浅析压力容器设计中容易忽视的问题

浅析压力容器设计中容易忽视的问题

发表时间：2016-12-06T10:23:57.213Z 来源：《基层建设》2016年19期作者：史志华

[导读] 摘要：压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。

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摘要：压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。

关键词：压力容器、设计、要求、问题、措施

压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。在压力容器的设计阶段，如果在关键技术上处理不当，很容易造成有毒有害介质的泄露，甚至引起爆炸，进而危及相关操作人员的生命安全；所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。

一、压力容器的设计要求

1.确保工艺生产的顺利完成

有些压力容器应用于工能够业生产中时是要承担完成相应的工艺过程，例如石油化工生产中，整个工艺过程要在压力容器中进行，这就要求压力容器要满足整个工艺要求达到的压力、温度以及各种工艺完成所需的其他规格标准。

2.确保安全可靠的运行

一些应用于化工生产的物料多数具有强烈的腐蚀性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生产过程中引发火灾甚至是恶性的爆炸事故，使得压力容器内部储存的能量瞬间释放，具有极大的摧毁力。因此在进行容器设计时一定要保证容器能够安全可靠地进行运行。

3.满足预定的使用寿命

化工生产材料会对压力容器进行腐蚀，使得压力容器器壁变薄甚至烂穿，造成生产安全隐患。因此，在进行压力容器设计时一定要选择合理的材质，并且经过科学计算确保压力容器在使用寿命周期内的结构性能的完好性。

4.经济性

压力容器在进行设计时，在保证安全使用的前提下，尽量结构简单、方便制造，尽量节约贵重材料的使用降低制造成本和维修的成本。尽量提高压力容器的性价比。

二、压力容器设计中易忽视的问题

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。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。

三、解决压力容器问题的措施

1．材料的选择。在材料选择方面，除需要考虑材料的耐蚀性及足够的强度和刚度外，还应考虑其经济合理性，通过选材合理，来降低材料厚度，减少生产成本。另外，良好的稳定结构可以很好的避免抗压力不足或泄露带来的事故。

2．法兰的选择。基于法兰的规格具有严格的规范性，因而在设计时需要注意不同结构部位的法兰选择，因为不同规格的法兰，其受力的情况存在较大的差异。在选择标准法兰时，除根据设备的设计压力、温度及介质特性进行选择外，还应考虑法兰的最大允许工作压力，避免因未考虑法兰的最大允许工作压力而导致法兰选择等级过低，影响设备的安全使用。在选用《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000）标准中的设备法兰时，应注意以下几个方面：第一，《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000）3.2 对法兰的腐蚀裕量有最大腐蚀裕量的要求，即“本标准中乙型法兰的适用腐蚀裕量为不大于2mm，当腐蚀裕量超过2mm但不大于3mm时，应加厚短接厚度2mm。长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于3mm。”在设计过程中，当压力容器腐蚀裕量超过上述适用的腐蚀裕量数值时，往往因为没有注意到这一条而直接选用了标准法兰。第二，《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000） 6.5.2 规定：与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于JB/T 4703 中规定的对接筒体最小厚度δ0，且筒节长度不小于（DNδ0）1/2。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度时，应按JB 4703 中表3 要求调整法兰总高度H（其他尺寸不变），并连同法兰厚度在标记中标明。JB/T 4703中给出了最小对接圆筒厚度，当长颈法兰与小于该最小厚度的筒节对接时，通过计算与较