压力容器设计--见问题及分析

 解决方案     |      2018-11-17 22:28
在设计压力容器时,都应该参照有关的-家规范和标准的--版本。设计得正确、合理与否,不仅涉及到制造、-验等环节的难易程度,影响到压力容器产-的制造成本和运转费用,而且直接关系到产-运行的可靠-。经过我对压力容器设计知识的学习和自已在设计过程-的不断摸索,对压力容器设计及容易忽视的问题有下面的了解:压力容器设计--见问题及分析,压力容器是石油、化工、冶金、轻工、能-以及航空航天等部门-应用的承压设备,-数压力容器所处的工况既复杂又-劣。

压力容器设计--见问题及分析

1概述

压力容器投入运行之-,要经过设计、制造、-验、安装、运行监督和维修等-个环节,设计是其--个十分-要的环节,遵照某--用的标准和规范。按我-标准化法的规定,标准可分为-家标准、行业标准和企业标准。压力容器的规范和标准为了适应设计、制造和-验各个方面的发展,-须定期进行审查并做出修订。

2压力容器设计

2.1压力容器的设计要求石油、化学产业的生产过程非-复杂,设备生产工艺过程-任何设备出了事故都会影响产-质,或使生产-法继续进行甚至会危及设备和人身的安全。因此石油化工用压力容器-般需要满足以下几个方面的要求:

1)保-完成工艺生产。石油化工压力容器-须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格(直径、厚度、容积)和结-(开孔接管、-封等)。

2)运行交全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀-、--,容易燃烧引起火灾,甚至发生--等--事故压力容器工作时内部储存着-定的能量,-旦发生破坏,容器内部储存的能量将在-短的时间释放出来,具有-大的摧毁力。

3)预定的使用-。影响石油化工用压力容器使用-的主要因素是化工物料对壳体结-材料的腐蚀,它会使容器器壁减薄甚至烂穿,因此在设计容器时-须考虑附加腐蚀裕量来保-满足使用年限的要求。

4)制造、-验、交装、操作和维修方便。提出这-要求的目的,-方面是基于安全-的考虑,因为结-简单、易于制造和探伤的设备,其-就容易得到保-,即使存在某些-标缺陷也能够准确地发现,便于及时予以消除;其次,这样做的目的也是为了满足某些-殊的使用要求,如对于-盖需要经-装拆的试验容器,要尽量采用-拆的-封结-,避-使用笨-的主螺栓连接;又如对于有清洗、维修内件要求的容器,需设置-要的人孔或手孔;再是,这样做自然会带来经济上的-处,可以降低容器的制造成本。

5)经济-。压力容器的设计,要尽量结-简单、制造方便、-量:轻、节约贵-材料以降低制造成本和维修费用。

2.2压力容器的设计方法

1)-规设计。-规设计的理论基础是弹-失-准则,认为容器内某--大应力-达到屈服-限,进入塑-,丧失了纯弹-状态即为失-。在应力分析方法上,是以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算为基础,不考虑边缘应力、局部应力以及热应力等,也不考虑交变载荷引起的疲劳问题。所有类型的应力均应采用同-的许用应力值(通-为1倍许用应力);为了保-安全,通-采用较高的安全系数,以弥补应力分析的不足。

2)分析设计。随着压力容器参数的增高,高强钢的采用以及近代计算与试验技术的发展采用弹-失-的观-使许-问题难于-,-规设计的结果过于保守,设计的结-尚有很大承载潜力。为了适应现代压力容器的发展,-须采用-的失-观-来-这些问题。分析设计放弃了传-的弹-失-准则,采用了弹塑-或塑-失-准则,合理地放松了对计算应力的过严限制,适当地提高了许用应力值,但又严格地保-了结-的安全-。我-的分析设计的标准为JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》,是以-三强度理论即-大剪应力理论为基础,认为不论材料处于何种应力状态,只要-大剪应力达到材料屈服时的-大剪应力值,材料就发生屈服破坏。对于压力容器设计所采用的失-准则,除弹-失-准则、弹塑-失-准则和塑-失-准则外,还有-破失-、断裂失-以及可靠-设计等。

3压力容器设计-容易忽视的问题

3.1材料化工用钢材的选用-须考虑设备的设计压力、设计温度、介质--、材料的焊接-能、冷热加工-能、热处理以及容器的结-外,还需要考虑经济合理-。盲目地提高钢板等-是错误的。

1)当设计压力较高、结-尺寸较大而使设备壳体壁厚较大时,如壳体材料仍选用碳素钢(如Q235)将导致壁厚增大、-增加,不仅-用金属材料,而且导致制造、运输、安装、土建基础等的费用提高,因而提高了总的工程造-。-般在以强度控制为主的情况下,当壳体壁厚-过8mm时,应--选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结-设计为主时,应尽量选用普通碳素钢。

2)HG20581—1998《钢制化工容器材料选用规定》--5.1.2条“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号,复验设计温度下的屈服强度值,其值不得-相应许用应力值的1.6倍(奥氏体钢为1.5倍)。包括:设计温度大于300℃;设计压力大于1.6MPa;钢材厚度大于等于20 m m;钢材主要截面以承受-次薄膜应力为主,且其厚度取决于强度计算的结果。

3.2制造和-验与验收

1)热处理“GB 150—1998 10.4.2:冷成型或-温成型的受压元件,凡符合下列条件之-者应于成型后进行热处理。”“GB150—199810.4.2.1:圆筒钢材厚度凡符合以下条件者:碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%;其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径Di的2.5%。”对此项要求,大-设计者在设备主体筒体的设计-基本上都注意到了,但在接管的设计-却容易忽视。例如:设计单位对d426m m×14 m m、d 530 m m×16 m m的卷制接管不提热处理要求等。容器的筒体不需要热处理时,往往会忽视了对厚度-限的卷制接管、人孔接管提热处理要求。

2)小直径压力容器B类焊缝-损-测比例及长度在小直径压力容器设计过程-,-般都尽量采用-缝钢管作筒体,这样就省去了卷筒及纵缝-损-测的工序,且缩短了制作周期,也节省了成本。但在制造过程-,其B类焊接接头的-损-测在-测要求上只进行20%RT,如-台用d 325 m m×8 m m的-缝钢管制作的压力容器,B类焊接接头作20%RT,双臂单影透照法,其-测长度为205mm。-次透照有-长度210mm,由此可见,作20%RT只需用-张片即可,但其探伤长度却不足250mm,对d325mm以上的规格-是如此。而GB150-10.8.2.1“B类焊接接头-损-测长度不得少于各条焊接接头长度的20%,且不小于250mm”,而图样上未注明不少于250mm。

4结语

压力容器的设计-须遵循有现行设计规范,同时设计者应在满足设计任务目标要求的-提下提出--的设计方案,使其满足功能需要,安全可靠,节约成本。在压力容器的设计、制造、-验过程-,经-会有-些对压力容器的法规、标准、规范理解不透彻的地方,因而会出现很-像上述例子的错误。对此,我们应不断地分析、总结、学习。同时,同行业应加强经验、技术交流,-悉各项标准、规范,才会尽量不犯原则-的错误,我们的业务水平才会不断提高。