开孔补强设计在压力容器设计中的应用付强

开孔补强设计在压力容器设计中的应用付强

付强

浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州310000

摘要：在对压力容器进行设计时，开孔补强设计工作极为重要，这一环节的工作质量将会对整个容器设计质量产生直接性的影响。因此，探讨开孔补强设计在压力容器设计中的应用具有重要的意义。本文首先对开孔补强进行了概述，详细探讨了开孔补强设计在压力容器设计中的应用，旨在提高压力容器的设计水平。

关键词：开孔补强设计；压力容器；应用

开孔操作是在压力容器设计制造中重要的一个环节。开孔可以实现压力容器中的各项功能，同时也便于压力容器的维修等。在压力容器的安装、调试时，开孔也是很重要的。但是在压力容器的容器壁上进行开孔操作，会改变压力容器的整体结构，从而降低压力容器的压力承受度，容器的局部应力承受性能更差，在操作中也会出现很多危险。因此为了提升压力容器的整体性能，要进行补强操作。

1开孔补强概述

1.1开孔补强结构

在压力容器上实施开孔操作之后，为了能够使降低的开孔周围材质抗压强度得以提升而对其实施补救的这样一种方式就是所谓的开孔补强结构。由于要满足不同的要求，采用同材质材料制作压力容器需要在外壁上将各种各样的小孔开出来，但是这样会降低压力容器的整体抗压强度，并且进一步导致压力容器在使用过程中发生各种问题，缩短压力容器的使用寿命。要想使压力容器的整体强度得以维持，就必须要针对压力容器外壁所开小孔周围实施开孔补强技术处理。在具体实施开孔补强技术的过程中需要综合考虑对容器的要求、开孔的数量、位置等各项因素，并且可以此为依据将开孔补强结构划分为两种，也就是局部补强和整体补强。

1.2开孔补强设计的重要性

在进行压力容器设计时，开孔处理操作极为常见。在通过状况之下，开孔处理主要是为后期的接管安装提供便利，对容器的功能性需求予以满足。有时为了对整个压力容器进行全面维修、养护、调试，也需进行开孔处理。而开孔处理会对整个容器的内部结构及其使用性能产生一定的不利影响，通常会使得容器整体的抗压性遭到削弱。此种情况出现的主要原因为：在开孔处理后，压力容器内部存在的应力出现了断层差异。而在开孔处进行接管，也会使得容器内部出现受力不均的状况。另外大部分的压力容器应用于一些温度、压力均高的环境之下，应力、受力不均问题更为突出，再加上受到一些容器材料等多种因素的影响，整个容器性能将会受到极大的损害。在容器的应用工作中，其工作质量、效率也较差。所以，在对相关设计规范内容充分理解、遵守的前提之下，对容器进行开孔补强设计极为重要。

2开孔补强设计在压力容器设计中的应用

2.1在压力容器设计中厚壁接管补强设计的应用

厚壁接管补强设计在压力容器补强设计中属于一种重要的补强方式。在运用厚壁接管补强设计的方法时必须要高度的重视接管材料的选择问题，这是由于这种补强方法的补强效果在很大程度上取决于接管材料的选择。在具体的补强设计中应按照壳体材料的功能、性质和特征选择合适的材料，并且要保证选择与容器壳体材料性质相一致的接管补强材料，从而使金属材质的融通性得到有效地保证。一些人认为，在选择接管材料时候需要采用具有更高强度的材料，但是大量的实践表明，过高强度等级的接管材料除了无法将正面的补强功效充分地发挥出来，在一定程度上还会导致出现各种不良的负作用，会使容器结构的整体稳定性和牢固性受到不利影响，因此这种主观想法并不科学。而如果选择具有较低强度等级的接管材料，还应针对接管壁实施增厚处理，确保其能够达到理想的补强效果，而且在具体的应用中这种较低强度等级的接管材料具有更多的施工工序，无法控制和确保开孔补强效果。要想使上述的问题得以解决，就可以采用锻件加工技术和无缝钢管技术等对厚壁连接补强技术进行优化，从而有效地控制容器补强的误差。如果具有很小的补强设计压力，相应的具有较低的补强效果和质量要求，这时候就可以选择厚度适宜的无缝钢管技术，如果具有很大的补强设计压力，这时候就需要采用锻件加工技术。

2.2整体锻件补强设计的应用

整体锻件补强设计的应用优点主要为：能够使得整个压力容器的外壳应力值减到最小，几乎可以说是不会出现新应力点，从而获取到最大化的补强效果。但是，此种补强方式在其应用中，其客观因素限制较多。其中较为突出的一点便是，对于壳体的过渡需确保其平缓度。对于过渡中存在着的某一点过多应力需严格预防控制。大量的实践结果表明，整体补强方式的整体效果较好，但是由于其对客观因素存在诸多要求，因此想要的施工操作难度较大，投入成本较高，相应的施工技术要求标准也大幅度提升。如果存在任何一项客观条件未达到相应标准的情况，则会对整个补强设计效果产生极为不利的影响。

2.3整体锻件补强设计

从开孔补强设计的基本要求上看，为了减少金属加强壳体在开孔操作后造成的强度减弱现象，因此需要进行补强设计，从而减少新的应力集中。在其他条件相同的情况下，整体锻件补强能够最大限度的降低壳体的应力水平，同时也不会增加新的应力集中点，因此相对于补强圈补强设计和厚壁接管设计这两种设计来说，整体锻件补强设计的压力容器补强的效果是最好的。在进行整体锻件补强操作设计时，要使容器的壳体和整体锻件进行平缓的过渡，锻件补强对壳体的过渡要求比补强圈的壳体过渡要求高，同时要避免在进行过渡时壳体的某一侧出现应力集中的现象。从实际的生产操作中看，整体锻件补强的施工难度大，加工的成本也会高出许多，产生这种现象的原因就是整体锻件补强的方法对过渡区的焊缝要求很高。在使用环境比较差的条件下和要求设计精度比较高的情况下通常采用整体锻件补强设计方法进行压力容器的补强设计，从而保证设计的精度。

3结束语

综上所述，探讨开孔补强设计在压力容器设计中的应用对提高压力容器的设计水平具有十分重要的作用。因此，必须进一步加强开孔补强设计在压力容器设计中的应用，这样才能提高压力容器的可靠性，进一步保障压力容器的性能。

参考文献：

[1]朱国庆.压力容器设计中开孔补强设计的应用分析[J].现代制造技术与装备，2016，12：67-68.

[2]冯浩.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].化工设计通讯，2016，4207：119+122.

[3]姜凯.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].工程技术研究，2017，01：38+42.

[4]李新.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].石化技术，2017，2405：30+44.

[5]刘英.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].中国高新技术企业，2015，09：30-31.

[6]郑小海.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].轻工标准与质量，2015，03：64-66.

[7]周一飞.开孔补强设计在压力容器设计中的应用研究[J].广州化工，2015，4314：181-182.

[8]韩明轩，刘丝嘉.压力容器设计的开孔补强设计应用[J].化工管理，2018，11：208-209.

[9]臧少锋.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016，01：220.

[10]刘亚明.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].河南科技，2013，09：42.