压力容器设计问题的探讨

巩春坤

【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。

2.4压力容器设计必须重视的几个问题

（1）首先必须了解压力容器在生产操作方面的工艺条件和技术要求，这是进行压力容器设计的主要依据。特别是对所处理物料的性质，一定要弄清，在没有把握或缺乏使用经验时，必须进行模拟试验。对那些经反应易引起爆炸、燃烧的物料要严加注意，采取必要的安全措旌。

（2）熟悉对压力容器所用材料性能的基本要求，以及不同材料的使用范围。根据压力容器生产工艺要求、压力、温度和介质腐蚀情况等正确选用材料。

（3）合理的结构设计是防止容器焊制和生产操作中产生破裂的重要环节，不能忽视。

（4）在正确地选用材料和合理结构的前提下，进行准确的强度计算是保证压力容器安全运行的可靠基础。压力容器的计算，必须采用经全国压力容器标准化技术委员会审定的《压力容器计算程序软件包》。

总之，在设计压力容器时，都应该参照有关的国家规范和标准的最新版本。设计得正确、合理与否，不仅涉及到制造、检验等环节的难易程度，影响到压力容器产品的制造成本和运转费用，而且直接关系到产品运行的可靠性。

【参考文献】

[1]刘宏东.对压力容器设计过程中几个重要参数的探讨[J].机械设计与制造，1998（10）.

[2]乔敬玲.浅谈压力容器设计中的质量管理[J].百业科技，2005（2）.