压力容器设计及制造过程中降低应力集中的措施

2021-11-22 13:03刘保江
装备维修技术 2021年40期
关键词:措施

刘保江

摘  要:制造质量、磨损和腐蚀、人为因素等。会导致压力容器的安全事故,不仅影响安全生产,而且危及生命安全。在压力容器的设计制造阶段,需要制定详细的工艺规程和设计生产的检验验收标准,以保证压力容器的制造质量;在运行和使用阶段,要建立相应的运行和安全管理规章制度,提高操作人员的技术水平和安全意识,避免人为因素造成的安全事故的发生。同时,要对压力容器进行定期安全检查和设备维护,确保压力容器安全稳定运行。

关键词:压力容器设计;制造过程;降低应力集中;措施

引言

随着现代工业的发展,石油能源在现代生活中发挥着越来越重要的作用。在石油工业发展过程中,压力容器的应用越来越受到人们的重视。长期以来,我国高度重视压力容器的应用和发展,逐步建立了相对成熟的压力容器设计制造体系,为我国经济社会发展提供了必要的基础。

1压力容器的应用特点

首先,压力容器有极高的安全要求。在压力容器的实际应用过程中,压力容器需要储存大量的易燃易爆气体等高危物质。如果压力容器的安全性不足,很容易导致安全事故的发展,进而影响压力容器的广泛应用。其次,压力容器对专业性要求高。压力容器一般用于储存特殊物质,其中大量具有腐蚀性。不同的储存材料对压力容器的性能特性有不同的要求。所以对压力容器的专业要求很高。此外,压力容器需要许多不同的结构。为了充分满足不同物质的储存要求,压力容器需要设计多种不同的结构,以实现不同环境下不同物质的良好储存,从而增加了压力容器的设计难度。

2压力容器设计与制造的发展现状

为了适应压力容器未来的发展和应用,压力容器的设计和制造一直是一个重点研究课题。我国一直高度重视压力容器设计和制造的发展,并逐步建立了相对成熟的压力容器设计和制造体系。

目前,压力容器的制造工艺已经成熟。现有的压力容器制造工艺主要包括原材料验收、切割、焊接、无损检测、后处理等。经过一系列工艺处理,可以保证制造的压力容器完全满足人们的需求。在压力容器的制造过程中,其结构设计引起了人们的关注。压力容器的结构决定其工作性能和压力。如果压力容器的结构设计不当,很容易造成制造质量达不到安全使用压力容器的要求。

3设计选材要点

3.1根据介质性质和生产工艺要求确定材料类型

压力容器广泛应用于化工企业的生产过程中,其结构形式和对原材料物理、机械和工艺性能的要求是不同的。因此,在初步设计阶段,有必要首先明确容器的运行条件,然后根据其运行温度范围、介质特性、运行压力等参数选择材料,并与设计规范进行比较。其次,要结合原材料的采购成本和供应周期优化材料的选择,必要时选择与设计标准推荐的材料性能相似的材料,并进行必要的试验和分析,以确保替代材料的各项性能在压力容器的运行条件下能够满足设计要求。

3.2基于局部应力分析的优化设计和材料选择

在压力容器的管口和预留的检修孔处,由于板上的开孔破坏了结构的整体性,导致局部承载力损失和应力集中。如果设计过程是基于避免这些零件的载荷大于材料屈服极限的原则,那么主体材料的厚度和容器壳体的直径等参数就会过大。不仅浪费材料,还增加了加工和质量控制的难度,增加了集装箱的质量,使运输和吊装更加困难。因此,应采用计算机技术分析压力容器的应力集中和弱承载能力。一方面要准确计算开孔引起的壳体承载力损失,设计加固技术方案;另一方面,合理选择压力容器的壁厚等参数,局部采用高性能材料保证整个结构的承载力。

4压力容器制造过程中的应力集中

4.1压力容器制造过程中的应力集中分析

应力集中是弹性力学中常见的问题,也是影响脆性材料实际应用的主要问题之一。在物体应用过程中,如果物体有尖锐的形状变化,如缝隙、孔洞等。,很容易产生应力集中。当这种现象发生时,物体容易产生疲劳裂纹等。在一些极端情况下,物体甚至可能在静载荷下断裂,直接影响物体的使用。所以要尽量避免应力集中。

在压力容器制造过程中,很容易出现这种问题。压力容器的制造需要大量的切割和焊接。如果处理不当,会在压力容器上留下急剧的形状变化,从而导致应力集中的发生。

4.2压力容器制造中应力集中的影响因素分析

为了解决压力容器制造中的应力集中问题,通过分析相关数据,总结了其影响因素:

(1)压力容器的结构设计存在缺陷。在压力容器的设计过程中,需要对其封头等结构进行设计,以保证压力容器的密封性。由于某些设计方案的不合理性,平头等设计方案容易出现缺口,导致应力集中的发生。

(2)压力容器制造工艺不完善。由于特殊情况下的应用要求,有些压力容器需要制造成角形结构。如果这种结构处理不好,很容易造成应力集中。目前广泛使用的加工方法不能完全满足压力容器棱角的制造,这也是重要的影响因素之一。

5压力容器制造降低应力集中的方法

5.1压力容器结构设计要点分析

压力容器的结构设计是降低应力集中最重要的方法。根据应力集中的特点,在压力容器的结构设计过程中,应根据压力容器的实际应用要求,选择合理的结构方案。一般来说,压力容器的结构设计应首先采用旋转壳体和模制封头。这种结构一般采用集成制造的方法,不易出現缝隙等漏洞,减少了应力集中的问题。

在某些情况下,压力容器需要连接多个结构。为了避免连接过程中的应力集中,应尽可能减小不同结构之间的刚度差异。根据刚度差异的影响因素分析,应注意材料、曲率半径、厚度等的选择。在压力容器设计过程中,结构制造应尽可能使用相同的材料,连接件的曲率半径应尽可能保持一致。

5.2压力容器制造工艺改进方法分析

除了优化压力容器的结构设计,还需要改进其制造工艺,以减少压力集中的发生。

目前,焊接仍然是压力容器制造中不可缺少的一部分,也是保证压力容器制造质量的重要因素。在焊接过程中,如果不能控制超高等因素,很容易导致压力容器结构不合理,进而产生应力集中。因此,在焊接压力容器时,需要根据现有的技术手段严格控制超高。焊接工作完成后,应按有关规定对压力容器的焊缝进行打磨。同时,为了保证压力容器的使用质量,有必要避免使用点焊等焊接方法制造压力容器。

结束语

化工压力容器的运行可靠性极高。在设计和选材过程中,应根据用户的生产工艺要求,综合考虑压力容器的使用性能、制造工艺和操作维护难度,通过计算机技术准确测量各种设计参数,优化容器的选材、结构和加工工艺。

参考文献

[1] 王娜.压力容器设计制造中的典型问题及对策[J].化工管理,2020(02):128-129.

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