压力容器设计制造的问题及解决对策

２０１９．０１科学技术创新一１４７一　压力容器设计制造的问题及解决对策　

沈佳艳　（龙杰机械装备（太仓）有限公司．江苏太仓２１５４００）　

摘要：压力容器作为一种特种设备在工业生产中占有重要的地位，被广泛应用在制药、４Ｌｘ－、冶金以及石油等领域，同时，压　力容器由于承受较大的压力因此存在一定的危险性，因此各相关部门对压力容器的设计、生产、制造以及使用等过程都具有严格　的流程规范，介于此苓文对压力同期设计和制造过程中容易出现的问题进行了分析和研究，最根据实际情况针对提出的问题提　供了一些合理的解决措施。　关键词：压力容器：设计制造；问题；对策　中图分类号：ＴＨ４９　文献标识码：Ａ　１压力容器的主要特点　１．１压力容器对安全性要求极高　我们知道压力容器的Ｔ作环境较为恶劣，经常在高温、高压　以及高腐蚀环境巾进行加Ｔ生产．而Ｈ其加Ｔ．Ｘ，Ｊ。象多数情况下　都为易燃、易爆、或行Ｉ｝｛高度污染性的物质，　此　进行压力容　器制作时．必须将其质量放在首位，严格按照规定的制造标准　和规范进行，确保压力容器在使朋和生产过程巾的安全性。　１．２压力容器设计过程具有极强的号业性　相对于普通Ｔ业生产机械设备的制造，压力容器的设计和　制造具有极强的专业性，在设计制造过程中涉及到了多种学科　和多样技术，例如需要冶金工业的知识与技术、需要机械加１　及其自动化方面的知识和技术、还需要化学防腐技术、质量安　全监测技术甚至需要汁算机软件操作开发技术，【大ｌ此为了保证　文章编号：２０９６—４３９０（２０Ｉ９）０１—０１４７—０２　

力容器设计制造的顺利实施．各部门各行业的相关人员应该　ｊ：｝ｊ互配合、互相协调，共同完成任务。　１．３压力容器的产品结构多样　现阶段许多行业领域的生产制造都会借助于压力容器，而　ｌｌ不同行业中应川的压力容器』ｌ有不同的结构和参数，甚至同　一丁业领域需要运用的压力容器也略有不同，　此压力容器的　产品结构和设计参数具有多样性。从另一角度来说，虽然压力　容器的结构和参数多样，但是在制造和生产过程中他们的丁艺　流程、机械部件和零件形状等却具有很大的相似性，设计制造　企业应该对这些相似信息进行充分的利用和分析，提高企业存　压力容器市场中企业的竞争力。　２压力容器设计常见问题　压力容器的设计过程通常如下，生产企业首先要（转下页）　

离；设计开发防滑颗粒垂直均分装置．实现颗粒定量、定速、均分，均　匀、规则的洒落在防腐涂层表面。同时，垂直均分装置环向密封，只　预留上端与下部进出口，避免了高温蒸气回流的影响．．集洒装置实　施后，防滑颗粒封存在集料箱中，防滑颗粒从出料ＦＩ流人给料连接　通道，颗粒自然输送至过渡集料箱，通过收缩下料ｔｌ和调节开关，　在振动器的作用下，防滑颗粒传送到垂直均分系统；防滑颗粒进入　垂直均分系统后，通过内置的筛网将颗粒均匀分散，颗粒在下落过　程中，冲击底部倾斜挡板，颗粒导向到防腐管表面，　高温状态下，　均匀播撒、熔融到防腐涂层。防滑颗粒集洒装置在设计和开发过程　中充分考虑利用有限空间，合理布局，一体化、自动化设计，结构紧　凑，操作简单，避免人为十扰，实用性较强。防滑颗粒存储远离聚乙　烯高温、潮湿挤出区，通过给料连接通道与集洒装置连接，避免高　温、潮湿环境的影响，并缓解有限空间；防滑颗粒集洒装置设计渊　节开火，根据涂敷管烃的不同而调节材料的使用量，加裴振动器确　保防滑颗粒保持适度流动性；密封的均分系统避免流动风的影响，　内置的筛网可将聚集或成团的防滑颗粒均匀分散，白ｆ｛１落体的颗　粒冲击底部倾斜挡板，实现自然缓冲、散落、分散，ｎ位置相对集巾　涂敷于旋转行进防腐管轴向中心位置。防滑颗粒集洒装置在优化　过程巾，充分考虑防腐管材不同规格、颗粒集洒堆积风险和集洒装　置恶劣环境影响，在垂直均分系统设　伸缩定位销，渊整垂直均分　系统的长度．适应不同管径防腐管颗粒集洒要求；存过渡集料箱和　垂直均分系统内部设置筛网，增加强制均分功能，并按颗粒的流动　性调整筛网的孔径。　５新配方防滑颗粒及集洒装置在项目中成功应用　防滑颗粒新配方升级，且颗粒集洒装置实施并优化后，新材料　及装置先后成功应用文昌９—２项口（ｑ￣２７３．１ｍｒｌｌ小管径）、东方ｌ３－２　气田开发（‘Ｐ６ｌ０ｍｍ常规管径）、恒逸文莱（‘Ｐｌｌ　ｌ８ｍｍ大管径）海底　管线等防腐配重涂敷项目，集洒效率与附着质量满足各项目铺管　船张紧器剪切力要求。防腐配重管剪切力实验足验证防滑颗粒集　｝ＩｆＩｉ效果的关键指标。统计文昌９Ｌ－２、东方ｌ３－２、恒逸文莱等项目防腐　配重管剪切力实验结果，剪切力强度均超过５００９１２．２ｍ，远远满足　２００ｔ／１　２．２ｍ的技术要求。且剪切力强度达到５００　ｔ／１　２．２ｍ后，考虑到　剪切实验装置的结构承受能力．剪切实验未进行配重层极限脱离　实验，最终结果很可能远超５００ｔ／ｌ２．２ｍ（现役海Ｔ铺管船张紧器实　际应用较大值）。待铺管船张紧器设计升级后，时机需要时，可对此　指标重新复测。新配方防滑颗粒及集洒装置投入使用，颗粒的集洒　效率和附着质量明显提高。附着力提高效果避免了防腐水冷区、倒　运过程中的损失，集洒装置提高了颗粒涂敷效率，对公司降低成　ｌ本、提高质量效益有一定推动作ＨＪ；防滑颗粒投料方式、环境的改　进和改善，避免＿ｒ人员间歇性在高温、潮湿、恶劣的防腐挤出区及　传送线限制空间作业，实现本质安全的理念和实践。　６结论　防滑颗粒配方升级，解决了原有防滑颗粒易脱落、熔融效果一　般的ｌ廿］题；设计开发的防滑颗粒集洒装置增加了存储、隔离和均分　功能。本论文成果解决了防滑颗粒与防腐涂层的熔融附着力较差　的技术难题，并应用于各项目中．实现提质增效、本质安全，具有广　泛的推广价值和实际意义。　参考文献　…张晓灵，海底管道防腐保温及配重技术ｌＪ１．防腐保温技术，２００９（６），　ｌ７（２）．　－１４８－科学技术创新２０１９．Ｏｌ　明确客户的需求行业，对压力容器的运行环境有一个大体的了　解，根据其运行的环境对压力容器的各项参数规定一个适当的　范围，接着根据设定的参数和结构选择制造生产的生产材料，　最后进行图纸出图。根据以往的生产经验，在以上环节中应该　对材料的选择、热处理问题以及容器的使用寿命问题予以重　视。　２．１材料选取问题　由于压力容器的使朋情况，例如使用环境、使用条件以及客　户的使用用途存在一定的差异，因此导致压力容器的受力情　况、受到腐蚀的情况以及内应力等情况也不是一成不变的，这　些变化就需要存压力容器进行设ｆｉ－＇ｔ－产时予以考虑，　制造材　料有变化时设计人员就需要对相应的参数进行重新汁算　我们　可以通过两个例子对这一情况进行分析：　２．１．１厚板替换薄板：通常情况下设汁生产人员在川薄板代　替厚板时都会对薄板的承压能力进行认真的测量和记录，但是　当板子的厚度增加时，也就是用　板替换薄板的时候往往会忽　略板子的承重能力，认为板子的厚度增加了承重能力一定会增　强，一定会更加安全可靠，但事实上这是一种错误的观点。第一，　薄板被厚板所替代檄易导致许ｆｆ】应力降低，强度变弱，我们用　Ｑ２４５Ｒ钢板材料举例分析：　当钢板厚度为１００时：６Ｉ＝Ｐ　ＤＪ２［０］　０－　＝９９．６５ｍｍ　当钢板厚度为ｌ　ｌ０时：８．＝ＰＩＤ／２［０］　０－Ｐ　ｌ】ｌ－３ｌｍｉｌｌ　其中Ｐｃ＝６．６６ＭＰａ，温度设定为２０度，容器内径４０００，ｍｍ，　这时候不同厚度的钢板的许　应力见表１：　表１　Ｑ２４５Ｒ钢板在常温下的许用应力　由计算以及表ｌ可知在运片】ｌ　１０ｍｍ的钢板替换１００ｍｍ的　钢板之后，强度不符合设计要求。　２．１．２高强度的材料替换低强度材料。通常情况下人们认为　高强度材料的质量会更好，因此采用高强度的材料替换低强度　的材料不会引起设计人员的重视，但是人们往往忽视了不同材　料情况下各个介质之间的相容性；另外在一些设备中，设备的　开裂情况是随着材料强度的提升而增大的，举例来说．在存在　应力腐蚀开裂风险的设备中使刚Ｑ３４５Ｒ代替Ｑ２４５Ｒ就极易发　生开裂现象，因此尽管这时Ｑ３４５Ｒ比Ｑ２４５Ｒ的强度要高、质量　要好但是在生产制造上是行不通的，应该严格禁止。　２－２压力容器类别划分上的问题　２．２．１混淆Ｔ作压力与设计压力。《同定式压力容器安全技　术监察规程》巾明确规定，对于压力容器受到的压力来说．只要　压力容器的＿丁作压力不超过０．１ＭＰａ，不论其设计压力为多少，　都不属于Ｉ、Ⅱ、Ⅲ类压力容器，属于Ｉ、Ⅱ、Ⅲ类压力容器工作　时产生的工作压力应该大于或等于０．１ＭＰａ。但是实际丁作中一　些人员将设计压力等于或者大于０．１ＭＰａ但是工作压力没有达　到０，ｌＭＰａ的容器也划分进入Ｉ、Ⅱ、Ⅲ类压力容器了，这显然是　错误的，这种错误会徒增压力设备的制造和后续检验费用，形　成不必要的浪费。　２．２．２对容器的容积划分错误。《同定式压力容器安全技术　监察规程》已经做出规定，对于容积不超过３０升．直径不超过　１５０ｍｍ的压力容器不进行类别的划分，但是实际生产中一些设　计生产人员忽视规程的规定，将小于３０升，直径小于１５０ｍｍ的　压力容器依旧划分为一类容器中，导致发生错误产生问题。　２－３对焊容器法兰圆筒的最小厚度问题　在实际对焊容器的操作用容易忽视圆筒厚度的问题，ＮＢ／　Ｔ４７０２０—２０１２中规定“与长颈法兰相连接的网筒厚度应该不小　于规定厚度”，并且圆筒的长度应该大于、／ｉ　，如果圆筒　的厚度不符合ＮＢｆｒ４７０２０—２０１２巾规定的要求，那么就应该对　法兰的高度进行一定的调整。　

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２．４开口补强设计中存在的问题　２．４．１联合开口补强计算不合格。这种情况下是单口补强计　算合格，但是与此单口向连接的其他开孔没有进行计算分析，　ＧＢ／ＴＩ５０．３—２１００中规定如果两个相邻的开孔，他们平均直径乘　２没有超过两个开孑Ｌ的孔心距离。那么他们的补强范围会形成　

一部分重叠的范围，这时候应该选择联合开口不强计算。（两个　相邻的开孔如下网所示）　

补强薄围　开孔　ｉ　，　．　

一，　、　一～　

２－４．２利用补强圈进行补强。如果容器的开孔较大，设计压力　较大时，相同的面积下，圆筒补强阁达不到规定的要求，补强圈　的内外径比例会随着开孔Ａ径的增大而升高。压力容器壳体的　补强范围始终不会发生变化，但是　开孑Ｌ直径变大时，外径受到　补强圈的影响变小了，这时圆筒受到的内压厚度增加，可用的补　强面积变小，无法符合补强同等面积的需求。因此此时应该在　合理范围内增加补强圈的厚度。　结束语　总结来说，现阶段压力容器已经成为丁业制造生产领域中　最重要的特种设备之一被广泛应用于丁业生产过程中，冈此在　设计制造巾一定要保证其科学合理性，提高设计制造的质量和　水平。当前我国压力容器的设计和制造仍处于起步阶段，我们　应该对实际制造过程中出现的问题认真进行研究，提升压力容　器的安全性能和生产效率，进而提高我国压力容器的整体竞争　力为我国Ｔ业行业做出一定的贡献。　参考文献　『１１王丽博，杨责成．浅谈压力容器设计制造安装常见的问题及解　决方法『Ｊ１＿科技资讯，２０１６（２５）：９５．　『２１寿比南等．ＴＳＧ２１—２０１６固定式压力容器安全技术监察规程　ｆＳ１．北京：新华出版社，２０１６．