压力容器论文范文1
由于制造质量低劣而引发事故的现象在压力容器的使用过程中屡见不鲜，为了确保压力容器制造质量，压力容器应由获得相关资质的专业单位制造和现场组焊。压力容器的制造质量主要取决于材料质量、焊接质量和检验质量。制造压力容器的材料必须有质量合格证书，在投产前应认真核对证书、材料炉批号和牌号标记，认真检查材料的表面质量、性能和化学成分。焊接质量是保证制造质量的重要环节，为保证焊接质量，必须要认真编制焊接工艺和进行焊接工艺评定，严格焊接材料的验收、保管、发放、领用程序。对于工作人员必须要取得焊工合格证书。质量的检验，压力容器主要进行焊接表面质量、无损探伤和压力试验三个方面的检验。1）焊缝的表面质量，要求形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样规定；不得有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣等缺陷，清除焊缝上的熔渣及附近的飞溅物，焊缝与被焊着着间实现圆滑过渡；焊缝的表面不应该有明显的咬边，或咬边应符合相关标准规定。2）X-射线、超声波、磁粉和渗透探伤通常是探测压力容器的手段。渗透探伤按GB150-1998《钢制压力容器》有关规定进行。3）压力容器的压力试验是指耐压试验和气密性试验，耐压试验包括液压和气压试验。
2压力容器的安装管理
在压力容器的安装方面，必须确保该施工单位具备安装资格，能够在规定中汇过去安装的资格而进行安装。安装前期，安装单位需要将安装内容及强情况告知当地安全监督部门，确保设备安装正确以及设备的安全、合理使用。在安装特殊压力容器其容积不小于10m3的压力容器，如蒸球、生产装置中一并安装的其他压力容器，液化气储罐，医用高压氧舱等时，安装施工单位、使用单位必须向当地压力容器的安全监察部门申报，详细说明压力容器的名称、种类和数量、制造商、使用单位和部门、安装施工单位及安装地点等信息，办理相应的审批手续。
3压力容器的使用管理
为了保证压力容器的安全、优化、快速运行，必须要进行管理体制的改善，做到管理严格化、规范化，使压力容器在安全范围内使用、操作正确，同时具备合理、科学的保养工作，及时发现其存在的问题并加以解决，消除障碍，保证压力容器的安全运行。1）不仅要增强安全操作意识，还要具有专业的使用知识，在压力容器使用过程中按照规范及原则进行操作，严格掌握使用要求；2）操作人员在使用过程中，必须严格按照规范程序操作，保证顺序的准确性，认真操作及使用，在操作检查中，对设计工艺及操作内容进行监测，避免出现操作失误，严禁设计过程中对于压力、温度及负荷的不合理控制及违规操作，避免造成严重的事故，同时，遇到事故后禁止人工试探，以免造成严重的人员伤亡。日常检查首先检查操作温度、压力、流量、液位等参数指标有无异常；其次对法兰、防腐层、安全阀、爆破片等检查有无缺陷，最后检查紧急切断阀以及安全连锁、报警装置等安全附件是否灵敏和可靠。定期检验，形成日常维护与保养机制，及时消除“跑、冒、滴、漏”现象。对于企业来说，企业负责人或总工对压力容器的安全技术工作负责，任命具有压力容器专业知识的工程技术人员负责安全工作。设备动力部门是企业对压力容器安全技术管理的职能部门。
4结语
压力容器论文范文2
关键词：压力容器 安全性评定 趋势
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0084-01
压力容器作为广泛应用于电力、航天、化工、石油、能源等诸多工业部门的一个重要部件，同样也是一种极易发生重大事故的特殊设备。目前大部分压力容器都采用焊接方法制造，但是由于运行条件、焊接工艺以及焊接结构固有的缺点，几乎所有的压力容器都不可避免的存在各种缺陷，如母材中的冶金夹层、未焊透、夹渣、焊缝中的气孔等，因此，压力容器的安全评定技术的研究和应用历来受到各部门和有关学者的重视。本文中，笔者将阐述目前常用的压力容器安全评定技术，并探讨压力容器安全评定技术的发展趋势。
1 目前常用的压力容器安全评定技术
（1）弹塑性断裂力学评定方法。该方法以弹塑性断裂力学为基础，主要有J积分理论法和裂纹尖端张开位移法（COD法）。Rice于1968年提出J积分评定方法，该理论利用与路径无关的，避开裂纹尖端的能量积分J来描绘裂纹尖端的应力应变场，判断依据为，其中为材料相应的临界值，J积分评定方法不仅适用于大范围全面屈服的情况，还适用于小屈服、线弹性的情况，并且较裂纹尖端张开位移法更可靠；裂纹尖端张开位移法作为20世纪70年代国际缺陷评定规范主要采用的评定方法，该方法是WELLS于1965年提出，认为当张开裂纹位移达到时，压力容器的裂纹就会开裂，其中材料的临界张开位移以试验测量为准，与试件的形状、厚度无关，因此该方法在应用中存在一定的局限性。
（2）线弹性断裂力学评定方法。线弹性断裂力学将结构视为一个不发生屈服的完全弹性体，并假设结构存在裂纹，描述无限板中心穿透裂纹模型得到裂纹尖端应力场分布规律，研究材料临界应力强度因子与裂纹尖端的应力场强度因子K之间的关系，因此也称为K判据，其评定依据为≤。当计算得到的裂纹尖端的应力场强度因子K不满足上述依据时，压力容器就可能发生脆性断裂，此时就需要采取积极的预防措施。该方法适用于脆性材料或者塑性区尺寸较小的金属材料，当金属材料的塑性区很大，甚至端部塑性区尺寸已经接近裂纹本身尺寸时，该方法已经不再适用。
（3）失效评定图法。英国中央电力局在《带缺陷结构的完整性评定》中提出了失效评定图技术，随后美国电力研究院将材料应变硬化的阻力曲线应用于分析裂纹稳定扩展的全过程，并提出了严格的失效评定曲线，1986年，美国电力研究院以J积分为基础，考虑材料的应变硬化效应，抛弃通过立项塑性材料窄条区屈服模型得到失效评定图的方法，建立了失效评定的三种选择。目前世界各国的压力容器缺陷标准都在向美国1986年板的缺陷评定规范靠拢。
（4）疲劳断裂评定方法。疲劳裂纹稳定扩展阶段作为疲劳裂纹扩展的第二阶段，此阶段也决定了含裂纹压力容器的的疲劳寿命，目前疲劳裂纹稳定扩展阶段的扩展速度以及含裂纹构件的疲劳速度都可以由Pairs公式精确计算。对于压力容器接管处的高应变区疲劳寿命较短，最大应变接近屈服应变，应变幅度很大，此种应变疲劳问题可以应用裂纹尖端张开位移法理论或者J积分理论进行研究。
2 压力容器安全评定技术的发展趋势
（1）疲劳方法的应用。2000年PD 6539：1994与PD 6439：1991发表了合并后的BS 7910：1990修订版，该标准总结了近年来大量钢材在海水和空气总疲劳裂纹扩展实验数据，推出了新的疲劳裂纹扩展率，得到了更为准确的应力比R的修正法和两端Pairs关系式，并加入环境因素，给出了较高温度下的疲劳裂纹扩展，海水环境中无阴极保护和有阴极保护时的新的推荐方法。
（2）智能方法。因为工程结构一般存在大量的不确定性，然而传统的断裂力学研究都以确定性实践为前提，据研究采用模糊的数学方法对工程问题进行模糊处理，可以很大程度上提高压力容器的安全性评定的可靠性，随着智能方法在人工神经网络技术等领域的应用，针对影响压力容器的众多因素建立模糊模型必然成为下一步发展趋势。
（3）概率方法。美国一些研究人员于20世纪80年代将概率统计理论与确定性断裂力学理论想结合产生了概率断裂力学，并应用于压力容器的可靠性评估。基于概率断裂力学失效方法能够降低经验因素的影响，能够客观反映评定参数的不确定性，提高分析的安全性和准确性。近年来，Rahman.M建立的对含纵向腐蚀缺陷压力管道的结构可靠性理论，目前国外一些先进国家已将其应用于指定寿命下高可靠性主动设计中，具有较高的工程应用价值，但是我国新标准还未将其纳入其中。
（4）体积型缺陷评定图方法。近年来，随着断裂力学评定技术的发展，特别是最新版的缺陷评定规范在有屈服平台的非连续屈服材料和无屈服平台的连续屈服材料中的应用，推动了失效评定技术向体积型缺陷评定图技术方向发展。
3 结语
综上所述，压力容器的安全性评定方法种类很多，包括弹塑性断裂力学评定方法、线弹性断裂力学评定方法、失效评定图法、疲劳断裂评定方法等，而且随着断裂力学理论、计算机技术、故障和缺陷在线诊断技术、传感技术的发展，压力容器安全评定技术也在不断的革新，相信不久的将来，我国也会形成自己的压力容器安全评定和监测监控技术体系。
参考文献
[1] 候向陶，王鹏，孙振超.压力容器安全评定技术研究综述[J].河南科技，2012（1）.
[2] 淡勇，高启荣.压力容器安全性评定技术进展[J].化工机械，2011（6）.
[3] 刘刚.薄壁缺陷结构及其可靠性与安全性[M].北京：人民交通出版社，2002.
压力容器论文范文3
要：基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同，其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。本文从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响；利用Ansoft 软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析，并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计。在理论分析基础上，研制了一台电阻分压式的10KV电子式电压互感器，并进行了准确度测试。
关键词：电阻分压器；电子式电压互感器；杂散电容
中图分类号：TM934.16 文献标识码：A
1概述
为了能够使电能正常的使用，不影响电网供电的稳定安全带的工作，所以需要用电压互感器来对其进行保护，无论是测量的准度还是自身使用的可靠方面都能够成为保护电能的重要组成并且对于电力的及时供应起到了一定的作用。最多使用在电力系统的电业互感器是电磁式，它的优点是能够测量到相对更大的范围，测量的结果准确度可以符合电能保护的需要，对于该种电压互感器生产技术比较成熟，自身性能很好，以及规范化的校验。因为受到了传感机理的约束使其也存在着诸多不便，首先体积庞大不易随时移动，其次动态范围小，最后容易因磁力震动导致短路现象的出现。之后出现的微电子技术虽然在一定程度上克服了电磁式装置的缺点，却不能够与电力的自动化相匹配。相继出现的集中形式都不同程度上存在着工作缺陷，最终出现了电阻式，它体积小重量轻可进行移动、但依然存在着影响因素不能使结果更精准。本文将着重分析其影响因素并对此进行解决分析。
2 原理及结构
10kV电子式电压互感器的结构如图1所示。互感器主要由电阻分压器、传输系统和信号处理单元组成。电阻分压器由高压臂电阻R1、低压臂电阻R2 和过电压保护的气体放电管S 构成，低压臂电阻R2 的下端与带螺纹的接地嵌件连接，从而通过接地嵌件实现可靠接地。电阻分压器作为传感器头，主要将一次母线电压成比例转换为小电压信号输出；传输单元由双层屏蔽绞线和连接端子构成，主要将分压器输出信号传递到信号处理单元，同时实现外界电磁干扰屏蔽功能；信号处理单元主要由电压跟随、相位补偿和比例调节电路组成，实现电压互感器的阻抗变换、相位补偿和幅值调节功能，使得互感器输出信号满足IEC6004-7 的准确度要求。
3 传感器误差分析
3.1 电阻特性影响
由图1可知，理想电阻分压器的二次输出电压为
U2＝■U1（1）
式中 U1-一次母线电压；U2-电阻分压器低压臂输出电压
电阻分压器的分压比为
k=1+■（2）
分压器电阻在外加电压增加到一定值后，电阻的阻值随电压的增加而减小，从而影响分压比的稳定性。电阻随外施电压的变化阻值发生改变的非线性程度用电压系数αV 表征
aV＝■（3）
式中R，R0-外施电压为U和U0时电阻的阻值由于电阻分压式互感器在运行时，电压主要降落在高压臂电阻R1上，考虑电阻电压系数影响时分压器的分压比为
k=1+|■（4）
电压互感器在受到系统运行过程中因断路的电压谐振电压以及雷击等电压而强大冲击，从而影响其使用的稳定性，过压会超过高压臂的系数的波动范围。基于这种情况，在使用时可以将打压系数大的电阻器更换为电压系数小的电阻器，并且电阻分压器自身的稳定性能一定要符合要求。同时，分压器的电阻还会因为外界的自然温度的变化而随之变化，也不利于互感器正常的工作。温度对分压器影响可表示为
?坠k=1+■(5)
式中 α T1，α T2-高低压臂电阻的温度系数从式（5）可知，传感器的分压在分压器高低压臂温度值相同的情况下是不会变化的，而这仅仅在公式理论中成立，到现实的工作中，很难使得二者的数据完全吻合，所以为了避免此类事情发生，虽然不能保持一致，但可以为分压器高低压臂选择小温度系数的电阻器已达到相对比较稳定的效果。
通过以上分析我们可以得出以下结论，首先在使用电子是电压互感器时，需要注意的因素有阻温度系数、电压系数、电阻性能稳定性和可靠性等，只有使各个因素满足具体的实际情况才能保证测量的稳定性和准确性。
10kV 和35kV 电压等级的电子式电压互感器主要选用高稳定性的厚膜电阻作为分压器的高低压臂电阻。根据IEC 60044.7《电子式电压互感器》的要求，对厚膜电阻进行了1min 的交流耐压试验和正负极性各15 次的标准雷电冲击试验，试验前后阻值的相对变化小于10.5，满足测量0.2 级准确度要求；考虑到电阻经受的电压冲击主要来自于中压系统的开关操作过电压，而且开关柜正常运行的时间为几十年，电压冲击次数相当多，同时对厚膜电阻进行了冲击次数在104～105 量级的双极性和单极性冲击电压试验，试验结果表明选用高稳定性的厚膜电阻，冲击试验前后阻值相对变化为10.3，厚膜电阻适合用于电力系统中压等级的电压测量。
3.2 杂散电容影响
在高压测试中，电阻对地杂散电容也对分压器性能产生很大的影响，图2 为考虑分压器本体对地杂散电容和对高压部分的杂散电容时的等效电路。
从图中我们可以看出，经过对地杂散电容使原本应通过电阻的一部分改为经对地杂散电容而直接分到地，造成分压器低压臂运行的时实际值与理论估算值相差的原因是分流使更多的电压停留在分压器的上部，所以如果在使用过程中出现对地杂散电容那么对于电压互感器有很大的影响力，为了保证互感器能够更精准在实际中应该尽量减少分压器对地杂散电容的出现率。而无法减少数量的时候可在分压器上加入屏蔽系统，是电压不再集中，四散分布开，同时产生更多的电流来弥补被引入地的电流。需要注意的事，对地杂散电容不仅仅只停留在表面，还有很多隐藏在运行的环境之中需要引起我们的注意，比如墙壁内、金属板以及很多电压设备等都可能存在，如果没能及时注意就会对最终的测量结果有影响，如果发现了这类问题可以通过低压屏蔽，从而降低对于互感器的影响。
结语
本文实现了一种基于电阻分压器的电子式电压互感器，测试结果表明其准确度满足IEC60044-7的0.2 级要求。对于电阻特性、互感器杂散电容对电子式互感器性能的影响，采取了以下措施提高基于电阻分压器的电子式电压互感器的测量准确度：
采用高稳定、低电压系数和低温度系数的厚膜电阻器作为分压器的高低压臂，从而减少冲击电压和环境温度对EVT 的性能影响。
在电阻分压器的高压部分安装屏蔽罩，可以补偿传感器对地杂散电容的分流，减小对地杂散电容对电子式电压互感器准确度的影响。
在电阻分压器的低压部分装设屏蔽罩，可以有效控制传感器的对地杂散电容，减少互感器运行环境不同对其性能的影响。
参考文献
[1]方春恩，李 伟，任 晓，王 军，张彼德.基于电阻分压器的10kV电子式电压互感器的研制[J]. 西华大学学报(自然科学版)，2010(02).
压力容器论文范文4
关键词：断裂力学；压力容器；应用分析
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.188
1 断裂力学理论分析
一般情r下，可由超声探测方式检测裂纹，但仪器无法检测到裂纹扩展早期的情况，长此以往，小裂缝呈现出稳步增长的现象，最后达到许用临界值，产生脆性断裂。工作应力在许用应力以下是计算传统结构强度安全的依据，但具体操作中，往往会出现应力破坏问题，这是情况下与传统强度计算依据存有差异，即存有结构内部缺陷问题。为防止出现此类问题，在分析压力容器缺陷时可依据断裂力学理论进行研究。以研究对象进行划分，线弹性断裂力学、弹塑性断裂学为构成断裂力学理论的主要内容。线弹性断裂力学主要是对大型构件、脆性材料平面应变断裂问题进行处理。其通过弹性力学内的线弹性理论分析裂纹体力学性能，且通过分析获取确定断裂纹扩展规律的相关因素，如应力强度因子等。在裂纹尖端周围具有较小塑性变形区的情况下，通常也会选取断裂力学进行探讨。而弹塑性断裂力学理论与前者存有极大的不同，其主要用于裂缝尖端塑性区尺寸与裂纹尺寸相近或在其之上，因研究对象存有差异性，可具体划分为2类：J积分理论、COD理论。在验证压力容器缺陷时，选用最多的断裂力学理论为COD理论，也就是断裂出现的应力、应变值组合与临界值相符。因构件存有缺陷，只有在其外加载荷低于塑性失稳载荷、或应力强度因子在断裂认读以下时，才能断定其为失效状，进而可将基于塑性失稳和线弹性断裂的2种依据的曲线图导出。在断裂力学理论内，COD理论只能被看做是一个经验方式，如作为一个参量，其不具备直接性、严密性，特别是在计算、分析裂纹尖端张开位移时难度较大，因此，由系统能量守恒方面出发，美国Rice教授提出了参量J积分。其不仅能够对裂纹尖端应力变场强度进行全面描述，还能够便于理论分析、计算。J积分具备清晰的理念、严密的理论，并适用于线弹性、弹塑性等环境下的断裂分析，尤其是在弹塑性断裂参量判定中J积分得到了人们的认可，且被广泛应用于实践中。其可对裂纹体起裂现象进行评定，并能够对裂纹体撕裂过程进行分析，是评定撕裂失稳的科学依据。
2 断裂力学在压力容器分析中的应用
在压力容器运行使用过程中，往往会产生大量质量问题，为此，必须按照现行规程开展在役压力容器安全技术检验，将安全隐患彻底扼杀。针对超标等缺陷问题，如采取传统方式予以消除，呈现出效果不佳、成本高等问题。为此，在安全评定时更多人倾向于采取断裂力学理论，其不仅能够确保设备运行安全，还节省时间，增加经济效益。为更好地了解断裂力学在压力容器分析中的应用，可以某压力容器缺陷为例进行探讨。
2.1 设备技术参数
某压力容器属于II类容器，设定1.5Mpa为其设计压力，CH3CI为介质，16MnR为材质，1Mpa为工作压力，要求在60℃以下控制其设计温度。
2.2 计算缺陷
通过X射线进行该压力容器缺陷探测，得出其环焊缝底片存有超标缺陷，共两处分别为102、106。随后选取超声波再次进行检测，结果如图1所示。由此得出，埋藏裂纹为其缺陷。
其中，埋藏裂纹到2自由表面的最小距离可通过P1（8mm）、P2（10mm）表示；板厚方向平面缺陷的尺寸最大值则由H（2mm）表示；
板宽方向平面缺陷长度最大值可由实际L1（20mm）、L2（15mm）表示。因H小于L1、L2；且0.4H小于P1、P2，可将该缺陷转化为椭圆形埋藏裂纹，由此计算其等效裂纹尺寸，分别为0.99mm、0.97mm。
2.3 缺陷的断裂分析
（1）计算应力及应变。通过以上论述，计算应力时可在水压试验最危险的情况下进行。因，可依据弹性情况进行计算分析，则对应于的应变公式为：
其中，弹性模量可由E表示，其选取2x105Mpa。
这种情况下，可得出应变。
（2）确定材料性能数据。按照相关规范规定，应以实测数据为主，但本压力容器试样难以获取，无法进行实测。此时可参考16MnR系国内类似压力容器用钢数据，可获取实测数据。安全技术分析过程中，选取0.06mm作为最低值，为确保压力容器运行安全，应选取0.06mm的50%进行分析，即选取0.03mm作为裂纹张开位移COD临界值。此时，可通过下式表示材料平面应变断裂韧度。
其中泊松比由v表示，且v=0.24，最终获取。
（3）脆断评定。第一，根据相关规范要求，进行应力强度因子计算，公式为=311N/mm3/2
由此可见，Kl/Klc=0.177，0.6>0.177，此时属于安全状态。
第二，根据相关规范要求，进行允许裂纹尺寸计算，公式为
因等效裂纹尺寸最大为0.99mm
3 结束语
综上所述，压力容器在日常运作的过程中需要承载一定的压力，容易出现裂纹等问题。因此要定期对压力容器进行质量检测，及时发现压力容器存在的质量问题，减少安全隐患，保证人民群众的生命财产安全。但是由于压力容器的特殊性能，在检测过程中应严格遵循断裂力学相关理论，要求在不损害压力容器使用性能的情况下，对压力容器的质量进行检测。且根据压力容器的具体情况选取合适的方法进行检测。
压力容器论文范文5
【关键词】钢制压力容器，静强度，可靠性
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、前言
随着钢制压力容器设计的不断完善，对钢制压力容器静强度可靠性设计的要求也越来越高，这就要求必须加强对强度可靠性设计的研讨，并努力提高设计水平，为钢制压力容器静强度可靠性设计提高有力的保障。
二、钢制压力容器静强度可靠性理论概述
为了确定钢制内压容器在真正投入使用和正常操作时能够具备安全性和可靠性，针对新制造出来或者维修后重新使用的钢制内压容器，一定要用高于设计压力的试验压力针对其开展压力试验，以检查和验证容器的强度、焊接致密性及密封严密性。全球有很多国家按照本国的钢制压力容器试验压力的实际发展情况，制定出设计、制造、检查及监察压力容器标准的相应规范，这些规范的主要内容之就是确定、规范试验压力方式和取值。
压力试验常用的试验方式有液压试验和气压试验，即由钢制压力容器设计的相关单位按照其工艺要求选用其中一种方式作为试验方法，以确定试验压力的数值标准或操作规范。实践证明，确定科学的试验压力的标准对于规范试验压力，减少压力容器发生事故的机率，确保操作人员的生命安全及财产安全有着重要和积极的作用。因为钢制压力容器试验压力的方式及数值的确定涉及到公共安全，所以一定要制定出确定试验压力的标准和规范，研究并明确试验的理论依据，准确设计并计算试验压力和的安全系数的关系。本文中针对钢制内压容器在压力试验时的可靠度理论进行分析和研究，试图建立其可靠性理论，获得钢制压力容器试验压力的方法。
三、钢制压力容器静强度可靠性设计的重要性
在压力容器检验中，人们常常会发现发生于母材的各种腐蚀缺陷，如点腐蚀、均匀腐蚀，出现筒体壁厚减薄现象，材料的强度具有离散性，即使同一种材料，在相同的热处理规范和试验条件下，其强度值也呈现不同程度的波动；零部件所受的应力也因其尺寸、形状的误差以及表面加工粗糙度的不同而呈现不同程度的波动；此外，所受的载荷，即使是静载荷也不是完全确定性的。所以，只有将这些设计参数看作服从某种分布的随机变量，建立统计数学模型，运用概率统计方法进行计算，才能全面地描述校核对象，所得结果才更符合实际情况。我们把这种运用概率统计方法进行的分析称为可靠性分析或失效分析。把这一分析方法引入到在用压力容器的强度校核中，对保证压力容器安全运行很有必要，将能显著地节约设备成本，为企业带来巨大的技术经济效益。
四、压力容器设计中容易忽视的问题
1、材料的问题
在压力容器的使用过程中，对压力容器的承受力有着严格的要求。压力容器的材料用钢需要根据设计的需求，对钢材的诸多的纹理性质进行有效的加工改造。在实际的设计中，为了让压力容器能够承受较高的压力，会相应的增加所用钢板的厚度，来提高其抗压能力。但在设计过程中，如果一味的追求压力容器的抗压能力，也是不对的。化工用钢材的选用除考虑设备的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑其经济合理性，盲目的提高钢板厚度是错误的。
2、法兰问题
我国在法兰设计上制定了严格的标准规范，对各种法兰都有非常具体的严格要求。在进行压力容器设计时，由于设计者疏于对法兰的使用，不能严格的按照设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰选择不合理，比如在使用过程中，法兰变形、泄漏等，严重影响了设备的使用寿命。而且从压力容器的受力情况来看，不同类型的法兰，其受力的侧重点是不一样的。因此，设计者应该准确的选择法兰的类型。在选择标准设备法兰时，首先应根据压力容器的介质特性、温度、压力来选取相应的法兰材料、压力等级及法兰型式等。材料的选取要在整个容器选材时统一考虑，尤其在进行压力等级选取时，一定要按照标准法兰的最高工作压力，注意相应的适用范围和附加要求。
3、分气缸的设计问题
在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。在设计的过程中，应根据具体的工艺参数，确定两者之间的距离是十分重要的。另外合理控制好分气缸的开口和环焊缝之间的距离也是十分重要的。应避免在焊缝处开孔，并保证两者之间有一定的距离，以减小局部应力的影响，进而保障分气缸的正常工作。对于分气缸的支架铺设，不能随意确定支架的位置，要根据设计需求，合理设置，尽量加强支架的稳定性。
4、储气罐的设计问题
对于储气罐的设计，对其罐体的材质有着很高的要求，要选择合理的钢材来满足其抗压的需求。切忌过于追求压力容器的抗压能力，而忽视了材质的选择。同时，在设计的过程中，要充分的考虑储气罐的罐体长度和直径之间的关系，尽量把两者之间的比值控制在设计的要求范围之内，不能过于的追求罐体的直径。
五、钢制压力容器静强度可靠性设计
1、压力容器优化设计数学模型的建立
选取几何尺寸R和H作为设计变量，以压力容器的最大体积作为目标函数。结合压力容器结构特点，可得目标函数的表达式如下：Vmax＝43πR3＋2πR2（H－R）该压力容器结构及载荷满足对称性要求，为提高后续有限元优化设计计算的效率，取压力容器的四分之一进行有限元优化设计。同时，利用ANSYS软件进行有限元优化设计时，一般是求解目标函数的最小值，与上述目标函数求解压力容器的最大体积不相符，需要把求解目标函数的最大值转化为求解目标函数的最小值。
3、压力容器的造价问题
在压力容器的设计过程中，成本造价一直以来都是困扰设计者的主要问题之一，影响压力容器成本造价的主要因素是结构尺寸和材料。由于有些行业对容器的使用要求较高，如果选择价格较低的材料虽然可以降低成本，但却有可能无法满足客户的使用需求，这就给容器设计带来了很大难度。笔者认为解决这一问题可采取以下对策：其一，在满足压力容器使用的前提下，若选择不同的壳体尺寸，能够获得不同的设备质量，在不同的壳体尺寸选取一个最佳的组合，可以使容器质量达到最小，这样便可以降低成本造价；其二，当压力容器的设计温度低于-20℃时，且处于低温低压力工况的条件下，则无需按照低温压力容器的规定进行设计，这样就可以不必选择价格较高的低温用钢，设备造价自然会有所降低。
4、法兰设计问题
在压力容器中，法兰是比较重要的组成部分，对于压力容器法兰的标准也有着详细的规定。但在实际设计中，时常会遇到这样的问题，即设备压力和直径超出法兰的范围标准，这时就需要重新设计法兰的结构尺寸，并计算其应满足的强度要求，也就是我们通常所说的非标准法兰的设计。此时问题就出现了，通过软件计算后，虽然法兰的强度满足了设计要求，但在实际生产制造过程中及安装时，却发现法兰不合理，有的甚至无法满足正常使用要求。针对这一问题可采取以下对策加以解决：其一，应根据国家相关标准的规定进行非标准法兰尺寸的设计，在实际设计中，应确保扳手具备足够的操作空间；其二，由于高压力容器的螺栓一般比普通压力容器的螺栓要大很多，当其直径大于64mm时，应按照HG/T21573-95中的相关标准确定液压拉伸器的空间，以此来确保螺栓能够上紧；其三，设计时应充分考虑腐蚀裕量的计算；其四，因碳钢及合金钢等构件的许用应力较同种材料的板材低，所以设计时法兰小端的厚度应比连接位置的封头及筒体板材厚2-3mm。
5、压力容器设计中的腐蚀问题
在压力容器的设计过程中，腐蚀是一个较为复杂的问题，大多数压力容器的损坏都是由于介质腐蚀造成的，所以容器的防腐蚀措施已经成为其设计过程中，必须重视的问题。然而，有些设计者为了降低容器的制造成本，选择一些防腐蚀性能较差的材料进行设计，这就造成容器本身的防腐蚀性能较差，运行一段时间后，有些设备则在介质的腐蚀下出现问题，影响设备的正常使用。解决这一问题可采取以下对策：其一，在设计时应充分了解设备在生产操作方面的技术要求以及工艺条件，并以此为依据进行容器防腐蚀设计；其二，应避免采用容易引起应力腐蚀、电偶腐蚀、冲刷腐蚀等腐蚀破坏的结构；其三，设计时应尽量避免出现死角，以此来防止沉淀腐蚀的情况发生；其四，在容器底部位置应进行残留液体排除设计，防止液体残留造成容器腐蚀。
六、结束语
综上所述，加强对钢制压力容器静强度的剖析，能够对钢制压力容器静强度可靠性设计进行把握，进而能够提出一些设计方法，如此方可在实际的设计工作中对危险进行掌控，提高钢制压力容器静强度可靠性设计水平。
参考文献
[1]刘小宁.基于模糊可靠度分析的球形容器试验压力系数[J].石油化工设备技术.2012（04）.
[2]韩春鸣.确定钢制压力容器试验压力的可靠性理论[J].石油化工设备技术.2011（06）.
压力容器论文范文6
关键词:钢制压力容器 焊接接头系数 对接接头 焊缝形式 无损检测
中图分类号:TG441 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0092-01
许久以来，设计(校审)人员(下文简称设计人员)在钢制压力容器焊接接头系数φ的确定问题上一直争论不休，一些论坛上关于这方面的讨论比比皆是。本文主要根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[1](下文简称《容规》)、GB150.1～150.4-2011《压力容器》[合订本][2](下文简称GB150)等标准、规范的规定，分析钢制压力容器设计中φ的确定因素与确定(选取)。
1 焊接接头系数的确定因素
焊接接头系数φ的确定因素有明文规定的，也有引申的，然而都不可忽略。
1.1 确定因素
GB150中4.5.2.1:“焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式和无损检测的长度比例确定”。此规定明确了焊接接头系数φ的确定因素是“对接接头”的“焊缝形式”和“无损检测的长度比例”。
1.1.1 对接接头
钢制压力容器焊接接头分类示意图见图1。
从而确定:跟φ有关的是A、B类对接接头。GB150中的公式是根据周向一次薄膜应力的强度导出，所以与之对应的A类焊缝的焊接接头系数φ才是计算参数。但是为了保证受压元件的强度与安全，要求A、B类接头的焊接接头系数一致，如果由于各种原因不能达到时，应对B类焊缝的质量加以控制，如GB150中10.3.4:“对容器直径不超800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底”。
1.1.2 对接接头的焊缝形式
焊制的钢制压力容器，受压元件的对接接头首。
选双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透接头(下文简称全焊透)，然而在制造无法实现的情况下，采用非全焊透的单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)(下文简称非全焊透)。
1.1.3 无损检测的长度比例
A、B类对接接头的无损检测的长度比例一般分为全部(100%)和局部(碳钢和低合金钢低温容器≥50%，其它容器可以是≥50%)两种。无损检测长度比例的规定主要有以下三点。
(1)全部(100%)射线或超声检测。
①按GB150中10.3.1规定。
②按照分析设计标准制造的压力容器。
③按GB150中12.5.1。
(2)局部射线或超声检测按GB150中10.3.2。
(3)组合检测按《容规》中4.5.3.2.2(5)。
1.2 引申的确定因素
钢制压力容器的结构、特殊要求与检测质量的合格级别也是焊接接头系数φ的确定因素，标准、规范有相关规定间接表明了这一论断。举例如下。
(1)结构—— 容器本身筒节为无缝管、封头为整板制作的情况，则不存在A焊缝，则φ=1.0。
(2)特殊要求—— GB150中10.3.1的c项:“焊接接头系数取1.0的压力容器”须全部(100%)射线或超声检测，表明在容器特殊要求(如考虑经济性)的情况下，可取φ=1.0。
(3)无损检测的合格级别—— 检测质量分级见JB/T4730.1～4730.6-2005《承压设备无损检测》[3]，但没有规定检测长度比例和合格级别是唯一的对应关系，例如100%射线检测的合格级别不一定是Ⅱ级。在实际应用中，常见的射线(RT)、超声(UT)无损检测的合格级别、焊接接头系数φ的对应关系见表1。
2 焊接接头系数的确定(选取)
综合以上几个确定因素并结合标准、规范中的规定便可确定(选取)焊接接头系数φ，详见表1。
3 结语
综合上述，钢制压力容器设计中焊接接头系数φ的确定因素必须一一考虑，做到设计中结合制造、检验满足的条件，这样才能正确取值，才能确保设备的安全性、合理性与经济性。
参考文献
[1] TSG R0004-2009,固定式压力容器安全技术监察规程(第2版)[S].北京:新华出版社,2010,12.
