保证其精确度和安全可靠性。二、安全泄压装置（一）安全泄压装置的作用及其设置原则压力容器是按预定的使用压力设计的，它的壁厚只能允许承受一定的压力，即所谓最高使用压力，在这个范围内容器可安全运行，超过这个压力，容器就可能遭到破坏。由于种种原因，压力容器在运行过程中常常出现超压。如压力来自容器外的压力容器，输入气量大于输出气量时，使气体密度增大，压力升高；减压阀失灵或操作失误，高压气体直接进入容器而造成超压；装液过量或受热温度升高，器内液体膨胀，压力剧增；容器内介质的化学反应使压力增

纤维缠绕工艺及设备最新进展

纤维缠绕工艺进展一缠绕成型工艺简介缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。 1. 干法缠绕干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。 2. 湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好； ④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。 3. 半干法缠绕半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。

压力容器设计常见问题及对策探讨

压力容器设计常见问题及对策探讨压力容器的设计质量不仅直接关系到容器的使用安全性和可靠性，同时也影响着容器的制造成本。本文首先分析了压力容器设计中的常见问题，然后针对问题提出了相应的解决对策，以期为相关设计人员提供参考。作为化学、石油和科研等行业中的必要设备，压力容器对于促进工业生产的发展具有重要作用。随着现代工业规模和领域范围的扩大，压力容器的使用也越来越广泛。然而，由于技术缺陷等原因造成的压力容器设计问题仍经常出现，其严重影响了压力容器的正常使用和工业生产的安全。因此，加强有关压力容器设计常见问题及对策的探讨，对于提高压力容器设计质量和安全性具有重要的理论和现实意义。压力容器设计常见问题压力容器的设计步骤为：先确定客户使用需求、分析容器适用条件，据此设定相应的设计参数；然后了解分析容器结构、选择正确的工艺规范和标准、选取合适的材料、计算容器强度和应力范围，以此确定容器所需要的壁厚等参数；最后绘制容器设计图纸，并提供相应的技术文件和计算书。压力容器设计是容器制造的重要环节，其设计中经常出现的问题有： 1.1材料的选用问题材料是压力容器设计中的重要组成部分，材料的选用将直接影响压力容器的强度、结构性能和使用寿命。材料的选用经常会受到

用户、使用的周边环境、用户的特别要求、容器的外观大小等因素的影响。由于压力容器通常用于高压高温的环境中工作，其材料的选用势必会影响到压力容器的耐腐蚀性能和内外部受力情况，因此通常情况下压力容器的材料选用是有非常严格的规定。设计者在选用不同的材料前都需要确定材料的选用是否满足其使用条件、力学性能、耐腐蚀性能、加工性能、材料来源及经济性等使用要求。在实际设计过程中当用户要求压力容器的材料需要减薄时，设计者一般都会对容器的内外部受力情况进行重新分析，确定减薄后的耐腐蚀程度；而当用户要求压力容器的材料需要增厚时，大部分设计者认为不应当再重新进行各项受力分析，而实际情况却是容器变厚后会产生多个方向的拉应力，容易引起平面应变及脆性断裂，对于这一点应要十分注意和重视。 1.2非标准法兰设计由于在日常的设计中经常会出现设计压力和设备直径等使用条件超过法兰标准的法兰，所以需要确定法兰结构尺寸的设计及其强度的计算。而利用SW6软件进行法兰计算时，经常会发生计算的法兰强度符合标准，实际制造安装却不符合要求的情况。如SW6软件未设置相应的螺母与螺栓圆中心距的匹配程序，而在设计中设计人员经常会对调整重要尺寸螺栓孔间距的问题欠考虑。当设置了超出规定范围的螺栓间距时，法兰很可能出现变形，甚至破坏其密封性能；当设置了小于规定范围的螺栓间距时，会造成扳手操作空间狭小，较难拧紧螺栓。

产品开发设计中常见问题的管理

产品开发设计中常见问题的管理产品设计师都是带有理想主义的思维开发自己的产品，不论该产品是新一代的游戏机或是最简单的一个小玩具，产品设计师都会希望其设计就是市场真正需求的那件物品。事实上，在过去的产品开发经历中，我们已经多少犯过不少错误，也看见了他人犯下的错误。不断成长的设计师，不断发展的设计团队不可能在整个职业周期犯下所有的错误，所以一个团体必须在自身的、别人的教训中学习。在一个开发设计团体中，不论你是机构课长，或是发明家、产品经理，公司最高管理人或是制造工程师，我们都必须知道有哪些错误是可以去避免的。在产品开发管理里中，认识到问题的存在，提出可行的解决方案，并防范于未然是最重要的。在产品设计中容易犯以下的大错误。一、早知道就——为什么我之前没有想到产品已经成型后，市场销售人员才说：“假如产品上有个把手就方便携带了”，或是“螺钉要是防松脱就好了”。但是在接受产品任务书的时候，整个开发团队都可以伴随着拍额动作并这么说：“在开始设计流程之前，尽可能搜集最多的细节信息，分析什么是重要信息，什么是次要信息。”事实上大家都花了一些时间在概念建构的阶段去分析这些问题，但是在产品出来之后还是有一些“早知道就……”。问题解决方案：有效的管理应从引导、甚至帮助一个好的产品设计师会找到他的目标，并针对设计师提供出多种解决途径，给出客观的评价。协调设计师与市场人员、生产人员、和检验人员的关系。在各个设计阶段明确设计师的需要什么技术和资源：项目管理、产品设计机构或是电机工程还是平面设计?什么信息是有用的?草图、CAD档案、竞争品信息或是焦点的研究?工程和制造的需求条件又是哪些?代理商的承诺?包装的需求?那时间表安排又怎样?总有些重点是会延迟缓慢的，连为此安排的计划也是会如此。也就是说，要确定整个团队明确知道你要的是什么。二、怎么不像工业产品——为什么设计的产品不稳重日常消费类产品需要追求犀利的外观，看其来值得去拥有，让人一眼就被其俘获。因此依照不同的客户，可能有不同的设计。比如寒冷地区顾客希望温暖，绒毛之类之类的外观可能会更中肯。这是工业设计和产品设计方面的问题。但是这实际上工业设计和产品设计是不同的，但本质上却又有在产品开发中关联的部分。灯具设计有一个公司的特点是工业设计，而单个产品的构思、成形就是产品设计。

压力容器常用材料的基本知识

压力容器常用材料的基本知识 1、压力容器用钢板选用时应考虑： ①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。 2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。 3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。因而当容器壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。 4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。 5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。 6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板，如用于壳体厚度＞30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。 7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均匀等。因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。 8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高，其中最常用的是：Q345R。它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。板厚为3～200mm。是应用很广的材料。 9、Q345R(GB713-2008，代替原16MnR)的使用说明： ①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。 ②、Q345R用作压力容器壳体的板厚＞30mm时，则容器需焊后作退火热处理，热处理的温度为600～650℃；若焊前预热至100℃，则板厚可提高至34mm。 ③、Q345R钢板一般是以热轧状态供货；当板厚＞30mm时，为保证塑性和韧性，一般采用正火板，且逐张钢板应超声波检测，Ⅲ级合格。 ④、Q345R用作法兰、平盖、管板等厚度＞50mm时，应在正火状态下使用。

压力容器设计常见问题的分析

压力容器设计常见问题的分析发表时间：2018-07-25T16:24:46.460Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：王冠男刘玉[导读] 摘要：本文主要通过笔者多年来的设计实践，探讨了压力容器设计中的若干重要参数的取之，同时制定了压力容器设计质量保证体系。中国核电工程有限公司郑州分公司摘要：本文主要通过笔者多年来的设计实践，探讨了压力容器设计中的若干重要参数的取之，同时制定了压力容器设计质量保证体系。关键词：压力容器；设计参数；质量管理随着我国市场的开放和商品流通领域的日益扩大生产，产品质量的竞争更为激烈。这对产品设计的质量提出了更高的要求，使过去的一些传统的管理方法和措施已不适用，急待充实、完善、更新。在设计压力容器过程中，我们经常会遇到这样的问题：一个重要的设计参数，在不同的设计规定中有不同的解释。如果参数选择正确，对节约材料，减少加工制造困难，降低成本，确保安全都具有重要意义。 1.若干重要技术参数的确定 1.1腐蚀裕度容器壁厚的腐蚀裕度，严格的说是由材料的腐蚀速度和及设备的使用寿命决定的。但对于多数工艺过程，都难以给出材料确切的腐蚀速度，而是由设备设计人员笼统的给出腐蚀裕量，这样对设备的成本及安全都有根大误差。建议工艺参照标准确定准确的腐蚀速度，对于接管的腐蚀裕度，目前对取值的大小尚有争议，有的以挥器壳体的腐蚀裕度做为接管的腐蚀裕度，有的取容器壳体的1/2做为接管的腐蚀裕度，若以前者碲定接管的腐蚀褡度，则对于薄壁接管的开孔补强明显不够。因此对于接管的腐蚀裕度，建议立与筒体的腐蚀裕度相同，对于小直径或簿壁接管，则应采取适当的补强措施，如厚壁管等。 1.2焊接结构在《压力容器安全技术监察规程》中，对于焊接坡口型式的修改属于制造工艺问题叙述不够准确。坡口的型式直接影响了焊接质量及经济效益，如果坡口型式选择正确，不仅焊接质量可靠，而且可提高焊接效率，降低焊接庄力，减小焊接变形，增强抗裂性。因此建议，当被焊件厚度较小时，可用I型v型坡口形成的接头；当厚度较大时，可用X型接头；厚度大于60tnnl时，用U型坡口较理想，能实现现双面焊，则双u型坡口更理想。接管与壳体的焊缝是容器所有焊缝中最难控制，也是最易产生问题的地方。而目前图纸上对接管与容器莲接焊缝的使此类焊缝质量不易保证。一些设计人员往往只注意焊条，焊丝的强度不能够保证，这是导致接头质量币佳的重要原因。我认为还庄特别注意提高坡口尺寸的精碲度，应将坡口表面的油污、脏物、碳弧气刨产生的氧化皮渗碳层及淬硬层清除。 1.3膨胀节的设置在固定式换热器中设置的膨胀节，是轴向自由伸缩的弹性补偿元件，能够明显的降低由于换热管和壳程圆筒间热膨胀差所引起起的管板应力，圆筒和换热管的轴向应力以及换热管的拉脱力。在以往的设计中，我们常常通过简单粗略的计算求得圆筒及换热管的轴向应力是否超过某一规定值来判断是否设置膨胀节，其实这是不舍理的，选种计算是把管板当成是绝对刚性的，管束中的每报管不都处在同样的拉压状态，这显然与管板、管束的实际受力情况相差甚远。 2.压力容器设计中的质量管理下面仅就本人多年来从事压力容器设计和压力容器设计技术管理工作，论述压力容器设计必须重视的问题和压力容器设计质量管理体系。 2.1遵守保证容器安全运行的基本环节在国内外，由于设计不当而发生破坏事故是屡见不鲜的美国某公司，由于设计方面的原因而导致的事故，占事故总数的18.3。国内，由于设计不当，或者没经过认真的设计计算而造成容器在运行中发生事故也是比较多的。可见，压力容器的设计在保证其安全运行方面的重大作用我认为对其有直接影响的主要有以下三方面：a容器是否具有必要的壁厚。所谓必要的壁厚就是根据《规定》进行准确的强度计算，并考虑了各种因素影响而确定的厚度。然而，有的人误认为壁厚越厚越安全。b制造容器所用材料是否合适。如选材不当，即使具有足够的壁厚，也可能在生产操作的条件下，或是由于材料韧性的降低而发生臆性断裂，或是由于工作介质对材料产生腐蚀而导致腐蚀破裂等等。c压力容器的结构是否台理。结构不良的容器，往往日产生过高的局部应力而在反复加压和卸压过程中导致破坏。因此，在容器结构的选择方面，力求在满足生产要求的前提下结构简单，严防《规程》所禁止的结构型式出现在设计图样上。 2.2设计质量评定等级不应由图纸的审核或审定人评议 “压力容器的设计臂理制度”规定了各级设计人员教木岗位责任制。其中规定压力容器的设计方案设计原则及主要技术问题，由校审人员会同设计人员共同研究制定。所以按照现在的设计程序一般是设计人接到工艺专业提供的设备（包括压力容器）设计条件表后.韧审工艺条件，与校审、审定人员共同研究设备材料选用、结构设计等主要的技术问题方案～经确罡，设计人开始绘罔，完毕后进交校审人员拉审。设计人员针对提出的闻题修改图纸，最终由审核、审定人评定作品的“优”、“良”、“可”、“扶”。实际表明，这种方法是不可行的。园为校审几已经直接参与作品舶研制，并且在设计过程遇到难题时也一起商讨过，所以作品是几个人共同完戚的。这样再由审接人或审定人评定图纸的质量。也就难以发现原则性的错误了，无非是图面质量上的一些细节问题。由此可见，参与该设计作品的校审人员不应参加该作品的质量评定，应由与作品无关舶有资格的技术员评审。综上所述，对于压力容器舶质量砰定制度有必要进行重新整理，重新修订。进一步提高压力容器酌设计质量和各级人员的设计水乎，掌握更先进舶设计手段和设计技能，生产一流产，占领国内外市场。 2.3质量评定卡难以真实、全面反映最终的设计质量质量评定卡是对设计人员作品质量的一种等级评定。同时也是怍为设计人员业务技术考接。统计工作量的重要依据，但当参与设计的校审人员在校审巾发现了较大的技术错误，从而设计作品被评为属于不舍格产品时就不能用于生产，必须进行修改，而修改的图纸错消除后，其存档的质量评定卡反映出的仍是未消除错谩前设计人员的作品质量，而非经修改后用于制造、生产，戋到用户手巾的，经过校审、修改、专业告鉴后的最蝰的作品质量。在这种情况下质量评定卡不能反映图纸的真实情况，也难较准确地评定本单位的最终设计质量，同时也给图纸的管理和质量管理带来一定的混乱，故对质量评定卡有必要进行重新制订。

压力容器的机械强度可靠性设计分析

压力容器的机械强度可靠性设计分析发表时间：2017-04-26T10:10:01.000Z 来源：《电力设备》2017年第3期作者：王悦1 王庆元2 [导读] 从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质量。（1.哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司河北秦皇岛 066206；2.河北汉光重工有限责任公司河北邯郸 056028）摘要：随着社会的发展和对压力容器使用需求的不断增多，在对压力容器的机械强度可靠性设计进行分析时发现，压力容器的壁厚会受到使用时间和受压材料的影响，而且年限的不同也会使得腐蚀裕量的取值出现一定的改变。因此，从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质量。关键词：压力容器;机械强度;可靠性;设计分析引言我国压力容器的机械强度可靠性设计都较为随意，没有对于压力容器可靠性的明确要求，而以上的可靠性方法主要通过公式、假设等进行分析概括。压力容器的机械强度可靠性设计的主要目的是为了时压力容器的机械强度能够达到安全水平，经济水平、外界环境以及应力等都是对压力容器的机械强度可靠性设计的最终考量，因此，压力容器的机械强度可靠性设计具有极其重要的作用。 1压力容器可靠性设计的意义压力容器可靠性是指其在特定的情况下，能够让使用功能满足用户的需求，并且在使用的过程不发生故障性质。与压力容器机械强度可靠性存在密切关联的因素有使用环境、环境温度、消费者使用需求以及应力等，压力容器机械强度的可靠性和压力容器的使用时间存在密切联系，随着压力容器使用时间的延长，压力容器机械强度的可靠性逐渐降低，也正是由于有可靠性的存在人们才对压力容器产生了使用寿命的认识。无论是电子产品还是人们日常生活用品，研究可靠性都是非常有必要的。随着国家经济水平和人们生活质量的提升，人们对压力容器的要求也越来越高，在科技发展的支持下，压力容器可靠性得到了大幅度的提升，由于可靠性在一定程度上体现了一个国家的实力水平，因此产品的可靠性研究具有非常重要的意义。 2理论基础根据国家标准，压力容器设计应充分的考虑实际厚度和计算厚度的附加值。实际厚度的附加值是指筒体的腐蚀裕量和材料得到实际厚度误差，材料的实际厚度误差是根据材料标准中所规定的误差范围进行计算口，而筒体的腐蚀裕量则指的是压力容器中所装的物体对材料腐蚀速率的影响和对压力容器的预期使用时间的计算等。通过长期实践研究表明，我国大部分的压力容器机械强度可靠性设计，在对使用寿命进行计算的弹性失效的中径公式都是将其设为极限情况，计算并没有考虑到腐蚀裕量，所以所得出的结果与实际存在差别。 3可靠性设计的步骤在一般情况下，压力容器的机械强度的可靠性设计主要划分成为六大主要步骤，第一步，计算压力容器的强度系数以及其可靠度；第二步，按照计算公式得出压力容器的故障概率 F=I=R；第三步，利用前一个步骤得出的故障概率计算压力容器的可靠度；第四，计算生产材料的所能承受负载的强度；第五，利用之前计算的可靠度并通过公式得出压力容器的应力均值；最后，利用各项计算结果和测量数据确定压力容器的预算厚度。 4压力容器的机械强度可靠性设计的基本方法 4.1压力容器筒体厚度的计算在 20 世纪中叶，科研工作者对路合金强度进行有效计算时，发现了实际条件下材料的腐蚀深度分布形式。随着科学技术的发展与进步，压力容器的研究领域也得到了一定的扩展，随之有关材料腐蚀的研究成果也越来越多。所以，可以进一步计算出压力容器筒体的腐蚀裕量，同时还可以系统性地计算出容器筒体的原始厚度。按照蒙特卡罗的研究方法可以得知，如果一个压力容器筒体厚度是22 mm，那么在它使用 10 年之后。压力容器的可靠性是 0． 9 的五次方。所以说在多次试验之后可知，压力容器筒体的厚度将会与其使用年限有一定的关系。在压力容器的使用过程中，其可靠性务必要高于 0． 9 的五次方才可以。 4.2 受压材料的科学利用选用不同的受压材料将会直接影响压力容器的机械强度，因此对于受压材料的选择至关重要。在选择受压材料时，要按照设计压力、外界环境和介质腐蚀性的实际参数来确定。除此之外介质的选择也很重要，介质易燃、易爆就会影响受压材料，所以说在压力容器中所使用的材料务必要满足工作需求及国家制定的行业标准。基于此，科学的设计结构也将会影响压力容器的可靠性。 4.3重视极限情况的存在压力容器在使用的过程中，其筒体的厚度会产生比较大的变化，与此同时，筒体在应力的作用下，也在随之发生变化，因此，在压力容器的机械强度可靠性设计过程中，需要充分考虑筒体所盛放的介质对于筒体腐蚀速率的作用，相关科研人员需要利用公式计算压力容器在使用过程中筒体的实际厚度，与此同时，压力容器的筒体在受到应力的情况下，可靠性受到破坏的情况有两种，一种是压力容器的筒体发生了屈服失效的情况，第二种情况是压力容器的筒体产生了断裂。因此，科研人员需要分析压力容器在极限情况下发生的失效，在最大程度提升压力容器的抗压值，提高其可靠性。结束语总之，在压力容器的机械强度可靠性设计中，尺寸是设计需要重点参考的数据，科研人员必须根据不同压力容器的实际情况对可靠性进行设计可以将压力容器的机械强度可靠性分为设计一生产一使用一保养等步骤。机械强度的可靠性设计是一项较为复杂的过程，压力容器机械强度可靠性设计的主要目的是确保压力容器的机械强度能够符合安全要求，外界环境、应力和经济水平都是对压力容器机械强度可靠性设计的考量，所以加强压力容器机械强度的可靠性设计应当引起人们足够的重视。参考文献 [1]胡小芳,郑小海.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].化工管理,2015,19:162-164. [2]黄胜.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].山东工业技术,2015,24:44.