压力容器设计中的常见问题及防范策略

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1、压力容器设计中的常见问题及防范策略摘要：随着我国社会经济的快速发展，工业领域取得了举世瞩目的成就，在工业上，压力容器作为工业生产的一种重要装置，发挥着关键性作用。基于此，本文就压力容器设计中常见的问题及防范措施进行分析与研究。关键词：压力容器；设计；问题；措施中图分类号：S611文献标识码：A一、压力容器设计概述压力容器常规设计中，抗拉强度的安全系数nb从3降到2.7;压力容器分析设计中，nb从2.6降到2.4。对于许用应力由抗拉强度决定的压力容器用钢，安全系数调整后，可节省约10%的材料；对于屈服强度（或规定非比例延伸强度）决定材料许用应力的压

2、力容器用钢，安全系数调整后，节省近6%的金属材料。我国压力容器用钢一年可节省400万吨钢材。运用分析设计方法可以实现压力容器的轻型化。《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR0004-2009）的制（修）订，对材料复验、焊接试板、无损检测等合理调整，同时明确监察范围，科学划分类别，并且通过提出基本安全要求、调整安全系数、纳入风险评估技术等体现节能减排思想。对压力容器的设计首次明确提出了基本的节能降耗要求：确保其使用要求的前提下，选择尽量简单的结构形式；确保其使用年限的前提下，尽量选择低价格的耐用材料和适当的腐蚀裕量；确保其强度、刚度、稳定性的

3、安全前提下，具有尽可能小的元件结构尺寸；确保其制造质量的前提下，尽量降低制造难度、减少检验检测环节中的过高要求。TSGRO⑻4-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（筒称新容规）相比老容规，凡重叠交叉部分，无损检测比例可”就少不就多”，体现《特种压力容器安全监察条例》节能降耗要求。TOFD方法是新方法，是超声波检测方法的一种。TOFD在新容规中允许作为附加局部检测使用，也可以独立使用，体现了特种压力容器安全监察条例节能降耗的要求。正在修订的GB151《管壳式换热器》将对换热器的节能设计给出具体的规定。一、压力容器在设计过程中的常见问题（一）

4、忽略压力容器的正常使用寿命任何生产设备都有其固定的使用寿命，超出或者缩短容器的使用寿命都会给相关企业带来经济上的损失，在文件《固定式压力容器安全技术监察规程》中就对容器的使用寿命做出了明确的规定，其具体内容为：在生产设计压力容器时，有关单位应在设计图纸上直接标注好该容器预计的使用年限，对于已经使用疲劳的器具更应标注清楚循环使用的次数，这样的做法在过去的一段时间里是被设计人员经常忽略的，对于使用年限的问题考虑的不是很合理。预计使用年限的传统做法一般是根据设计者对以往的了解，后者是按照惯例，使用同一的标准，这样的做法很容易让估计出的使用时间延长或缩短

5、，主要原因在于没有把一些可能影响到压力容器使用寿命的因素考虑在内，比如：优质的材料生产的压力容器会较一般的材料生产的使用寿命更长，在材料一致的情况下，严格按照设计标准制造的压力容器会更加坚固，不同的设计方案也会对压力容器的质量造成较大的影响。（二）压力容器设计过程中的热处理问题在热处理的有关规定中，明确规定了在容器中一旦装有某些具有高危毒害作用的介质时，或是在图示中已经标注其含有应力腐蚀性较强的容器，以及在钢板冷成型的受压元件厚度大于16毫米或者减薄量大于等于10%的碳钢和低合金钢的容器中，以上四个条件只要符合其中的一点，并且在低合金钢等其他材料

6、的含量超过5%，奥氏体型不锈钢的含量比例超过15%时，都要相应的在容器冷成型后，继续进行热处理，从而达到提高容器性能的目的。大多数的容器设计者都会想到容器的壳体需要迗到这个标准，但是往往在实际的操作中，很容易忽略这个问题，忘记对成型的容器进行二次热处理，从而影响了容器的质量和使用寿命。（三）设计人员对材料变化的错误估计压力容器的制作材料不是一成不变的，有时要根据压力容器的使用现状、适用条件以及某些客户的具体要求作出相应的调整，对于不同的受力情况、不同的腐蚀的效果以及容器内应力的不断变化都会导致压力容器的材料发生不同程度的改变，不断变化的材料需要设

7、计人员充分考虑到这些因素，因此，很容易给工作人员带来设计上的障碍。一旦使用的材料出现变化，设计者就要根据容器的受力状况对其他各项指标作出再一次的计算，在实际的设计过程中，设计者往往都会在材料的厚度发生变化时，才会注意到新材料的抗压能力，以检查其是否符合设计的标准。当设计者遇到材料的厚度增加的情形时，往往都会误以为材料所能承受的外界压力的能力也随之增加，不再进行细致的分析和计算，在这种情况下，如果发生容器的外壁受到不同的力时，容器壁会同时承受多个方向的不同拉力，严重的会形成脆性断裂，由此看来，设计人员需要对此引起高度的重视。三、压力容器设计要点（二

8、）开孔补强当压力容器的设计压力较大，压力容器上的开孔较大的时候，利用同等厚度的圆筒补强圈是没有办法迖到补强方法的要求。另外，当容器的开孔