关键词：压力容器 设计 开孔补强 管壳程压力 接头焊接
在石油化工、军工、新型能源等化工领域中，压力容器得到了广泛地运用。压力容器是一种承压设备，其往往在高温、高压、低温、真空、强腐蚀等苛刻条件下工作，是一种具有潜在危险的特种设备，广泛应用于石油、新型能源、轻工、化肥、化工、冶金等领域。在设计压力容器时，要严格把关，否则可能会由于设备的质量问题而导致安全事故的发生，从而影响人们生命财产安全以及生产的正常运作。
1概述
在设计上，对于压力容器的材料、壁厚和直径等都要认真分析和计算，这些必须依赖于设计压力、温度和介质特性。因此，在设计过程中，参数的合理性，计算的准确性至关重要，设计流程要严格对待，必须具备标准化和精准化两个特质。为了保障容器的质量，在设计时要认真有效的分析设计参数。在此基础上，才能了解其设计标准，以防出现问题，比如：参数设计不达标等问题。压力容器的受力结构非常重要，这是工作中安全运行的基础。对于容器壁的设计，也不能忽略口径和支座，好的设计应该具备罐体均匀和受力良好的特点。
在压力容器的设计、制造过程中，通常都会以标准和规范作为依据对其的设计、制造进行约束。但在实际设计、制造过程中，往往会忽略标准规范中一些说明而导致错误的发生，对于标准件的选用，没有充分考虑到设计条件对标准件的修正，而直接选用，从而直接降低和影响压力设备的使用性能与安全可靠性。下面，就对压力容器设计中几个容易忽视的问题进行分析。
2 储气罐的设计问题
对于储气罐的设计，对其罐体的材质有着很高的要求，要选择合理的钢材来满足其抗压的需求。切忌过于追求压力容器的抗压能力，而忽视了材质的选择。在储气罐设计的过程中，要充分考虑储气罐罐体长度和直径之间的关系，尽量把两者之间的比值控制在设计的要求范围之内，不能过于的追求罐体的直径。同时，在设计的过程中需要合理考虑罐体的实际使用性能。
另外，储气罐一般属常温储存设备，在确定设计温度时，要充分考虑环境温度的影响（北方地区）。
3 开孔补强的设计问题
3.1利用补强圈进行补强
补强圈的内外径比例要随着容器的开孔直径的变化而变化，以满足在压力较大时，相同厚度的圆筒补强圈与相同面积下的补强方法不匹配的要求，伴随着由小变大的开孔直径，补强圈的内外径比例也会由小变大。当开孔直径比较大时，容器壳体补强范围不会变化，但是补强圈减小了外径，此时圆筒所承受的内压厚度在计算厚度中的比例较大，补强的可用面积则极小，不能达到补强同等面积的要求，这时应适当加大补强圈的厚度促使补强金属尽量接近开孔位置。
3.2换热器管箱设计的补强
换热器管箱的开孔离不开开孔补强，并且要对其进行计算，设计补强圈，是为了弥补管箱长度与补强范围不匹配的缺陷，这也体现了工艺的局限性。因此，即便设计了补强圈，但是其效果不能达到要求，假如没有根据比例画图，就非常容易忽视这个问题。
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4管法兰压力等级的确定
在确定管法兰的压力等级时，应特别注意以下情况：
（1）管法兰的压力—温度额定值
应注意管法兰在不同设计温度下的最大允许工作压力值，特别是设计温度较高时，如果不注意，很容易造成选择的法兰压力等级不满足要求。因此，在确定管法兰的压力等级时，应根据管法兰相应标准中不同材料对应的压力—温度额定值选择合适的管法兰，确保管法兰在设计温度下的最大允许工作压力值不小于设备的设计压力。
（2）耐压试验压力的影响
选择管法兰压力等级时，还应考虑设备水压试验的影响，应保证设备的水压试验压力不高于所选管法兰在常温下的最高允许工作压力值的1.5倍。
5接头焊接的设计问题
圆筒经线的半径曲率与球形封头及圆筒连接的环向接头位置有关，其如果变化，那么设计结构也会产生相应的问题。根据规定，这一规定依据焊接接头GB150分类方式，分为A类接头和B类接头，这两者的区别在于前者承受力为纵向，后者的承受力为轴向，一般在圆筒中，前者是后者的2倍。针对球形封头与圆筒连接的环向接头，可以使用削薄方法缩短半球球壳，削薄封头球形在几何图形上的简体部分，也可以使用堆焊的方法将封头球形的局部厚度增加。削边筒体端部方法的优点是受力好，缺点是是制造材料的成本增加，因为其无折边曲度的深度大，因此要权衡其利弊。
6分汽缸的设计问题
在对设备分汽缸进行设计时，分汽缸的出汽口与进汽口之间的有效距离是比较容易被忽视的。因此，在设备分汽缸的设计过程中，需要根据具体的工艺参数，对出汽口与进汽口间的有效距离进行确定。同时，合理控制好环焊缝与分汽缸开口间的距离也是非常重要的，应尽量避免在焊缝处进行开孔，并且还得确保两者之间要有一定的距离，从而降低局部应力的影响，确保分汽缸的正常运作。在对分汽缸的支架进行铺设时，支架的位置需要根据设计的实际需求合理的设置，不能随意确定，尽量加强支架的稳定性。
7气密性试验的设计问题
带有安全阀、爆破片安全装置的压力容器，当盛装的介质特性要求或不允许有泄漏时，要求在水压试验后做气密性试验，且试验时应当将安全附件装配齐全。新容规释义中提到，为了避免安全附件的开启难以完成试验，超压泄放装置的动作压力应采用比设计压力更高的压力，但不得超过最高允许工作压力，应在设计文件中明确最高允许工作压力。这里需要注意，不要按照最高允许工作压力作为计算压力进行强度计算，这样做可能造成材料的浪费，有时候可能板厚就刚好需要上升一个层次。本来常规设计就较分析设计不能有效利用材料，再这样一来，就更加浪费，而实际运行设备时并不会达到这样的一个压力，仅仅是为了气密性试验的需要，只需按最高允许工作压力对压力容器进行耐压试验应力校核即可。
8结束语
压力容器的设计必须充分考虑压力容器使用过程中的安全性、抗腐蚀性、耐高低温以及疲劳作业等因素，因此对于其的设计，必须做到科学合理。本文的主要目的是强调在对容器压力的设计过程中，相关人员比较不重视的问题，以增强其的设计安全性。设计人员应该重视在设计过程中容易忽视的问题，减少由于技术问题而产生安全事故的发生，确保生产正常运作，避免不必要的经济损失。
参考文献：
[1]王蕊.压力容器设计中易被忽视的几个问题和注意事项[J].中国石油和化工标准与质量，2013(20).
[2]杨文峰.压力容器设计中易忽视的几个问题[J].中国特种设备安全，2006 (05).
[3]束怡.压力容器设计中容易忽视的问题研究[J].中国高新技术企业，2012（07）.
[4]赵文侠.浅谈压力容器设计中容易忽视的问题[J].特种设备安全技术，2011(01).
论文作者:谢占坤
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
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