开孔补强设计在压力容器设计中的应用

开孔补强设计在压力容器设计中的应用

朱令凯

山东华昱压力容器股份有限公司，山东济南  250000

摘要：在对压力容器展开设计规划的进程中，开孔补强作业是十分关键的，这一工作的开展成效将会直接对整个容器的设计质量造成直接性的关系与影响。因此，相应工作人员必须认识到补强设计的重要性，并强化对补强设计的研究力度，以此确保补强设计可以更好地符合容器应用性能。现阶段，压力容器在我国大多领域都有涉及，因此如若要想确保各领域工作的高质高效，就应该强化容器质量，这样才可以更好地为生产工作奠定基础，强化补强设计，提升容器强度，规避容器产生质量方面的不足。下文笔者也将会对于补强设计在实际的容器设计进程中应用展开分析，希望可以为相应人员提供建议。

关键词：开孔补强；压力容器；设计措施

引言

压力容器在实际制作的进程中，其所涉及到的内容较多、工序较多、环节较多，制作工作也较为繁琐复杂，其中，开孔技术，是最为重要的项目环节之一。在开孔进程中，工作人员必须保障压力容器各方面功能的高质高效，这样才可以提升容器的质量与实际使用性能，保障容器的整体安全性。在容器中进行补强设计，可以高效缓解与降低局部压力较大的问题，确保容器整体承受压力能力高效。因此，进行合理的开孔补强，可以提高容器使用性能，保障压力容器可以更好地在各个领域中发挥出应有的作用。基于此，笔者将会对补强设计的关键作用展开分析，并提出容器设计措施，希望可以为相应工作人员提供有效建议。

1、补强设计重要性

在展开容器设计进程中，开孔处理十分普遍，开孔主要就是为了后续的接管安装奠定基础，对容器的使用功能展开满足。有些情况下，为了对整个容器展开全方位养护调试，也应该展开开孔处理，而开孔则会对容器的内部构造以及实际使用性能造成不良影响，一般会导致容器总体的抗压能力受到削减。此种状况产生的原因主要为：在开孔以后，容器内部存有的应力产生了断层差异，而在开孔部位接管，也会导致容器内部产生受力不匀的情况[1]。除此以外，大部分容器都会被使用在一部分温度以及压力较高的环境之中，应力以及受力不匀称的情况更加显著，再加上遭受到一部分容器材料等较多各方面原因的影响，整个容器性能也将会受到损坏。在容器的使用工作进程中，其工作成效、效率较低，因此，在对相应设计规范要求全方位理解的基础上，对容器展开补强设计是十分必要与关键的。

2、开孔补强设计的应用

2.1补强圈设计应用

在补强处理工作进程中，局部补强的形式是多种多样的，其中，补强圈设计的使用频率较大，应用范围较广。所谓补强圈技术，所指代的就是在容器的容器壁上展开补强板的焊接作业，以此来更进一步提高整个容器板的金属厚度，实现其开孔周边的强度与硬度得以强化，最终实现补强的目标[2]。

在补强圈技术的实际使用进程中，主要具有两个方面的问题需要工作人员关注与重视，第一个问题就是应该严格规划补强板的整体厚度，通常状况下，补强板的厚实程度与整个压力容器的开孔厚度数值相对比，应该不大于其一点五倍。通过笔者多年工作经验发现，如若补强板的厚实程度超出了开孔名义厚度的一点五倍，那么在展开实际的焊接作业进程中，将十分容易因为厚度太大而提高器焊接角，从而使得产生不持续性应力过大的情况。除此以外，在展开补强圈的补强设计工作中，补强板材料应该具备优异的塑性与延展性，并且其钢材料的屈服性也应该在常温环境中处于400mpa范畴中。第二个问题就是，在一部分状况下，不适合使用这一补强技术。相应容器的使用环境为带有腐蚀特点、氧化特点以及温度差异较大的情况。除此以外，在负荷承载改变量较大的状况下，补强圈技术也不适合使用，对于一部分应用标准严苛、局部补强不适合使用的补强处理，应该对其进行整体补强技术的使用[3]。

2.2整体锻件补强设计

整体锻件技术的使用优势主要为以下几个方面：首先，其可以实现整个容器的外壳应力数值降到最小，基本上可以说不会产生全新的应力点，这样一来就可以获取最大性的补强成效。但是，这样一种补强技术在实际使用进程中，其受到客观原因的影响较多，其中较为显著的一点就是，对于壳体的过渡应该保障其平缓性，对于过渡进程中存有的某一点过大应力，应该严格控制。通过笔者多年工作经验发现，整体补强技术的使用成效优异，但是因为其对于客观原因存有较多要求，因此想要施工的操控难度大，投放成本高，相关的作业技术标准也大幅提升。如若存有任何一项客观原因没有达到相关规范要求的状况，都将会对整个补强工作质量造成严重影响[4]。

2.3厚壁接管补强

厚壁接管技术也属于一种经常可见的技术类别，在这样一种补强技术的实际使用进程中，工作人员应该重点关注的就是对材料的合理选用，一般情况下，厚壁接管补强材料应该对容器的壳体材料保持相同，亦或是相似性较高。这样一来，才可以实现整个金属性能具有良好的协调性。如若在设计进程中产生壳体与补强材料不一致的状况，工作人员应该分类对其展开合理处理。如若补强材料应力小，那么可以将补强范围展开合理增大调整，以此处理其应力较差的问题。而如若补强材料应力大，就应该将补强面积展开减小化处理，切实保障其应力数值的平均。在将容器开孔以后，在距离开孔边缘部位的局部应力将会提高，根据其分布规则，在距离开孔周边较远的位置进行补强设计，就可以实现整个容器应力恢复到正常范畴中。为了最大化发挥出补强材料作用，其焊接部位应该选择高应力点，也就是科学补强区域。

在对厚度接管展开补强作业时，如若其相应材料的整体强度性能大于壳体接管材料，那么对于整个容器的性能造成不良影响。此种状况的产生原因主要为：接管的硬度值过大，其焊接设计标准严苛，如若在焊接进程中产生任何问题，都十分容易导致工作质量受到影响，整个补强构造受到损坏。除此以外，在接管材料硬度数值低于壳体材料时，为了将补强成效有效提高，就应该对接管壁的厚度进行提升，对整个接管的流通范围科学把控，将焊接工作难度最大程度降到最小，更进一步强化补强质量。在厚壁补强设计工作中，可以使用无缝钢管、锻件加工的形式，将加工误差数值降到最低。无缝钢管以及锻件加工的实际使用情况分别为：设计压力小、补强壁厚度低。压力大、厚度大。

3、容器补强设计优化措施

在容器补强设计进程中，工作人员应该依据容器使用情况进行工作，不相同的补强技术，都具有一定的不足，如补强圈技术应力过于集中，因此在强度大的钢材料容器之中，补强圈的设计成效最为显著。容器补强设计的优化改进，需要依据各项补强设计方式，提出相应的优化措施，全方位发挥出补强成效，避免潜藏的补强误差。在容器补强设计工作中，应该重视改进措施的使用，严禁产生影响容器的补强成效，保护容器使用性能。

4、结束语

综上所述，开孔补强设计工作有效地加长了容器的应用寿命，也切实提升了压力容器的应用成效，对于容器制作领域而言，其较为关注开孔补强设计工作，工作人员也必须严格依据规范要求，合理落实补强设计进程，规避容器实际使用性能受到不良影响。在补强设计中，有效地缓解了容器缺陷与不足，规避容器在实际使用进程中产生故障，维护了容器安全性。本文也进行了研究，希望可以为工作人员提供建议。

参考文献：

[1]张磊,苏文娟,管凌峰,赵洋,金苏柯.关于储气罐进出气口改造的问题探讨[J].中国特种设备安全,2022,38(12):63-66.

[2]刘哲,张巨伟.壳体开孔接管结构在联合载荷下新强度校核方法[J].制造业自动化,2022,44(11):88-92.

[3]朱毅莹,刘希骥.在用压力容器接管壁厚异常的原因分析和安全评定[J].中国特种设备安全,2022,38(07):26-29+38.

[4]赵凤卫. 依据EN13445标准的开孔补强应力研究及局部应力下管口裂纹的安全性分析[D].武汉工程大学,2022.