浅谈压力容器设计中容易出现的问题

姜军义，蒋 悦

（中昊（大连）化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116023；大连大化工程设计有限公司，辽宁 大连 116031）

1 概述

压力容器在石油、化工等行业被得到广泛的应用，石油、化工行业的物料大部分具有易燃、易爆和毒性的特性，如果设计的不正确或不合理，制造质量低劣或设备缺陷扩展，就有产生事故的危险，甚至造成灾难性后果。针对压力容器设计中容易出现的问题，本文挑选几种常见和典型的问题，分别作了详细的阐述和正确的解答，内容主要涉及图样、材料、结构设计、技术要求、计算和管理制度共6个方面的问题。

2 压力容器设计中容易出现的问题

2.1 图样

在设计中，无论是材料还是零部件，都应选择现行的最新标准。如设计者仍使用已作废的标准，这是错误的，选用淘汰的标准产品更是错误的。例如：商品紧固件标准已颁布执行，一些设计者仍按旧标准选用 A3、A4紧固件；JB／T4736－2002《补强圈》已于2003－03－01实施，现在不少设计者仍选用旧标准JB／T4736－1995《补强圈》，该标准已不能满足GB150和HG20583对补强圈的适用范围、坡口等要求。因而也将影响到设备的设计和制造质量。

对于选用的标准图或通用图应进行校对。选用人应对选用的正确性负责。目前有的标准图或通用图尚存在一定的问题，尤其是有的图上存在着已作废的标准。因此选用时一点要慎重对待，对存在的问题应加以更正。

2.2 材料

设计压力＞1.0MPa，而壳体钢板厚度＜6mm时容器选材易出现错误。因为在容器级用钢标准中根本没有6mm以下的钢板，当钢板厚度小于6 mm，但又必须采用容器级的低碳钢、低合金高强度钢板时，应选用按GB6653－2008《焊接气瓶用钢板和钢带》生产的HP245、HP345钢板，所选用的钢板厚度范围为3～5mm，下限3mm为压力容器规定的最小壁厚。

2.3 结构设计和技术要求

2.3.1 卧式容器壳体长度较长时人孔数量不够的问题

当卧式容器壳体较长时仍设置一个人孔，会造成焊接时气体排放困难；内部检查时通风不良，采光不好，意外情况时人员撤离不便。HG20583－2011《钢制化工容器结构设计规定》中8.2.2条规定：卧式容器和立式容器的筒体的单独长度大于或等于6 000mm时，宜考虑设置2个以上的人孔。

2.3.2 储罐的水压试验和气密性试验问题

例如一台混合二甲苯储罐φ9500×8525、液位7.9m、顶部气相设计压力0.002／－0.0005MPa（G）储罐各部件强度计算时其介质密度取水的密度，要求罐顶进行气密性试验和储罐强度试验，技术要求中提出：储罐用90kPa（G）的空气进行压力试验这是不妥的。因为90kPa（G）的空气压力试验对罐顶来说未达到真空下气密性能试验要求，对罐底来说90kPa（G）压力值也未达到设计条件下强度试验要求。建议采用如下试验方法：首先向罐中充水到液位7.9m；然后向罐顶空间注入空气使压力达到0.0023MPa（G）进行强度试验，合格后把气体放掉再关闭顶盖各阀门和放空口并从罐中向外抽水直到罐顶真空达到－0.0005MPa（G）进行严密性试验。

2.4 计算

2.4.1 忽视容器上接管和各种附件引起的局部应力的问题

容器的接管上，由于管系的重量，特别是热膨胀，往往存在很大的载荷。容器的腿式支座、支承式支座和耳式支座，由于重量、风载、地震或热膨胀等因素，也可能在它们与容器的焊接处产生很大的载荷。各种附件，如管道、梯子、平台或悬挂设备的支耳，尤其支耳的力臂较长时，也会形成很大的载荷。另外，设备吊耳的载荷往往也是很大的。这些载荷在容器壁中均会引起局部应力，特别是当容器大而薄时，引起的局部应力可能是致命的。忽视这些局部应力的校核，可能给容器的安全带来严重后果。

2.4.2 当液柱静压超过设计压力5%时，卧式容器元件设计不考虑液柱静压的错误

某卧式容器φ4000，液位高3 000mm，设计压力为0.4MPa，液体重度ρ＝0.0015kg／cm3，筒体和封头元件的设计压力取为0.4MPa是不对的。筒体元件的设计压力应取p＝0.4＋300×0.0015×0.0981＝0.44MPa。因液柱静压已超过设计压力5%，故按GB150规定，筒体和封头元件的设计计算压力应加静压后计算才对。

2.5 管理制度

按照压力容器设计单位有关管理制度的规定，各压力容器设计单位应制定技术培训和学习计划，并应经常定期检查培训学习计划的实施情况。有计划地安排设计人员的学习和培训工作，可以采用“请进来”，“走出去”的办法，使设计人员深入压力容器制造厂和使用单位，结合设计学习加工工艺，质量检测、安装、操作维修、检修等工程实践知识，对于不断提高设计人员的设计水平和设计质量十分有效和必要的。

3 结 语

作为压力容器的设计者，应当全面贯彻和理解国家现行的标准和规范，在工作中，应避免一些不应该出现的错误，你的一个小小的错误就可能会酿成一场灾难性的事故。所以作为设计者在工作中要不断的分析、总结、学习。同时，行业内部应加强经验、技术交流，熟悉掌握各项标准和规范，才会尽量不出现原则性错误，设计者的业务水平才会得到提高。

［1］ GB150－2011压力容器［S］

［2］ TSG R0004－2009固定式压力容器安全技术监察规程［S］

［3］ HG20853－2011钢制化工容器结构设计规定［S］

［4］ GB6653－2008焊接气瓶用钢板和钢带［S］

［5］ JB／T4736－2002补强圈［S］