壓力容器設計中開孔補強設計的應用范文

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摘要：壓力容器通常情況下是在高溫高壓環境狀態下使用，受到外部環境因素的影響，再加上工藝缺陷及材料質量缺陷等問題的存在，導致壓力容器故障問題頻頻出現，特別是開孔處最容易出現故障。本文主要對壓力容器設計中開孔補強設計的應用及相關問題進行了分析，以供參考借鑒。

關鍵詞：壓力容器設計；開孔補強設計；壓力容器

壓力容器設計相對比較復雜，往往涉及到諸多方面的知識與技術，因此，受到了壓力容器相關行業的重視與關注。近年來，諸多研究學者對壓力容器設計進行了分析，以期可以找出提高壓力容器設計質量與水平、確保壓力容器使用性能的有效途徑。開孔補強設計是延長壓力容器使用期限的有效手段，且開孔補強設計效果與質量在一定程度上決定著壓力容器的使用期限。所以說，加強對開孔補強設計的研究，找出解決問題的有效措施，提高壓力容器設計質量，有著十分重要的意義。

1壓力容器設計中厚壁接管補強的應用

現階段，厚壁接管補強技術在壓力容器設計過程中得到了十分廣泛的應用。為確保厚壁接管補強效果，應加強對選材方面的重視。究其原因在于，根據厚壁接管補強設計標準的要求，其補強材料必須要與殼體材料相同，否則便有可能導致壓力容器金屬性能的降低，同時也會給壓力容器的整體強度水平造成一定程度的影響。在國家規定標準中，對于壓力容器的接管有效補強面積、開孔以及開孔補強的面積均有著明確的要求。因此，壓力容器設計中，應遵循國家規范標準的要求來進行厚壁接管補強，確保厚壁接管補強的有效性與安全性，以更好地提高壓力容器設計質量[1]。與此同時，厚壁接管材料應當與殼體材料等級相同。實踐發現，厚壁接管材料的等級優于壓力容器殼體材料的時候，反而會在一定程度上降低強度，因此，從整體性的角度來說，這種情況會對補強結構的整體性能造成不利影響。針對這樣的現象，我們可以知道，選擇厚壁接管材料的時候，應將殼體材料當作擇選標準，選擇與殼體材料強度相同的材料。除此之外，若是厚壁接管材料的等級低于壓力容器殼體材料，那么在焊接過程中，便會在一定程度上影響接管流通面積，從而對補強設計造成一些不利的影響。基于這樣的原因，最好選擇與壓力容器殼體材料相同的厚壁接管材料，才能確保厚壁接管補強的效果與質量。

2壓力容器設計中整體鍛件補強的應用

整體鍛件補強通常情況下應用于要求相對較高的壓力容器，如果開孔補強不適合應用局部補強設計，也可以應用整體鍛件補強。開孔補強設計的主要目的便是對因為開孔而導致的強度削弱實施有效的補強，以避免應力集中而導致的故障。通常來說，在條件相同的情況下，采取整體鍛件補強技術，便可以在一定程度上降低殼體應力，還可以降低應力的峰值，也不會出現新應力點，這也是整體鍛件補強的優勢所在[2]。由此可見，整體鍛件補強的效果十分顯著。然而，雖然壓力容器設計中整體鍛件補強有著良好的應用效果，但考慮到殼體過渡要求，必須對整體鍛件補強進行嚴格的質量控制，如，應確保殼體過渡的平緩性，以避免殼體一側出現應力集中的問題。除此之外，壓力容器焊接過程中，對焊縫有著十分嚴格的要求，必須有良好的連續性、無沙眼，因此，整體鍛件補強的加工制造過程十分嚴格，成本相對較高，難度也比較大，其應用較少。

3壓力容器設計中補強圈補強的應用

壓力容器設計中，局部補強是較為常用的一種開孔補強設計手段，通常采取補強圈補強設計。補強圈補強，主要是對補強板進行焊接，并要有效把握開孔處容器壁、壓力容器壁，也就是確保兩者的金屬厚度，以提高金屬開孔邊緣的強度，達到補強目的。應用補強圈補強的過程中，由于內部補強、外部補強的可操作性強，且難度較低，因此，通常來說，主要采取外部補強。實踐表明，采取外部補強，確實可以使壓力容器的抗疲勞強度得到一定的增強[3]。與此同時，根據補強圈補強的要求，實際進行補強操作的過程中，必須確保補強板可以滿足設計厚度的要求，盡可能地將其控制在開孔處厚度的1.5倍之內，以避免焊接角的出現，預防不連續應力的出現。此外，對于補強材料也有著一定的要求，補強板材料的延展性、塑性應當滿足標準的要求，具體來說，常溫狀態條件下，屈服強度ReL應當在400兆帕以下。但需要注意的是，在溫差大、氧化性強、腐蝕性強或者是承受荷載變化頻繁等環境下，不宜采用補強圈補強。

4結語

綜上所述，本文主要對厚壁接管補強、整體鍛件補強、補強圈補強三種開孔補強設計在壓力容器設計中的應用情況及其注意事項進行了分析。具體應用過程中，應根據壓力容器設計的不同要求，合理選擇不同的開孔補強設計方法，嚴格執行相關標準規定的要求，確保開孔補強設計的有效性、安全性，以更好地提高壓力容器設計質量。

參考文獻：

[1]孫昕.開孔補強設計在壓力容器設計中的應用研究[J].化工管理,2016，(14):196-197.

[2]臧少鋒.開孔補強設計在壓力容器設計中的應用探析[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2016，(01):220.

[3]馮浩.壓力容器設計中開孔補強設計的應用及實踐[J].南方農機,2015,46(11):73-74.

作者：謝寧 單位：中油遼河工程有限公司