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摘要：壓力容器通常情況下是在高溫高壓環(huán)境狀態(tài)下使用，受到外部環(huán)境因素的影響，再加上工藝缺陷及材料質(zhì)量缺陷等問題的存在，導(dǎo)致壓力容器故障問題頻頻出現(xiàn)，特別是開孔處最容易出現(xiàn)故障。本文主要對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)中開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用及相關(guān)問題進(jìn)行了分析，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：壓力容器設(shè)計(jì)；開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)；壓力容器

壓力容器設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，往往涉及到諸多方面的知識(shí)與技術(shù)，因此，受到了壓力容器相關(guān)行業(yè)的重視與關(guān)注。近年來，諸多研究學(xué)者對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以期可以找出提高壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量與水平、確保壓力容器使用性能的有效途徑。開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)是延長(zhǎng)壓力容器使用期限的有效手段，且開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)效果與質(zhì)量在一定程度上決定著壓力容器的使用期限。所以說，加強(qiáng)對(duì)開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的研究，找出解決問題的有效措施，提高壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量，有著十分重要的意義。

1壓力容器設(shè)計(jì)中厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)過程中得到了十分廣泛的應(yīng)用。為確保厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)選材方面的重視。究其原因在于，根據(jù)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其補(bǔ)強(qiáng)材料必須要與殼體材料相同，否則便有可能導(dǎo)致壓力容器金屬性能的降低，同時(shí)也會(huì)給壓力容器的整體強(qiáng)度水平造成一定程度的影響。在國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于壓力容器的接管有效補(bǔ)強(qiáng)面積、開孔以及開孔補(bǔ)強(qiáng)的面積均有著明確的要求。因此，壓力容器設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)，確保厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)的有效性與安全性，以更好地提高壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。與此同時(shí)，厚壁接管材料應(yīng)當(dāng)與殼體材料等級(jí)相同。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，厚壁接管材料的等級(jí)優(yōu)于壓力容器殼體材料的時(shí)候，反而會(huì)在一定程度上降低強(qiáng)度，因此，從整體性的角度來說，這種情況會(huì)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性能造成不利影響。針對(duì)這樣的現(xiàn)象，我們可以知道，選擇厚壁接管材料的時(shí)候，應(yīng)將殼體材料當(dāng)作擇選標(biāo)準(zhǔn)，選擇與殼體材料強(qiáng)度相同的材料。除此之外，若是厚壁接管材料的等級(jí)低于壓力容器殼體材料，那么在焊接過程中，便會(huì)在一定程度上影響接管流通面積，從而對(duì)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)造成一些不利的影響。基于這樣的原因，最好選擇與壓力容器殼體材料相同的厚壁接管材料，才能確保厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)的效果與質(zhì)量。

2壓力容器設(shè)計(jì)中整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)的應(yīng)用

整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)通常情況下應(yīng)用于要求相對(duì)較高的壓力容器，如果開孔補(bǔ)強(qiáng)不適合應(yīng)用局部補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)。開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的主要目的便是對(duì)因?yàn)殚_孔而導(dǎo)致的強(qiáng)度削弱實(shí)施有效的補(bǔ)強(qiáng)，以避免應(yīng)力集中而導(dǎo)致的故障。通常來說，在條件相同的情況下，采取整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，便可以在一定程度上降低殼體應(yīng)力，還可以降低應(yīng)力的峰值，也不會(huì)出現(xiàn)新應(yīng)力點(diǎn)，這也是整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)所在[2]。由此可見，整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)的效果十分顯著。然而，雖然壓力容器設(shè)計(jì)中整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)有著良好的應(yīng)用效果，但考慮到殼體過渡要求，必須對(duì)整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，如，應(yīng)確保殼體過渡的平緩性，以避免殼體一側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中的問題。除此之外，壓力容器焊接過程中，對(duì)焊縫有著十分嚴(yán)格的要求，必須有良好的連續(xù)性、無沙眼，因此，整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)的加工制造過程十分嚴(yán)格，成本相對(duì)較高，難度也比較大，其應(yīng)用較少。

3壓力容器設(shè)計(jì)中補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的應(yīng)用

壓力容器設(shè)計(jì)中，局部補(bǔ)強(qiáng)是較為常用的一種開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)手段，通常采取補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，主要是對(duì)補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行焊接，并要有效把握開孔處容器壁、壓力容器壁，也就是確保兩者的金屬厚度，以提高金屬開孔邊緣的強(qiáng)度，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)目的。應(yīng)用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的過程中，由于內(nèi)部補(bǔ)強(qiáng)、外部補(bǔ)強(qiáng)的可操作性強(qiáng)，且難度較低，因此，通常來說，主要采取外部補(bǔ)強(qiáng)。實(shí)踐表明，采取外部補(bǔ)強(qiáng)，確實(shí)可以使壓力容器的抗疲勞強(qiáng)度得到一定的增強(qiáng)[3]。與此同時(shí)，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的要求，實(shí)際進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作的過程中，必須確保補(bǔ)強(qiáng)板可以滿足設(shè)計(jì)厚度的要求，盡可能地將其控制在開孔處厚度的1.5倍之內(nèi)，以避免焊接角的出現(xiàn)，預(yù)防不連續(xù)應(yīng)力的出現(xiàn)。此外，對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)材料也有著一定的要求，補(bǔ)強(qiáng)板材料的延展性、塑性應(yīng)當(dāng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體來說，常溫狀態(tài)條件下，屈服強(qiáng)度ReL應(yīng)當(dāng)在400兆帕以下。但需要注意的是，在溫差大、氧化性強(qiáng)、腐蝕性強(qiáng)或者是承受荷載變化頻繁等環(huán)境下，不宜采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)三種開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)在壓力容器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況及其注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析。具體應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)的不同要求，合理選擇不同的開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，確保開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的有效性、安全性，以更好地提高壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫昕.開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)在壓力容器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].化工管理,2016，(14):196-197.

[2]臧少鋒.開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)在壓力容器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2016，(01):220.

[3]馮浩.壓力容器設(shè)計(jì)中開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用及實(shí)踐[J].南方農(nóng)機(jī),2015,46(11):73-74.

作者：謝寧 單位：中油遼河工程有限公司