顧翠華

摘要：在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，壓力容器的應(yīng)用非常廣泛，壓力容器的合理設(shè)計有利于生產(chǎn)安全的保證，同時也有利于壓力容器功能的更好實現(xiàn)。在這種情況下，擴孔補強是在壓力容器設(shè)計過程中有效應(yīng)用的方法之一。選擇的入口點是整體鍛件的加強，加強環(huán)的設(shè)計以及厚壁噴嘴的加強。

關(guān)鍵詞：壓力容器設(shè)計 開口加固技術(shù) 整體鍛造 厚壁噴嘴

引言

在進行壓力容器的設(shè)計過程中，開孔非常重要。開孔補強技術(shù)的應(yīng)用有利于容器整體質(zhì)量的提升。在壓力容器工作的過程中，設(shè)備由于內(nèi)部壓力的變化，導致整體結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)一定程度的變化，而且由于設(shè)備的局部承受能力不足，很可能導致危險的出現(xiàn)。進行開孔補強技術(shù)的應(yīng)用研究在提升壓力容器設(shè)計效果方面很有必要。

一、補強圈

加強方法的局部加強是廣泛使用的設(shè)計方法，并且通過使用補強圈加強方法可以有效地實現(xiàn)該目標。補強圈方法是一種將補強圈焊接到壓力容器壁上從而增強厚度以提高壓力承受能力的方法，同時由于是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，具有更好的穩(wěn)定性，常見的結(jié)構(gòu)見圖 1。再加上焊接通常只能在外部進行，操作較為方便，質(zhì)量檢測也便于開展[1]。

根據(jù)容器的規(guī)格，設(shè)計人員必須以所需的方式進行有效的加固，然后根據(jù)容器開口的相關(guān)要求和加固的特定特性來計算和確定加固板的厚度。正確選擇加固板的材料非常重要，并且需要確保所選材料在使用過程中具有延展性和可塑性。

化工企業(yè)常用的化學容器的使用環(huán)境一般是腐蝕性和氧化性的，使用過程中的溫差變化很大，因此不宜使用補強圈來增強。如果壓力容器承受較大的負載，則不宜使用加強環(huán)進行加強。控制補強圈的金屬間焊接的峰值應(yīng)力范圍非常重要。僅當將效果控制在適當范圍內(nèi)時，才能改善效果[2]。

二、厚壁接管加固方法

在壓力容器的設(shè)計過程中，不能忽略開口加固方法中的后壁連接加固方法，但是在實際應(yīng)用中，對后壁連接材料的選擇和厚壁連接材料的選擇提出了很高的要求，壓力容器見圖 2。連接材料產(chǎn)生壓力因素例如容器的工作環(huán)境相對較多，并且殼材料緊密相關(guān)。應(yīng)使用相同的增強材料和壓力容器外殼以增強效果。如果增強件的應(yīng)力低于殼體材料的應(yīng)力，則必須使用合適的增強件來解決應(yīng)力不足的問題。加固區(qū)域。如果加固的應(yīng)力大于護套材料的應(yīng)力，則必須減小加固地面積以改善應(yīng)力的協(xié)調(diào)性。

為了提高加固在加固工作中的性能，有必要將焊接加固過程中高應(yīng)力的位置作為關(guān)鍵，并且其位置應(yīng)靠近開口[3]。計算加固面積時，只需減去有效加固面積即可。在應(yīng)用厚壁管加固技術(shù)的過程中，如果加固板比殼管材料高，將嚴重影響壓力容器的性能并達到功能匹配。但是在實際加固過程中發(fā)現(xiàn)該操作受到了限制，主要是因為管道材料的強度較高，焊接工作的難度提升，焊接質(zhì)量無法有效保證，這樣就導致了增強效果并不能達到預期。

選擇管道材料時，以外殼本身的材料為標準，如果管道材料的強度低于外殼材料的強度，則要增強加固效果，則需要增加管壁的厚度。另外，可以很好地控制和有效控制噴嘴的流通面積，使焊接過程更加方便，最后可以實現(xiàn)壓力容器的加固效果。

三、綜合鍛造補強技術(shù)

在設(shè)計過程中，還可以采用整體鍛造技術(shù)來增加強度，這一技術(shù)的應(yīng)用是利用整體補強，降低開口帶來的強度變化影響，對整體的壓力進行平衡。此時，如果殼體的應(yīng)力平衡，則整個鍛造結(jié)構(gòu)就會滑動。針對這一現(xiàn)象，還揭示了整體鍛造補強技術(shù)的重要意義。應(yīng)特別注意運轉(zhuǎn)的殼體和鍛件，這是應(yīng)用此技術(shù)時要做的第一件事。整個執(zhí)行過程相對復雜。為了實現(xiàn)預期的設(shè)計效果，就必須進行合理的分析，而且需要認識到每一種方法的優(yōu)先與缺點，這種技術(shù)雖然能夠有效加固，但是整體焊接難度大，必須控制局部應(yīng)力，因此常常用于一些特殊的壓力容器設(shè)計與開孔補強過程中。

如果僅選擇噴嘴，焊頭焊接位置和噴嘴厚度方向作為入口點，則在所有鍛件中，增強應(yīng)力值最小，應(yīng)力集中在焊頭中。在該位置，沿著頭部的壁厚方向，并且在增強應(yīng)力強度的方法上沒有明顯差異。當采用厚壁連接方法時，可以很容易地分析出，相對較低的強度應(yīng)力經(jīng)常出現(xiàn)在連接的頂部，并且在其他位置出現(xiàn)的大多數(shù)應(yīng)力相對較大。內(nèi)延長管的強度隨著其增加而持續(xù)降低。如果內(nèi)部伸長率大于一定長度，則在接合位置處的應(yīng)力會大大降低，而同時會發(fā)生更大的位移[4]。

四、特殊設(shè)計

在加固壓力容器的過程中，一般采用等面積加固設(shè)計方法，主要是為了確保加固的截面積大于有效開口的損失面積?？梢詫⒗碚撃Ｐ鸵暈椴皇苊娣e限制的平板開口，并且不存在會增加偏差的過度彎曲。

分析和設(shè)計方法的模型是假設(shè)外殼和噴嘴為整體的結(jié)果，因此，在這種情況下應(yīng)用時，必須確保焊接接頭的熔深力和質(zhì)量。該方法主要基于彈性分析和幾何極限的建議設(shè)計準則，從而可塑性足夠，循環(huán)載荷最大，并且在打開操作期間可確保最大的安全性。

五、結(jié)束語

開口補強方法在壓力容器的實際設(shè)計中起著非常重要的作用。為了避免開放處理對整個容器外殼的強度和盡可能多的局部應(yīng)力集中的影響。對于大問題，需要特別注意開口加固的設(shè)計，以使壓力容器在實際應(yīng)用過程中避免潛在的安全隱患。通過使用不同類型的開口設(shè)計解決方案，并通過對合理的設(shè)計方法進行具體的分析和研究，可以盡可能避免不必要的損壞，并最終創(chuàng)造出良好的性能，壽命和整體質(zhì)量的壓力容器。

參考文獻：

[1]張磊，曹“.開孔補強技術(shù)在壓力容器設(shè)計中的應(yīng)用 [J].石化技術(shù)，2020，27（03）：221-222.

[2]張旭，王麗萍.開孔補強技術(shù)在壓力容器設(shè)計中的應(yīng)用 [J].化工管理，2019（36）：126-127.

[3]何禹.淺談開孔補強技術(shù)在壓力容器設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2019（11）：134-135.

[4]葛建社.開孔補強設(shè)計在壓力容器設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].中外企業(yè)家，2019（12）：141.

（作者單位 ：江蘇恒德力化工設(shè)備制造有限公司 ）