压力容器设计的主要设计要求和方法49文献标识码

【摘要】压力容器应用于很多行业，因此压力容器的设计非常重要。 压力容器的工作环境大多具有高温、高压、易燃、易爆、中毒等特点。 压力容器的设计不仅关系到企业的经济效益，而且与操作人员的安全密切相关。 因此，压力容器的设计必须严格遵守相关标准和法规要求，从根本上避免安全隐患。 优良的设计和制造过程中严格的技术检验，才能生产出经济、安全、高效的压力容器。

【关键词】压力容器； 设计; 问题

CLC 分类号：TH49 文档识别码：A

1、压力容器主要设计要求

1、压力容器的设计应保证运行时的安全、可靠。

化工生产过程中的工作介质大多具有一定的毒性和腐蚀性，有的还具有易燃性，极易引起火灾和爆炸。 压力容器在使用过程中必须具有非常稳定的运行。 如果外力损坏压力容器，导致内部工作介质泄漏，泄漏的工作介质所积累的能量会瞬间爆炸，造成非常严重的后果。 。 此外，由于生产的连续性，压力容器的损坏也会威胁到其他设备的安全，引起连锁反应。 因此，压力容器的设计必须充分考虑压力容器使用过程中的安全性、耐腐蚀、耐高低温、疲劳运行等。

2、压力容器的设计应正确控制其设计使用寿命。

由于腐蚀性工作介质对压力容器内部材料造成的腐蚀，特别是用于化工生产的压力容器，腐蚀性工作介质相对较多。 这些压力容器在用于生产时，容器壁会受到损坏。 厚度减小。 因此，在设计压力容器时应考虑一定的腐蚀裕度。

2.压力容器设计方法

1. 常规设计

常规设计也称为“按规则设计”。 该设计考虑单一最大负载条件并施加一次静负载。 它不考虑交变载荷，不区分短期载荷和永久载荷，不涉及疲劳寿命问题。 主要采用板壳理论中的简化材料力学公式和无矩理论公式。 根据弹性破坏准则，根据最大主应力强度理论确定主压力分量的大小。 我国常规设计的标准是GB150。

2、非常规设计

非常规设计的主要方法是分析设计。 针对保守的常规设计导致结构承载能力不足、对压力容器要求提高以及弹性失效概念的局限性等情况，压力容器设计应采用新的失效视角来解决现有问题。 解析设计方法是放弃常规设计中的弹性破坏原理，采用弹塑性破坏原理，不再局限于严格的应力计算。 在保证结构安全的同时可以提高许用应力值。 我国分析设计的标准是。

三、压力容器设计应注意的几个问题

1、法兰的选择

管法兰的压力等级必须大于所选法兰材料在设计温度下的最大允许工作压力。

例如，氮肥生产过程中的氨合成工艺多采用高温高压设备。 如果管法兰采用不锈钢材质，在高温环境下，必须选用高压级法兰，以在设计温度下最大限度地发挥法兰材质。 允许工作压力大于设计压力。

对于易燃、易爆介质或具有中度或轻度毒性的介质，容器内使用的管法兰公称压力等级应不低于1.6MPa； 对于极端或高毒性介质以及高渗透性介质 连接法兰的公称压力等级应不小于2.0MPa。

当容器内介质毒性为极度危险、高度危险或中等危险且渗透性强且介质为液化石油气时，管道法兰宜采用带颈对焊管法兰；

低温容器、高温容器、疲劳容器和三类压力容器的管法兰宜采用带颈对焊管法兰。

例如，煤粉气化装置的煤粉锁斗和炉渣锁斗设备就是典型的疲劳设备。 设备上所有法兰均为带颈对焊法兰，管接头与设备的对接焊缝整体加强。 甲醇洗涤装置中的换热设备大部分为低温设备。 为保证密封安全可靠，低温部分法兰全部采用带颈对焊法兰。

2、孔配筋计算时容易混淆的概念及注意事项

设计者在进行开孔配筋计算之前，首先要明确一个概念，即什么是开孔直径dop。 许多设计者将开口直径 dop 误认为是实际的气缸开口尺寸。 事实上，对于圆形开口 dop，取管道的内径加上 2 倍的附加厚度，对于椭圆形或长方形的 dop，取所考虑截面的尺寸（弦长）加上 2 倍的附加厚度。 另外，还应明确开孔直径取值的方向，特别是对于切向水口和斜水口的加固开孔计算。 由于筒体的计算厚度是根据环向油膜应力计算的，因此开口加强截面应为承受环向油膜应力的截面，因此开口直径应为孔沿纵截面方向的直径。 除了对口径概念的混淆外，喷嘴的实际突出高度也常被初学者误认为是设备外壁到法兰密封面的距离。 事实上，管口的实际外伸高度应该是管口能够提供有效加固面积的部分的外伸高度，因此不应考虑法兰高度。 特别是对于加固管道，加固管道的减薄部分不应计入管道的实际悬挑高度，这样计算出的加固结果更加安全。

计算开口配筋时应明确一个概念，即配筋面积应为有效配筋范围内实际可提供的面积。 这一点在前面提到的有效延伸长度的计算方法中已经有所体现，但有效宽度B很容易被设计者忽略，特别是当实际有效宽度小于根据GB150.3公式6-6计算的实际有效宽度时结构性原因。 如果计算出的B值错误，可能会导致计算通过但实际配筋面积不足。 以下几种结构应特别注意有效宽度B的取值： 换热器管箱筒体上有大开口； 靠近管板或筒体法兰的换热器壳程筒体； 设备 封头焊缝附近的开口。

3、容易被忽视的结构尺寸

设计压力容器时，不仅要考虑其强度是否满足使用要求，还要考虑其结构是否合理，能否与外部其他部件配合。 下面介绍几种设计中容易被忽视的情况，希望引起重视。

反应釜等设备头部的喷嘴排列密集。 此时应根据喷嘴方位图核实喷嘴法兰板在机头上的位置，避免法兰重叠，并为地脚螺栓留出足够的空间。

对于带有外半管夹套的设备，由于外半管螺旋缠绕在筒体上，放置温度计端口时，必须考虑其实际位置应在两半管之间，并应有足够的空间。焊接空间。

设计仪器管口时，除了考虑开口加固等问题外，还应注意管道内径是否与相应仪器相匹配，避免出现仪器无法插入的情况，例如温度计和插入式液位计。 等待。

4、换热器的结构问题

4.1 热交换器设置的固定拉杆。 设计过程中应充分考虑管束装配、管束振动、挡板结构防撞及固定方法等一系列问题。 当换热器直径较小时，可采用开孔焊透工艺焊接壳体与防撞板。 固定拉杆应设置在远离壳程介质另一端的入口管板上； 当换热器直径较大时，壳体与防撞板采用焊接，允许管束采用暗穿透工艺，并设计固定拉杆。进口管板应位于靠近管束的一端。壳程介质； 将防撞板固定在管束上或采用导向管结构时，固定拉杆应位于靠近壳程介质的入口管板上； 布置立式换热器时，在满足装配要求的基础上，固定拉杆的位置以上管板为宜。

4.2 换热器不稳定当量长度

换热器不稳定、带压时的等效长度应按规定计算，计算结果不能四舍五入。 由于计算模型采用换热管作为压力杆，将管板与换热器连接的位置视为起支撑作用的折流板固定支撑端的铰接端，计算依据压力杆材料力学的相关理论研究. 应严格遵循规定的计算方法，以保证管板计算结果的准确性和设备的可靠性。

结论

压力容器设计是技术安全和与操作规程有效结合的关键产物。 科学合理的设计一定会达到满意的效果。 本文从理论到实践详细分析了压力容器的设计过程。 主要目的是让设计者重视容器压力设计过程中容易忽视的问题，防止生产过程中设备出现不可靠性。 对于容易被忽视的设计问题，相关人员应高度重视，避免此类技术问题的发生，进一步防止安全事故的发生，避免经济损失。

【参考】

[1] 张明辉，康健，周艳华。 浅谈压力容器设计中应注意的几个问题[J]. 氮肥技术，2013，05：6-8。

[2] 宋永伦. 压力容器设计中容易忽视的问题[J]. 科技风，2013，03：69。

[3] 王锐. 压力容器设计中容易忽视的几个问题及注意事项[J]. 中国石油和化学工业标准与质量，2013，20：241。

[4] 李英峰. 低温压力容器设计常见问题分析[J]. 化工管理，2013，20：110。