壓力容器設(shè)計(jì)的一般要求及技術(shù)進(jìn)展

1、<p>　　壓力容器設(shè)計(jì)的一般要求及技術(shù)進(jìn)展</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，壓力容器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。本文介紹了國(guó)內(nèi)外壓力設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和法規(guī)的發(fā)展，闡述了壓力容器設(shè)計(jì)的具體要求，以及關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)展。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)；要求；技術(shù)進(jìn)展； </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TL351文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著時(shí)代知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的發(fā)展，促進(jìn)了壓力容器設(shè)計(jì)的發(fā)展，并且在實(shí)際工程項(xiàng)目中的作用越來(lái)越重要。 </p><p>　　一、國(guó)內(nèi)外壓力設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和法規(guī)的發(fā)展 </p><p>　　為了促進(jìn)壓力容

3、器設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，我們需要提升企業(yè)的綜合技術(shù)水平以及管理水平，利用先進(jìn)的管理理念引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展，提高壓力容器產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)關(guān)于壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，已經(jīng)得到國(guó)家法律法規(guī)的支持，制定了一系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)以及零部件標(biāo)準(zhǔn)，有利于建立健全壓力容器的基本標(biāo)準(zhǔn)體系。近年來(lái)，隨著一系列關(guān)于壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議的召開(kāi)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的修訂程序作了一些修改。從原來(lái)首先由標(biāo)準(zhǔn)的編者進(jìn)行組稿，然后由編制組進(jìn)行協(xié)調(diào)、送審、修改、報(bào)批，到最后出版發(fā)行的修訂程序，改

4、為更科學(xué)合理地以標(biāo)準(zhǔn)修訂提案審查制度為核心的現(xiàn)代壓力容器標(biāo)準(zhǔn)制定修訂程序。 </p><p>　　二、關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)的具體要求 </p><p>　　在設(shè)備生產(chǎn)工藝中任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)事故，都必然影響產(chǎn)品的質(zhì)量，從而使生產(chǎn)無(wú)法順利進(jìn)行，嚴(yán)重的會(huì)危及設(shè)備以及相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，一般情況下每個(gè)石油化工用壓力容器要滿(mǎn)足以下五方面的需要。 </p><p>　　1、確保

5、工藝生產(chǎn)的順利完成 </p><p>　　壓力容器必須能夠承擔(dān)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的壓力，以及相應(yīng)溫度與具備工藝生產(chǎn)所需要的規(guī)格、結(jié)構(gòu)。比如一般的換熱器設(shè)備由殼體、管束、管板、折流板和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束。進(jìn)行換熱的冷熱兩種介質(zhì)，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱(chēng)為管程介質(zhì)；另一種在管外流動(dòng)，稱(chēng)為殼程介質(zhì)。在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度下，通過(guò)管程，殼程介質(zhì)的循環(huán)來(lái)達(dá)到熱能交換的目的，從而達(dá)到介質(zhì)溫度參數(shù)滿(mǎn)足使用的

6、要求合格的產(chǎn)品。 </p><p>　　2、運(yùn)行過(guò)程中的安全可靠 </p><p>　　通常來(lái)說(shuō)，化工生產(chǎn)物料都具有強(qiáng)烈腐蝕性和毒性，這些問(wèn)題對(duì)企業(yè)日常的運(yùn)行是很不利的，在日常工作中，如果容器出現(xiàn)事故，就不能保證日常生產(chǎn)的穩(wěn)定性了，一旦有意外發(fā)生，還會(huì)危及其他裝置的安全，產(chǎn)生連鎖性的破壞，后果不堪設(shè)想。因此，一定要采取有效的措施，這些措施在一定程度上可以預(yù)防安全事故的發(fā)生，這就要求我們?cè)谠O(shè)

7、計(jì)壓力容器過(guò)程中，加強(qiáng)每個(gè)環(huán)節(jié)零部件的強(qiáng)度性、剛度以及穩(wěn)定性，保證每個(gè)承壓零部件都能承受起相應(yīng)的壓力，使其能夠安全可靠的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 </p><p>　　3、延長(zhǎng)預(yù)定的使用壽命 </p><p>　　在日常工作中，化工生產(chǎn)材料對(duì)于殼體結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，會(huì)讓容器器壁變薄，甚至出現(xiàn)爛穿的現(xiàn)象，造成安全隱患。因此，對(duì)于某些具有強(qiáng)腐蝕性的物料，要制定具體的解決方案，選用合適的耐腐蝕

8、材料（比如不銹鋼材料或者是復(fù)合板材料），或者在架構(gòu)中采取一定防護(hù)措施，確保壓力容器在使用壽命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)性能的完好性。 </p><p>　　4、確保制造、檢驗(yàn)、安裝、操作和維修方便 </p><p>　　為了確保企業(yè)生產(chǎn)工作的正常運(yùn)行，首先要進(jìn)行一系列安全性考慮，確保安全性的檢查，杜絕超標(biāo)缺陷的出現(xiàn)，促進(jìn)企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。同時(shí)，這樣的做法有利于滿(mǎn)足日常生產(chǎn)工作中的使用要求。例如對(duì)于頂蓋需要進(jìn)

9、場(chǎng)裝拆的試驗(yàn)容器，盡量采用快拆密封結(jié)構(gòu)，避免運(yùn)用笨重的主螺栓進(jìn)行連接；對(duì)于有清洗，維修內(nèi)件要求的容器，需要設(shè)置必要的手孔或者人孔。一般塔、罐類(lèi)設(shè)備選用人孔或手孔較多，便于日后檢查、維修設(shè)備時(shí)方便維修人員進(jìn)入容器內(nèi)部。這一系列的措施有利于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，降低容器的生產(chǎn)成本。 </p><p>　　5、關(guān)于經(jīng)濟(jì)性的分析 </p><p>　　壓力容器在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在保證安全使用的前提下，盡

10、量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便制造，盡量節(jié)約貴重材料的使用降低制造成本和維修的成本。盡量提高壓力容器的性?xún)r(jià)比。 </p><p>　　三、關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)展 </p><p>　　1、壓力容器應(yīng)力、應(yīng)變的詳細(xì)分析與評(píng)定 </p><p>　　對(duì)壓力容器應(yīng)力、應(yīng)變的詳細(xì)分析與評(píng)定的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)就是運(yùn)用較精確的計(jì)算應(yīng)力分析和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行全面的校核。不同性質(zhì)產(chǎn)

11、生的應(yīng)力其意義是不同的。他們對(duì)容器造成破壞的作用也是不同的，從而使它失效的形式也不盡相同。當(dāng)前，一些國(guó)家在設(shè)計(jì)要求較高的容器時(shí)，都應(yīng)用近代的計(jì)算應(yīng)力分析和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析技術(shù)，詳盡分析各種應(yīng)力的實(shí)際情況，并廣泛接受與采用美國(guó)ASM E規(guī)范中確定的應(yīng)力分析法，以及對(duì)各類(lèi)應(yīng)力強(qiáng)度的限制，將容器中不同的應(yīng)力分別限制在不同的數(shù)值，以防止可能出現(xiàn)的各種失效。和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，詳細(xì)的應(yīng)力分析方法既降低了安全系數(shù)，減輕了產(chǎn)品重量，節(jié)約了材料，又有效地

12、防止了不同應(yīng)力可能引起的不同失效，確保了容器的運(yùn)行安全，具有多方面的優(yōu)越性。 </p><p>　　2、關(guān)于塑性失效設(shè)計(jì)方法的研究 </p><p>　　塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是建立在彈塑性理論基礎(chǔ)上的。對(duì)于局部薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力的應(yīng)力強(qiáng)度，可以允許有較大的許用數(shù)值，亦即允許出現(xiàn)局部塑性變形，而又不導(dǎo)致失效，這就是塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)于只在局部地區(qū)發(fā)生的局部薄膜應(yīng)力和沿壁厚方向非均勻分布的彎曲應(yīng)

13、力而言，當(dāng)其最大應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，只能引起局部屈服，而容器大多數(shù)區(qū)域仍處于彈性狀態(tài)，因而不會(huì)導(dǎo)致失效。在這種情況下，如果還以彈性失效作為破壞準(zhǔn)則，就會(huì)使大部分材料的潛力得不到發(fā)揮。 </p><p><b>　　3、疲勞設(shè)計(jì) </b></p><p>　　近年來(lái)，各國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全系數(shù)普遍降低了，因而提高了容器的設(shè)計(jì)應(yīng)力，這樣，開(kāi)孔接管等處的局部峰值應(yīng)力可能超過(guò)了材

14、料的屈服極限。此外，隨著容器的大型化，各種高強(qiáng)度低合金鋼日益普遍采用，這些鋼種在制造過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋及其他缺陷，從而增加了疲勞破壞的危險(xiǎn)性，據(jù)統(tǒng)計(jì)在壓力容器破壞事故中，由于疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展而引起的破壞，約占事故總數(shù)的百分之四十，其中多數(shù)引起容器泄漏，但也有突然破裂而造成災(zāi)難性事故。 因此，疲勞問(wèn)題的研究日益引起各國(guó)的重視。 </p><p>　　4、關(guān)于概率設(shè)計(jì)問(wèn)題 </p><p>　

15、　我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的概率設(shè)計(jì)是一種類(lèi)似數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，是對(duì)容器的安全程度與經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行的全面評(píng)價(jià)。與此同時(shí)，概率設(shè)計(jì)可以根據(jù)某一產(chǎn)品所要求的最低可靠性概率，向各個(gè)環(huán)節(jié)部分，合理分配其必須具備的可靠性概率，這樣不但有利于滿(mǎn)足總體發(fā)展的需要，也有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，要生產(chǎn)出合格的壓力容器，

16、不僅要考慮以上五點(diǎn)，還應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況酌情改變。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中還是應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)生產(chǎn)，分清主次。由于壓力容器使用工況的危險(xiǎn)性，所以我們至少應(yīng)該保證壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量和安全運(yùn)行，這也是壓力容器生產(chǎn)的最基本要求。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的廣泛應(yīng)用，十分有利于壓力容器的設(shè)計(jì)，也提高了壓力容器在實(shí)際工作過(guò)程中的使用效率，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p><b>

17、;　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 劉家平,李曉靜.極端工況下壓力容器設(shè)計(jì)缺陷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的分析[J]. 新技術(shù)新工藝. 2011(02) </p><p>　　[2] 賈瑞只,秦志勇.淺談壓力容器設(shè)計(jì)及容易忽視的問(wèn)題[J]. 科技風(fēng). 2010(14) </p><p>　　[3] 王軍偉,張周紅,吳高峰,范立明.CPR1000核電廠核