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        解決方案壓力容器設計中常見問題及分析壓力容器設計生產廠家

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        壓力容器設計中常見問題及分析

        發布時間:2018-11-17 22:28 作者:李清 來源:連云港靈動 點擊: 字號:

        在設計壓力容器時,都應該參照有關的-家規范和-的--版本。設計得正確、合理與否,不僅涉及到制造、檢驗等環節的難易程度,影響到壓力容器產品的制造成本和運轉費用,而且直接關系到產品運行的可靠性。經過我對壓力容器設計知識的學習和自已在設計過程中的不斷摸索,對壓力容器設計及容易忽視的問題有下面的了解:壓力容器設計中常見問題及分析,壓力容器是石油、化工、冶金、輕工、能源以及航空航天等部門-應用的承壓設備,多數壓力容器所處的工況既復雜又惡劣。

        壓力容器設計中常見問題及分析

        1概述

        壓力容器投入運行之前,要經過設計、制造、檢驗、安裝、運行監督和維修等多個環節,設計是其中一個十分重要的環節,遵照某一實用的-和規范。按我--化法的-,-可分為-家-、行業-和企業-。壓力容器的規范和-為了適應設計、制造和檢驗各個方面的發展,必須定期進行審查并做出修訂。

        2壓力容器設計

        2.1壓力容器的設計要求石油、化學產業的生產過程非常復雜,設備生產工藝過程中任何設備出了事故都會影響產品質,或使生產無法繼續進行甚至會危及設備和人身的安全。因此石油化工用壓力容器一般需要滿足以下幾個方面的要求:

        1)保證完成工藝生產。石油化工壓力容器必須能承擔工藝過程所要求的壓力、溫度及具備工藝生產所要求的規格(直徑、厚度、容積)和結構(開孔接管、密封等)。

        2)運行交全可靠。化工生產的物料往往具有-烈的腐蝕性、毒性,容易燃燒引起火災,甚至發生-炸等惡性事故壓力容器工作時內部儲存著一定的能量,一旦發生破壞,容器內部儲存的能量將在極短的時間釋放出來,具有極大的摧毀力。

        3)預定的使用-。影響石油化工用壓力容器使用-的主要因素是化工物料對殼體結構材料的腐蝕,它會使容器器壁減薄甚至爛穿,因此在設計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。

        4)制造、檢驗、交裝、操作和維修方便。提出這一要求的目的,一方面是基于安全性的考慮,因為結構簡單、易于制造和探傷的設備,其-就容易得到保證,即使存在某些超標缺陷也能夠準確地發現,便于及時予以消除;其次,這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求,如對于頂蓋需要經常裝拆的試驗容器,要盡量采用快拆的密封結構,避免使用笨重的主螺栓連接;又如對于有清洗、維修內件要求的容器,需設置必要的人孔或手孔;再是,這樣做自然會帶來經濟上的好處,可以降低容器的制造成本。

        5)經濟性。壓力容器的設計,要盡量結構簡單、制造方便、重量:輕、節約貴重材料以降低制造成本和維修費用。

        2.2壓力容器的設計方法

        1)常規設計。常規設計的理論基礎是彈性失效準則,認為容器內某一-大應力點達到屈服極限,進入塑性,喪失了純彈性狀態即為失效。在應力分析方法上,是以材料力學及板殼薄膜理論的簡化計算為基礎,不考慮邊緣應力、局部應力以及熱應力等,也不考慮交變載荷引起的疲勞問題。-類型的應力均應采用同一的許用應力值(通常為1倍許用應力);為了保證安全,通常采用較高的安全系數,以彌補應力分析的不足。

        2)分析設計。隨著壓力容器參數的增高,高-鋼的采用以及近代計算與試驗技術的發展采用彈性失效的觀點使許多問題難于解決,常規設計的結果過于保守,設計的結構尚有很大承載潛力。為了適應現代壓力容器的發展,必須采用-的失效觀點來解決這些問題。分析設計放棄了傳統的彈性失效準則,采用了彈塑性或塑性失效準則,合理地放松了對計算應力的過嚴限制,適當地提高了許用應力值,但又嚴格地保證了結構的安全性。我-的分析設計的-為JB4732-95《鋼制壓力容器一分析設計-》,是以第三-度理論即-大剪應力理論為基礎,認為不論材料處于何種應力狀態,只要-大剪應力達到材料屈服時的-大剪應力值,材料就發生屈服破壞。對于壓力容器設計所采用的失效準則,除彈性失效準則、彈塑性失效準則和塑性失效準則外,還有-破失效、斷裂失效以及可靠性設計等。

        3壓力容器設計中容易忽視的問題

        3.1材料化工用鋼材的選用必須考慮設備的設計壓力、設計溫度、介質特性、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結構外,還需要考慮經濟合理性。盲目地提高鋼板等-是錯誤的。

        1)當設計壓力較高、結構尺寸較大而使設備殼體壁厚較大時,如殼體材料仍選用碳素鋼(如Q235)將導致壁厚增大、-增加,不僅多用金屬材料,而且導致制造、運輸、安裝、土建基礎等的費用提高,因而提高了總的工程造價。一般在以-度控制為主的情況下,當殼體壁厚超過8mm時,應優先選用低合金鋼。當設計壓力較小、直徑較大、以剛度控制或以結構設計為主時,應盡量選用普通碳素鋼。

        2)HG20581—1998《鋼制化工容器材料選用-》中第5.1.2條“同時符合下列條件的高溫壓力容器主要受壓元件用鋼應按爐罐號,復驗設計溫度下的屈服-度值,其值不得低于相應許用應力值的1.6倍(奧氏體鋼為1.5倍)。包括:設計溫度大于300℃;設計壓力大于1.6MPa;鋼材厚度大于等于20 m m;鋼材主要截面以承受-薄膜應力為主,且其厚度取決于-度計算的結果。

        3.2制造和檢驗與驗收

        1)熱處理“GB 150—1998 10.4.2:冷成型或中溫成型的受壓元件,凡符合下列條件-者應于成型后進行熱處理。”“GB150—199810.4.2.1:圓筒鋼材厚度凡符合以下條件者:碳素鋼、16MnR的厚度不小于圓筒內徑Di的3%;其他低合金鋼的厚度不小于圓筒內徑Di的2.5%。”對此項要求,大多設計者在設備主體筒體的設計中基本上都注意到了,但在接管的設計中卻容易忽視。例如:設計單位對d426m m×14 m m、d 530 m m×16 m m的卷制接管不提熱處理要求等。容器的筒體不需要熱處理時,往往會忽視了對厚度超限的卷制接管、人孔接管提熱處理要求。

        2)小直徑壓力容器B類焊縫無損-比例及長度在小直徑壓力容器設計過程中,一般都盡量采用無縫鋼管作筒體,這樣就省去了卷筒及縱縫無損-的工序,且縮短了制作周期,也節省了成本。但在制造過程中,其B類焊接接頭的無損-在-要求上只進行20%RT,如一臺用d 325 m m×8 m m的無縫鋼管制作的壓力容器,B類焊接接頭作20%RT,雙臂單影透照法,其-長度為205mm。-透照有效長度210mm,由此可見,作20%RT只需用一張片即可,但其探傷長度卻不足250mm,對d325mm以上的規格更是如此。而GB150中10.8.2.1“B類焊接接頭無損-長度不得少于各條焊接接頭長度的20%,且不小于250mm”,而圖樣上未注明不少于250mm。

        4結語

        壓力容器的設計必須遵循有現行設計規范,同時設計者應在滿足設計任務目標要求的前提下提出-佳的設計方案,使其滿足功能需要,安全可靠,節約成本。在壓力容器的設計、制造、檢驗過程中,經常會有一些對壓力容器的法規、-、規范理解不透徹的地方,因而會出現很多像上述例子的錯誤。對此,我們應不斷地分析、總結、學習。同時,同行業應加-經驗、技術交流,熟悉各項-、規范,才會盡量不犯原則性的錯誤,我們的業務水平才會不斷提高。

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