压力容器设计工作中应注意的几个问题.doc

压力容器设计工作中应注意的几个问题 在我多年压力容器设计工作中注意到，有一些应考虑的问题往往被忽视，在一些较大的设计单位的图样中也有此类问题出现，尤其是年轻的设计者较为普遍。就以下几个方面问题做一下说明，仅供大家参考。 压力容器专用钢板许用应力在厚度方面的变化问题 仅以Q345R钢板为例，如设计温度为200℃，部分厚度许用应力见下表： 厚度 mm 3～16 ＞16～36 ＞36～60 ＞60～100 许用应力 MPa 183 170 160 150 1，在计算凸形封头厚度时，要注意核对封头厚度是否在许用应力表中分挡板厚的上限，因为凸形封头在图纸上标注的厚度是名义厚度，一般它不包括封头成形减薄量，即压制封头时用的钢板的厚度一般均大于封头的名义厚度。因此，当用封头名义厚度选取许用应力时，可能导致许用应力偏高，出现设计文件中许用应力与实际不符，会造成安全隐患。 例如，有一设计压力为2.3MPa，设计温度为200℃，内径为2000mm的标准椭圆形封头，选材为Q345R板，腐蚀余量为3mm，焊缝系数取1。通过计算可求出设计厚度为15.65mm，取名义厚度为16mm，刚好能满足强度要求，这时16mm厚的Q345R钢板的许用应力见上表选取为183MPa。但是，考虑到封头成形减薄量（一般减薄率在12～16%δ0），压制封头的板厚应是18mm，这时板材的许用应力见上表是170MPa。再按许用应力170MPa计算原封头，可求出设计厚度为16.62mm，取名义厚度为18mm，显然16mm的厚度是满足不了要求的。因此，在计算凸形封头厚度时，当封头名义厚度恰好是许用应力表中分挡板厚的上限时，特别要注意许用应力的修正。 2，设计者在审查制造单位的材料代用单（以厚代薄）时一定要注意核对代用厚度是否在许用应力表中分挡板厚的上限，如钢板名义厚度为16mm，用18mm钢板代用时，许用应力下降，应重新进行强度计算，有可能出现以厚代薄之后强度计算反而不合格。（以厚代薄：有可能带来原设计在焊接；无损检测；热处理等方面的变化） 在选用JB/T4703设备法兰时 1，注意校核与长颈法兰连接筒体长度，按JB/T4703要求筒体长度不小于（DNδ0）1/2。当封头直接与标准压力容器法兰连接时，应校核封头的直边高度不小于 （DNδ0）1/2，不能满足时应增设筒体短节。 2，注意比较工作压力与长颈法兰在设计温度下的最大允许工作压力，当工作压力大于或等于0.8倍法兰在设计温度下最大允许工作压力时（一般在设计温度较高时容易出现此类情况），法兰与筒体的对接焊缝必须按JB/T4730进行 100%的射线或超声检测。射线检测Ⅱ级合格，超声检测Ⅰ级合格。当法兰所在的容器图样对容器壳体的无损检测要求不能满足上述要求时（如设备整体要求局部检测），则该要求应在图样上注明。 3，注意腐蚀余量问题，当实际腐蚀余量大于标准适用的腐蚀余量时，需修改标准法兰有关尺寸。 立式容器卧式水压试验问题 大家都比较清楚立式容器进行卧式水压试验，水压试验压力需要加上液注静压力，大多数的立式容器图样上都注明两种形式的水压试验压力。但要注意对于低压、直径较大的立式容器，如采用卧式水压试验，应进行卧式容器水压试验状态下的应力校核，并对容器卧置时的状态作出要求。如支撑形式（一般选用标准带垫板鞍式支座以利于计算）；支撑位置；应限制制造企业直接在滚轮架上进行水压试验。因为滚轮架与容器接触面很小，容器充满水后，会在滚轮架与容器接触处产生较大的局部应力，易使容器发生屈服破坏。 事实上，有过多起立式容器在进行卧式水压试验时发生失效破坏。 管壳式换热器水压试验问题 换热器是两腔容器，一般情况下，管、壳程可按各自设计条件和材料分别确定水压试验压力。但管壳式换热器需要对管头与管板的连接接头的质量单独进行水压试验检验，而管头与管板的连接接头同时承受管、壳程两方面的作用，水压试验压力应取管、壳程水压试验压力两者中较大值。 通常情况下，要借助壳程壳体进行管头与管板的连接接头水压试验。在壳程水压试验压力低于管程水压试验压力情况下，如果将壳程水压试验压力提高到管程水压试验压力的水平。需要进行以下几方面的校核： 1，壳程筒体应力校核，设计人员都能想到（GB150有规定），只要在计算时将壳程水压试验压力提高到管程水压试验压力即可。但其它几个方面的校核容易被忽视。 2，校核壳程管法兰的压力等级，水压试验压力应不大于20℃时最高无冲击工作压力(按相应法兰标准查取)的1.5倍。否则应提高管法兰的压力等级。 3，校核水压试验时管板的强度，以管程水压试验压力作为壳程设计压力，并令管程设计压力为零，设计温度为常温，输入计算程序，校核管板强度。 4，校核水压试验时壳程开孔补强，以管程水压试验压力作为壳程设计压力