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压力容器设计技术的研究

时间:2022-05-17 13:55:04 浏览次数:

摘要:压力容器设计应该是符合科学合理的原则的,但是在实际运用中也难免会出现这样或者那样的问题。当确立好标准与目标之后,实际执行起来误差也是在所难免的,这就给压力容器设计技术的实际使用带来了一些困难,基于不合理的结构,不规范的要求,在实际运行时,会导致原材料的不必要的铺张浪费,严重的甚至会危及到人身财产的安全,引发事故隐患。本文基于此对压力容器设计技术的实际运用中可能会出现的一些问题进行了深入研究,希望为设计优化提供一些有参考价值的建议。

关键词:压力容器;设计技术;研究分析

前言

压力容器直接关系着国家与人民生命财产安全,它被广泛应用于工农业与各行各业。伴随经济高速运转,对于各行各样承压设备的要求也越发苛刻,要求越发具体。所以,在压力容器设计工程中争取不出一丝纰漏,成为了人们亟待要解决的问题,而对于规范上的要求也有所增加。但是从实际出发,可行性却并不广泛,单纯有一些原则限制,甚至个别的跨度范围广,理解起来也较为困难,这就给设计人员增添了无形的挑战,因为想要使效果理想化,应当建立在对要求与范围深刻理解的基础之上。该篇文章结合当前设计技术现状进行深刻探讨,希望最终可以达到理想水平。

1.平盖接管开孔补强的计算

因为特殊需要,我们要把圆孔设置在压力容器的平盖上,在对其进行压力挤压的时候,由于压力作用,致使圆孔周围受到比平时多出几倍的力量。根据以上这些的考虑,我们在实际设计时要尽量避免这样的问题产生,应当积极想办法克服难题,可以试着考虑增添补强元件或者增添平盖的厚度,实践证明,这两种办法都会收到不错的效果。而我们的补强应该基于以下的准则:使经过补强后的平盖弯曲强度和开孔前相一致[1]。如果补强用的材料与平盖所用的材料一样,那么经补强之后的平盖抗弯截面系数应与开孔前是一样的,这就是我们区分平盖的开孔补强和受内压壳体的开孔补强的办法。

当我们将压力容器和外部元件连接在一起时,新的整体便诞生了,这直接影响了补强计算的结果,容易产生误差,所以我们在实际设计的时候,应当将平盖要添加的厚度也计算在内,应当重新进行计算甚至反复计算,而且计算也要实际考虑平高钻孔的直径的实际大小情况,基于科学合理的基础之上加以计算。

2.标准容器法兰厚度的计算

容器在不同标准的前提之下设计的相应规范也是不一样的,虽然有些情况下我们可以将厚度不计入考虑范围之列,换句话说就是我们可以不用计算法兰厚度,但是这种计算也是要采取灵活应对的办法的。拿管壳的换热器与由塔节组成的塔器举例,这两种在设计时都要求计算其的法兰厚度,而计算出的结果又可以反过来验证厚度的存在与否。

标准长颈和焊容器的颈部法兰厚度与强度的计算,在忽略腐蚀裕量以后的厚度,只可以将其看作是一个规范,据此开展核算工作,设计者在核算法兰的强度时,结果与标准存在显著误差,导致不符要求,为使其合格,设计者需要添加长颈的颈部法兰厚度,事实上,这并不是我们想要达成的结果。我们上文提到法兰容器的核算标准,也是经过漫长的一段过程才形成的[2]。初时,依赖于总结前人成功经验,这是一个经验教训总结的过程,制定主要是根据优势劣势的对比区分,我们通常所说的设计,是指设计者在遵照一定原则基础之上,迎合利益躲避害处,使成本合理降低,并使质量不断优化。

一般情况,法兰材料还是比较抗用的,被腐蚀掉的概率不是很高。经过总结以往经验,材料经长期使用,法兰也就被腐蚀差不多两毫米,这也就意味着,基于此产生的事故很低,几乎可以忽略不计,低于这个标准的时候,我们是可以大胆的进行实用的。

我们国家在压力容器方面对于法兰的设计没有很长时间,自上世纪六十年代起,主要通过华特尔氏法这一方法进行计算,而针对于法兰力矩与厚度关系,我们首要做的工作就是对前提条件的确认,紧固件截面积和应力是成正比的关系,所以设计者在计算时更要小心谨慎,以免出错。在挑选紧固件时要格外小心,如果选取不恰当会直接导致法兰厚度计算时出现失误。设计同时,设计者要将法兰标准容许范围作为第一考虑对象,并以此作为标准,挑选最为适合的紧固件,缩短法兰的力矩,进而使法兰厚度的不足得以弥补。

3.对于锥封圆筒的连接处的分析

存在于锥封圆筒的连接处元件使用的比较多,如果当元件的几何形状产生变动,在外部作用力也相对较大的时候,由于外压作用会致使较大边缘压力产生,而当这些压力缺少引导和释放空间的时候,会有超负荷现象产生,使得整个系统的安全性与稳定性岌岌可危,甚至有瘫痪的可能[3]。所以,我们对压力容器设计规范进行了相加说明:与锥封圆筒连接的容器,在一定条件作用下,例如外压或者是真空,仍可以将锥封与圆筒视作独立存在。此种规范明显是把锥封圆筒连接处视作刚性的支承线,也就是说此连接处附近有效区域的截面的惯性矩应当大于或者等于其相对的刚性支承惯性矩,否则就要考虑加强段的引入了,或者是加强圈。

我们将锥封圆筒设计分析视作为一种有机联系整体,每一步都很重要不可以进行省略,但是有许多设计者笼统套用分件核算的方法,将锥封圆筒在连接以后的实际状况忽视了,为了满足相应的刚性条件,在设计者实际计算时没有考量锥封的长度细节,这是工作中的一个严重疏忽,投入使用后,由于压力过大,连接处会因刚性不足进而出现稳定性方面的问题,甚至断裂。

4.结语

伴随科技的日益进步与科技的不断发展,如今的压力容器设计技术也得到很大改善,现存的压力容器各式各样的都有,从技术层面出发,设计应该将用途、安全性等方面综合考虑,在制作时真正想到以后的使用情况,这是我们针对设计技术进行研究的主要出发点,技术的研究是为人们更好的生产生活,造福于民。基于此的设计产物才最终会理想化,我们以上所说的问题虽然只是很小的一部分,但是都是前人认真总结的经验教训,希望可以切实可以帮助到大家。

参考文献:

[1]薛明德,黄克智,李世玉,寿比南.压力容器设计方法的进步[J].化工设备与管道,2010,06:1-13.

[2]岳伟.热处理技术在压力容器设计中的应用探析[J].河南科技,2013,18:138.

[3]马炳贤.压力容器设计若干技术问题解析[J].硫磷设计与粉体工程,2011,06:1-6+1.

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