摘要:压力容器在国民经济各个职业得以广泛应用,从航天军工到居民的家庭生活都离不开压力容器。在压力容器的设计过程中,开孔补强设计始终是一个非常重要的环节。压力容器实施开孔补强设计,可以减轻部分压力差,确保压力容器的应力接受功能。因而加强开孔补强设计在压力容器设计中的使用非常重要。
关键词:开孔补强;压力容器;设计应用
引言
开孔补强设计,在压力容器的设计中有着非常关键的作用,是压力容器设计中不行或缺的部分。近几年,中国压力容器的发展速度比较快,我们要积极的对开孔补强设计加以研究,这样可以处理压力容器中的各项问题,提高容器的强度,避免压力容器出现质量缺点或功能不足。本文首要讨论几种开孔补强构造型式在压力容器设计中的使用。
1压力容器开孔补强优化设计应用应遵循的原则
(1)压力容器开孔补强优化设计的应用必须要遵循科学性的原则
压力容器开孔补强优化设计的应用在石油化工生产实践中的实现,要充分体现科学性的原则,只有从科学的角度进行石油化工生产的目标,反应的原理、反应流程的制定以及生产硬件与软件构成式等多个方面进行细致而全面的考量[3]。只有这样才能够最大限度的保证压力容器开孔补强优化设计的应用能够满足石油化工生产实践的要求,只有在科学精神、科学手段、科学理念的指导下,我们才能够以现有的技术条件为基础,进行压力容器开孔补强优化设计应用的科学探索与研究。
(2)压力容器开孔补强优化设计的应用必须要遵循实用性的原则
石油化工生产项目作为人类改造自然环境的重要社会行为,对自然环境做出了巨大的改变,经历从无到有,从小到大的过程。而这一过程的实现就需要雄厚资金的支持,从实际来看,资金的稳定供应与否能够直接影响到压力容器开孔补强优化设计的应用的质量与水平,因而压力容器开孔补强优化设计的应用必须要遵循实用性的原则,最大限度降低石油化工生产的成本投入,降低压力容器开孔补强优化设计的应用方面的资金投入,从而能够将更多的资金利用与其他方面,保证我国石油化工产业结构优化与升级的顺利进行。
2压力容器开孔补强的结构型式
(1)对于补强板材的厚度要进行考量。在进行开孔补强设计的过程中,要从容器自身的特性出发,将容器的体系大小、开孔的数量以及补强的实际要求进行综合判断与分析,在此基础上科学合理的选择补强板材的厚度。一般来说补强板材的厚度应该小于等于是壳体厚度的1.5倍左右。这有这样的板材厚度才能够保证补强效果,提升压力容器的整体抗压性能。(2)提升补强圈的环境适应能力与性能的稳定性。由于压力容器特殊的工作环境,使得补强圈的适用范围较小,一般来说当压力容器处于极强腐蚀性以及氧化环境下时,就不能采用补强圈进行开孔补强设计。近些年来由于补强板材材质上的不断优化,使得补强圈的环境适应性有所提升,但是这种提升并不是无极限,我们仍然要根据压力容器的实际工作环境,对补强圈进行取舍,以保证压力容器正常工作。保证工业生产的顺利进行。
3压力容器设计中开孔补强设计的应用
3.1整体锻件补强设计
整体锻件补强设计是一种将厚壁接管与壳体及其加强部分连为一体或增加壳体厚度的形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实践证实,整体锻件补强设计可降低压力容器外壳的应力水平至最低状态,从而保证了容器的补强效果。但在这一过程中,建议注意如下事项:一是妥善处理壳体过渡部位,使其得以平滑过渡,并严控过渡区的应力;二是提高过渡焊缝的质量,一般需对壳体与锻件间的缝隙进行全焊透;三是整体锻件补强设计一般用于盛装危害性介质、承受疲劳载荷或有大开孔的压力容器中,且其设计压力大于等于4.0MPa及设计温度大于等于350℃。应用结果表明,整体锻件补强设计具有如下优点:补强金属的应力集中系数最小;焊缝与热影响区远离最大应力点时,可提高其抗疲劳性能;对于锻件与壳体间的对接焊缝,可通过超声或射线检查来保证其质量。
3.2补强圈运用
补强圈在压力容器开孔补强设计中,属于一类局部补强的方法,结构操作简单,而且制造非常方便,具备较高的经验水平。补强圈要焊接在容器的外壁金属位置,简化操作提高补强圈的实用水平,压力容器采用外部焊接补强圈的方法,能够提高压力容器的强度、耐力值等数据,在很大程度上提高开孔补强的性能水平,在最大限度条件下,加强开孔抗压能力的控制力度。压力容器设计对补强圈的运用,提出了3点注意事项:(1)控制补强圈的厚度,按照压力容器的规格、开孔,选择恰当的补强圈,补强圈的厚度,不能超出开孔处壳体壁厚的1.5倍;(2)合理选择补强圈材料,补强圈要具有延伸性、韧性、可塑性的特征,要与其所在的压力容器壳体材质相符合,在常温条件下,补强圈材质的屈服度,不能低于400MPa;(3)注意环境因素的控制,补强圈的使用,不能处于较大的温度变化范围内,避免补强圈发生氧化腐蚀,若压力容器的补强圈有氧化腐蚀的可能,则不能选用补强圈这种补强方式,避免遗漏安全问题。
3.3厚壁接管补强设计
在压力容器设计中,厚壁接管补强方式应用较为普遍。针对厚壁接管补强,其首要步骤是选材,即以压力容器的使用条件及壳体材料为选材依据,注意其应与压力容器的壳体材料一致。此外,在厚壁接管补强设计时,还应明确如下要点:一是不得选用强度比母材壳体大的接管材料,以免影响焊接效果;二是若选用强度比母材壳体小的接管材料,应增加接管的壁厚,以提高其补强效果,注意适当缩减接管的流通面积;三是为了减小加工误差,可选用锻件加工或无缝钢管,注意两种材料的使用条件有所区别,即当设计压力低及壁厚要求低时,选用无缝钢管,反之则选用锻件加工,从而满足压力容器开孔的补强要求。综上,在厚壁接管补强设计中,应严控接管材料的质量,这是保证补强效果的基础条件。
4压力容器中开孔补强设计的改进
压力容器开孔补强设计,需根据应用状态实行。不同的开孔补强设计方法,均有对应的缺陷,如:补强圈的应力过于集中,操作技术较为传统,限制了金属补强的效果,因此在低合金高强度的钢容器中,补强圈的开孔补强设计效果最为明显。压力容器开孔补强设计改进,要根据各项开孔补强设计的方法,提出改进的建议,充分发挥开孔补强的效果,规避潜在的开孔补强误差。在压力容器开孔补强设计中,要注重改进方法的运用,完善开孔补强设计的过程,杜绝影响压力容器的开孔补强效果,维护压力容器的性能。
结束语
利用开孔补强设计可提高容器的使用寿命及生产质量。压力容器制造行业,比较注重开孔补强设计的应用,严格安装规范要求,落实开孔补强的设计过程,避免影响压力容器的使用性能。开孔补强设计的应用,解决了压力容器设计中的缺陷问题,预防压力容器在使用过程中出现安全事故,维护压力容器的安全度。
参考文献
[1]孙昕.开孔补强设计在压力容器设计中的应用研究[J].化工管理,2016,14:196-197.
[2]石瑞生.浅析压力容器补强圈补强设计的优缺点[J].内蒙古工业大学学报,2016(6).
论文作者:宁然然
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/12
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