压力容器设计方法的进步

车达（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林 昌邑 132002）

随着社会的发展，压力容器在各行各业的应用也越来越广泛。压力容器技术参数的优劣将直接影响行业的发展，因此，对压力容器的设计方法需要进行不断的改进，才能满足行业的技术需求。在对压力容器的设计方法进行改进的时候，可以结合应用力学的相关理论。本文通过结合相关的案例，分析了采用应用力学的理论改进压力容器的设计方法。

1 压力容器设计方法进步的分析

1.1 圆柱壳大开孔接管应力设计方法的发展与进步

在设计压力容器时，采用圆柱壳大开孔接管应力设计的方法时，遇到的阻碍比较大，这是由于圆柱壳开孔接管受到来自多种负荷的共同作用时，如果这时支管和主壳的连接部位还存在几何结构不连续的问题，那么应力就会集中在相贯区域。当设备破损时，就会引发一些灾害性的事故。为了解决该问题，欧美的一些专家主要采用压力面积的方法，而我们采用的是等面积补强法，但是这些方法都没有从根本上解决技术问题，因为这些方法主要适用于一些开孔率较小的容器，因此，需要寻求更加合理的方法来解决大开孔接管的应力设计问题。

针对这一问题，经过多年努力，我们已经寻找到突破口。研究者们对圆柱薄壳方程进行了修正，得到了Morley方程，该方程的主要贡献是，能够有效的解决开孔问题，它能够得到精确的求解结果，并提高设计的精度。此外，在得到Morley方程之前，由于复杂精确方程引发了很多的数学难题，而Morley方程使此类问题得到了很好的解决。并且，通过相关实验的数据结果可以看出，该方法的可靠性较高，适用范围较广。这是压力容器设计方法的重大改进。

1.2 管壳式换热器管板设计方法的发展与进步

管壳式换热器是压力容器设计的重要组成部分，它的结构比较复杂，主要包括壳体、管箱、换热管这几部分，它在压力容器中的作用非常大，能够承受绝大部分的压力，因此，它的设计对于压力容器来说是至关重要的。首先，管板的中间部分与换热器焊接，且本身需要钻很多孔，管板与壳体、箱管也要分别进行焊接，在设计时必须保证它们之间的紧固性。其次，壳程和管程进行热交换的流体介质，在压力和温度方面都存在着明显的差异，在设计时要分外注意。再次，在进行管壳式换热器管板设计时，要充分考虑法兰预紧力、温差负荷以及压差负荷同时作用于管板这一问题。因此，在设计时，要充分考虑以上这三方面的因素，根据压力容器的结构进行科学合理的设计，才能提高压力容器的技术参数。

面对这一设计问题，研究者们提出，将换热管看成由多个元件组成的弹性体系结构，通过应用力学的相关理论，并结合实际工作时的负载问题，进行综合的分析研究，这样就能充分的考虑所有的影响因素，从而提升换热管的参数，提高其工作的效率。另一方面，对于管板削弱系数的计算，研究者们获得的计算公式，更加安全、科学、合理，它考虑到每个管板的单元不仅包括边界为正方形的孔板，另外还包括管孔的圆柱壳，以及两者间的圆环结构。充分考虑这些因素之后，得到的量板的弹性系数就更加的合理。

2 改进压力容器设计方法的建议

2.1 遵照国际标准，提高压力容器的设计规范水平

随着经济全球化的发展，我国的一些化工装置也逐渐进入到国际的竞争市场中。面对激烈的竞争，一些欧美国家投入了大量的人力、物力，获得标准技术的话语权。而我国在压力容器的发展中，却没有与行业规模相适应的话语权，这就说明，我国必须要提高压力容器技术标准的先进性，采用高新的技术手段，推动压力容器在各行各业的发展进步。首先，要提高全社会对于标准基础技术研究的重视，遵照国际标准，提高我国压力容器的设计规范水平，这样才能形成自主的知识产权标准。其次，要真正改变现状，提高技术水平，是需要长期的努力的，这不仅包括研究者们不懈的努力，还应该获得各方领导的支持，才能行成具有我国自主知识产权的设计方法。

2.2 合理的分析和吸收国际通行标准

对于国际压力容器的设计规范标准来说，我们要持有学习、研究，但不迷信的态度，也就是说，针对一些先进的标准规范，我们根据国内的发展状况，进行科学的采纳，而不是一味的照搬。在设计压力容器的时候，要对应用力学理论进行分析，对于合理的部分予以吸收，汲取标准中可续的内容，对于一些不合理的规则，要大胆的摒弃，要秉承科学合理的实验精神。

2.3 通过自主创新研究压力容器的设计规范

对于压力容器设计方法的改进，不仅要合理的吸收国际标准，更重要的是要具备自主创新的精神。只有具备自主研发的能力，才能够推动压力容器在各行各业的广泛应用。在规范压力容器的设计方面，我们需要做的是理论、实践和工程相辅相成，这三者缺一不可。通过严谨的科学理论，合理的判定压力容器设计的正确性，进而通过实践和工程验证设计的科学性与合理性，这样才能提高我国自主研发的能力。

3 结语

综上所述，通过对压力容器设计方法发展与进步的研究，我国已经获得了突破性的进展，提高了自主设计和研发的能力，但是，在实际应用中，与一些发达国家还具有一定的差距。因此，我们需要积极探索更加科学合理的方法，以提高我国压力容器的设计规范水平。

[1]梁君坦.压力容器设计方法进步研究[J].数字化用户,2013,(15):79-79.