化工压力容器设计中的选材和补强分析

刘慧

摘 要：调查发现，化工压力容器的设计单位与厂家对压力容器生产标准要求的理解不一致，导致压力容器在试运行中出现了很多问题。为了保证化学压力容器的正常使用，必须采取有效措施提高化学压力容器的综合性能，这就要求合理选择材料，科学发展加固设计。本研究主要分析了化工压力容器选型和加固设计中存在的问题。

关键词：化工压力容器;选材;补强设计

一、压力容器设计中选材的重要性

压力容器的设计，除了考虑载荷、时间和环境条件外，更重要的是结构和材料的选择。材料选择是压力容器设计的关键。材料的性能将决定整个设备和整个安装的安全性。它是优秀工程设计的关键。近年来，新闻中频频出现化工事故，其中很多是由设计材料引起的。这不仅给与设计师相关的人员和公司带来了严重的损失，也给整个化工行业带来了发展。估计影响。因此，压力容器的设计人员责任重大，不仅要了解各种材料的性能，还要熟悉影响材料的一些重要因素，如设备的使用时间、使用环境以及制造商的一些重要工艺流程等。与上下游各专业人员密切沟通，确保在安全期内设计的设备最大限度的合理化。大部分的材料选择在当前阶段的项目依赖于经验，但在这个日益多元化的时代，客户所需的设备功能越来越复杂，这不仅带来了更多的困难的选择材料，整体设计也增加了更多的成本。此外，在实践中，设计师选择的材料并不为业主所知或易于购买。在很多情况下，当所有的设计图纸都已完成，但最后不得不重新设计时，也会影响到整个设计过程。的进步。压力容器从设计、选材到制造、检测都是必不可少的。

二、压力容器设计中选材原则

（一）熟悉项目统一规定

接到设计任务后，不要急于设计。理解整个项目的统一规则是关键。业主往往对设备的材料有统一的要求，包括设备在特殊工艺条件下的工作特性。2016年，作者参加了硫设备的设计也有类似的问题，因为缺乏沟通与总经理下游设计，导致设计师完成所有设备的设计之后，发现有差异的统一规定的材料。尽管设计者的材料也符合设计任务，最后，因为他们不满足统一规定的要求，他们需要重新选择材料和计算，设计图纸，这不仅浪费人力和物力，而且造成的各种损失，并为后者创造了某种关系合作的影响。

（二）扎实基本知识

有句话说得很好。在一家小型设计公司工作三年，在一家大型设计院工作还不到半年。除了反思环境对设计师的影响外，更重要的是对大型设计院的设计师进行基础设计方面的培训。车站的高度很远，设计也一样。实践是真实的，设计是真实的，知识是丰富的，设计材料的问题自然不是问题。虽然在标准中对材料的性能做了详细的描述，但是设计者仍然犯了很多简单的错误。

三、化工压力容器设计中补强要点

（一）压力容器补强设计计算方法

1、 等面积补强法

等面积法是目前应用最广泛、应用最广泛的计算方法。认为套管、喷嘴和焊缝应有效地覆盖套管上开孔所削弱的承载面积。除了要对超过横截面积的轴承压力进行补偿外。这种通过开口中心截面投影面积来测量钢筋的方法没有考虑开口处应力集中和开口系数的影响。因此，当开孔直径与套管直径之比较小时，采用等面积加固方法。它可靠、简单，被设计人员广泛使用。

2、压力面积补强法

当开孔直径超过等面积加固方法的适用范围时，孔周围会产生较大的弯曲应力，尤其是薄壁容器。压力区域法是根据套管的受压面积、套管的承载压力面积、连接管和有效补强范围内的补强材料的压力负荷来确定的。有效加固范围为孔边高应力范围，即考虑套管端部均匀分布时套管局部周向薄膜应力的衰减范围。该方法适用于细胞开放率为0.8。目前，GB150-2011《压力容器》未采用压力面积法作为开孔加固设计的依据。HG/T20582-2011《钢铁化工容器强度计算》规范中采用压力面积法作为大开口钢筋的计算方法，但该行业标准目前处于“无监督”状态。当钢筋计算超出等面积法计算范围时，应采用应力分析方法。

3、弹塑性失效补强法

该方法从稳定应力分类的概念，并使用金属的延性和变形硬化特性限制峰值应力的2次材料的屈服极限，所以没有大面积塑性流动的边缘开口，开口。薄膜的不连续应力和初始应力均小于允许应力的3倍，可以计算出所需的壳体和接头厚度。要使用这种方法，必须选择整体加强元件，并充分焊接通过套管。相关结构尺寸必须严格按照JB4732-1995《钢压力容器-分析设计标准》执行。

（二）补强设计技术

在化工压力容器的设计中，采用厚壁接头、整体锻件和加强环技术。经过大量的实践，厚壁节点加固技术具有最大的优点，整体结构相对简单，焊缝较少，可取得较好的效果。确保焊接质量，达到预期的加固效果;整体锻造加固技术是指化工压力容器设计，加强结构的有效集成，收购和套管，和所有零部件锻件的彻底转变，同时使用相应的焊接工艺，化工压力容器和外壳的关节连接到对方。整体锻造强化技术可以有效地降低应力集中。加固后，材料的抗疲劳性能得到提高。从目前化学压力容器的设计过程来看，整体锻压加固技术的缺点也很明显，成本高，使用频率相对较小。如果对化学压力容器的加固设计要求较高，则采用该方法;强化技术，化工压力容器设计压力和设计温度不高，它将被应用到这个技术，在无限板开设小洞，焊缝强板材料，提高金属强度小洞的边缘，想提高开放此方法可用于孔的影响。

（三）开孔补强设计

在设计压力容器的补强结构时，需要特别注意局部补强结构的设计，即强环搭接焊接补强、整体锻造补强和后壁连接结构补强。其中，后壁节点加固技術具有保证焊接质量、结构简单、焊缝较少等优点，加固效果得到了保证。整体锻造强化技术，即对接，加强结构和外壳的一部分处理使它一个完整的锻造，然后联合壳需要通过焊接连接，该方法可以减少应力集中，所以材料可能有更高的抗疲劳强度经过强化。

此外，在工作温度较低的低压容器中，常采用补强环补强技术，其工作原理是在无限平板上开小孔。将加强板材料焊接到焊接壁上，可提高开口边缘金属的强度。通过开孔去除的金属的质量与可补充的金属量直接相关。因此，为了使小直径开孔法更加有效，应考虑加强环补强技术。然而，在环网加固技术中仍存在一些问题。例如，加强环与外壳相互分离，难以成为一个整体。同时，加固工作完成后，疲劳抗力降低。

在进行补强设计时，有必要对补强环进行设计。一般来说，设计人员需要按照加强环的标准要求进行设计工作。具体涉及以下三种情况：一是加强环的厚度不超过套管的厚度;其次，加强环与套管厚度一致。最终加强环的厚度超过壳体的厚度。第二种设计方法有很大的优势，因为这种设计方法不仅可以更全面的应用材料和材料，而且会大大减少材料的浪费。

总之，改革开放以来，中国的石油化工行业发展得很好。企业在提高经济效益的同时，也开始注重科技创新。化工压力容器的质量和性能及其性能将在一定程度上影响化工行业。工业生产安全稳定。合理选用材料，科学地对化工压力容器进行加固设计，从而全面提高容器质量，提高生产效率，为容器的设计和应用奠定技术基础。

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