压力容器是石油、化工、冶金、轻工、能-以及航空航天等部门-应用的承压设备，-数压力容器所处的工况既复杂又-劣，如高温、低温、高压、疲劳载荷，介质有-、剧-、易燃易-、腐蚀-强等，这就决定了压力容器-要求高，安全-要求高。压力容器设计的-坏很大程度上决定了压力容器的-，本文结合压力容器的--，从设计方法的选择，压力容器封头-小成形厚度的标注，法兰是选用，压力容器非径向接管角度的选择，焊后热处理等方面，对压力容器设计--见问题进行了分析。 



　　1 压力容器设计方法 
　　压(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)有两种(zhong)-用设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)，即-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)法(fa)和分析(xi)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)法(fa)。-者是(shi)(shi)基于弹-设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)准则，通过壳体的(de)薄(bo)膜理论或(huo)材料力(li)(li)(li)(li)(li)(li)学-导出容器(qi)及其(qi)(qi)部(bu)件(jian)(jian)的(de)-式表达设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)计(ji)(ji)(ji)算公(gong)式，进(jin)-步明确明确压(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)、许用应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)、容器(qi)主要(yao)尺寸之间的(de)关系(xi)。-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)-包(bao)含设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)、设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)载荷和许用应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)三个关键因(yin)素，这三要(yao)素并(bing)并(bing)非建立在(zai)对(dui)容器(qi)及其(qi)(qi)部(bu)件(jian)(jian)进(jin)行应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)分析(xi)基础(chu)之上(shang)。如容器(qi)筒体，通-只灌注壁厚-均布的(de)薄(bo)膜应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)，而不考(kao)虑弯曲应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)等其(qi)(qi)它不-要(yao)的(de)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)要(yao)素，事-上(shang)，当容器(qi)承载以(yi)后(hou)器(qi)壁上(shang)会出现-种(zhong)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)，其(qi)(qi)-包(bao)括结-不连续所引(yin)起的(de)局(ju)部(bu)高(gao)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)，-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)仅仅是(shi)(shi)根据-力(li)(li)(li)(li)(li)(li)学理论及经验(yan)公(gong)式来规范压(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)部(bu)件(jian)(jian)的(de)选材、结-设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)和后(hou)期制作等作业流程，以(yi)使局(ju)部(bu)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)始终始终可(ke)控，并(bing)且应(ying)(ying)(ying)(ying)该尽量(liang)选择(ze)安(an)全系(xi)数较高(gao)的(de)许用应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)(li)，留(liu)有足够的(de)安(an)全裕(yu)度。由此(ci)可(ke)见(jian)，-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)-质就是(shi)(shi)基于经验(yan)的(de)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)。 
　　具体(ti)到某-工程项(xiang)目(mu)-，-规设计的(de)确可以--些问题，但仍有-部分问题-从解释，因为-规设计比较-视弹(dan)-失-问题，并(bing)未-度挖潜(qian)许用应(ying)力值后面(mian)隐藏着的(de)-种(zhong)失-模式(shi)。 
　　分(fen)(fen)析(xi)设(she)计(ji)基于应力(li)(li)分(fen)(fen)析(xi)报(bao)告，通过严格(ge)的(de)选(xuan)材和(he)(he)-良的(de)工艺达到(dao)-标(biao)准(zhun)。该方法(fa)秉承“塑(su)-失(shi)-”和(he)(he)“弹(dan)塑(su)-失(shi)-”准(zhun)则，根据-大剪应力(li)(li)理(li)论设(she)定受压元件(jian)(jian)(jian)尺寸，然后(hou)结(jie)合(he)各种载荷条件(jian)(jian)(jian)可能的(de)组合(he)和(he)(he)弹(dan)-力(li)(li)学(xue)薄壳理(li)论展(zhan)开分(fen)(fen)析(xi)计(ji)算(suan)，根据应力(li)(li)产生的(de)原因、-质以(yi)及应力(li)(li)作(zuo)用(yong)范围、危(wei)害程度等(deng)进行分(fen)(fen)类汇总(zong)（如总(zong)体(ti)薄膜应力(li)(li)、边缘应力(li)(li)、峰值(zhi)应力(li)(li)等(deng)），再(zai)逐-展(zhan)开分(fen)(fen)析(xi)计(ji)算(suan)，针对每-类应力(li)(li)产生的(de)破坏形式(shi)分(fen)(fen)别采取(qu)与之(zhi)对应的(de)强度限制条件(jian)(jian)(jian)计(ji)算(suan)出元件(jian)(jian)(jian)厚度。 
　　容器-存(cun)在的(de)边缘-应(ying)(ying)(ying)(ying)、开孔接(jie)管、支座、附件连接(jie)等局部不连续(xu)现象(xiang)破坏了器壁应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)分(fen)布(bu)，导(dao)致(zhi)局部应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)大(da)(da)大(da)(da)-出(chu)基于(yu)薄(bo)膜(mo)理论的(de)分(fen)析计算(suan)-导(dao)出(chu)的(de)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)数值。此时若--规(gui)设(she)计，当-大(da)(da)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)-满足屈服-限条件时才判定为(wei)失-，且-大(da)(da)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)小于(yu)许(xu)用应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)，对于(yu)低应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)区(qu)而言，这么大(da)(da)的(de)承(cheng)载潜力(li)(li)(li)几乎是(shi)没有-要的(de)，耗材(cai)量过大(da)(da)。若剔除(chu)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集-的(de)条件，只(zhi)凭(ping)借简化公式的(de)薄(bo)膜(mo)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)展开分(fen)析计算(suan)，应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集-区(qu)就可(ke)(ke)能产生塑-变形情(qing)况，受反复载荷的(de)影响(xiang)，甚至有开裂并(bing)引(yin)发(fa)(fa)安(an)全事(shi)故的(de)可(ke)(ke)能-。由(you)此可(ke)(ke)见(jian)，分(fen)析设(she)计-须事(shi)-掌握(wo)容器的(de)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)分(fen)布(bu)状况，采取针对-方法(fa)展开分(fen)析计算(suan)，以杜-材(cai)料浪(lang)费(fei)，同时提(ti)高容器的(de)安(an)全-。随着计算(suan)机技术(shu)的(de)-速发(fa)(fa)展和有限元方法(fa)的(de)应(ying)(ying)(ying)(ying)用，分(fen)析方法(fa)已经-应(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)压力(li)(li)(li)容器的(de)设(she)计-。 
　　2 压力容器(qi)封(feng)头-小成形厚度的标注 
　　压力容器(qi)-有-个关键部件――封(feng)头(tou)。封(feng)头(tou)的(de)(de)结-设(she)计(ji)和制作工(gong)艺决定其应用时的(de)(de)安(an)全-能。-般(ban)来讲，-小成形(xing)厚(hou)度(du)(du)是确保封(feng)头(tou)强(qiang)度(du)(du)的(de)(de)-小厚(hou)度(du)(du)。我-现行《压力容器(qi)封(feng)头(tou)》标(biao)准，虽然明确要求压力容器(qi)的(de)(de)图样(yang)-须注明“封(feng)头(tou)-小成形(xing)厚(hou)度(du)(du)”，但并未给出--的(de)(de)计(ji)算方法，致使许-设(she)计(ji)者难以准确把控-小成形(xing)厚(hou)度(du)(du)指标(biao)。 
　　本文以GB150.1―2011为参考(kao)依据：封头义(yi)(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)=设(she)计厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)+材料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)负偏差圆整至材料(liao)标准规(gui)格的(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)。可见(jian)封头的(de)(de)名(ming)(ming)义(yi)(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)-际投料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)之间(jian)并(bing)-太大的(de)(de)关系，因此成形(xing)封头的(de)(de)加工(gong)减薄率(lv)忽略不(bu)(bu)计。在不(bu)(bu)考(kao)虑封头减薄的(de)(de)条(tiao)件下，名(ming)(ming)义(yi)(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)=设(she)计厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)+材料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)负偏差向上圆整，详(xiang)见(jian)式（1）；封头-小成形(xing)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)=计算厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)+腐蚀裕量，详(xiang)见(jian)式（2）。 
　　δn=δ+C1+C2+Δ （1） 
　　δmin=δ+C2 （2） 
　　各参(can)数所表示意义如下： 
　　δ――计算厚(hou)度； 
　　δn――名义厚度； 
　　δmin――-小成(cheng)形厚度； 
　　Δ――为圆(yuan)整量(liang)； 
　　C1――厚度负偏差； 
　　C2――腐蚀裕量。 
　　由于(yu)-际生(sheng)产-压(ya)力容器制造商(shang)之间的工(gong)艺、设(she)备和(he)加工(gong)能力存在差(cha)异，使得材料(liao)加工(gong)减薄(bo)率不(bu)-致，这(zhei)在标注(zhu)-小成形厚度时应注(zhu)意。 
　　3 法兰的(de)选用 
　　当-，对(dui)于管(guan)法(fa)兰(lan)、设备(bei)法(fa)兰(lan)标(biao)(biao)(biao)准(zhun)我(wo)-已建立了(le)(le)-套标(biao)(biao)(biao)准(zhun)，并(bing)要求设计(ji)者采(cai)用标(biao)(biao)(biao)准(zhun)规格进行设计(ji)。为了(le)(le)达(da)到经济合(he)理的(de)目(mu)标(biao)(biao)(biao)，有的(de)设计(ji)标(biao)(biao)(biao)准(zhun)往往成本较(jiao)高，并(bing)且-终达(da)到的(de)-果往往不尽人意(yi)。查阅(yue)管(guan)法(fa)兰(lan)标(biao)(biao)(biao)准(zhun)（HG20592、 　　HG20615）和设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)（JB/T 4700-4707）标(biao)准(zhun)后得知，在等-、规格-致(zhi)的(de)条件下，设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)的(de)设(she)计标(biao)准(zhun)远不及螺栓孔(kong)-心圆直径管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)。从受(shou)力(li)情况来分(fen)析，设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)的(de)受(shou)力(li)力(li)矩(ju)比(bi)管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)小，因而设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)比(bi)管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)要(yao)薄-些(xie)。另外，管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)外圆较大，所以(yi)建议(yi)用设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)制作压(ya)(ya)力(li)容器的(de)筒体，初学者--采用标(biao)准(zhun)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)设(she)计压(ya)(ya)力(li)容器。再(zai)者，由于(yu)管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)的(de)造-比(bi)设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)高(gao)，如果(guo)人手孔(kong)设(she)计项目对成本的(de)要(yao)求较宽松，还是(shi)建议(yi)--使(shi)用方(fang)便-捷的(de)管法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)，将设(she)备(bei)法(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)用于(yu)非标(biao)人手孔(kong)设(she)计的(de)部分(fen)可以(yi)节省-部分(fen)成本。 
　　4 压力容器(qi)非径(jing)向接管角度的选择 
　　在容(rong)(rong)器(qi)设计过程-，鉴于容(rong)(rong)器(qi)-造和制造工艺方面的(de)(de)要求，有的(de)(de)压(ya)力(li)容(rong)(rong)器(qi)需要在筒(tong)体(ti)(ti)上开椭(tuo)圆(yuan)孔，装配(pei)切向或斜向的(de)(de)非径向接管。筒(tong)壁(bi)上-旦开孔，其(qi)强度势(shi)-削弱，椭(tuo)圆(yuan)孔附近-易产生(sheng)应力(li)集-的(de)(de)情况，其(qi)峰值(zhi)应力(li)通-是容(rong)(rong)器(qi)薄膜(mo)应力(li)的(de)(de)几倍。 
　　通过(guo)查阅文献发(fa)现，角(jiao)度越大的(de)非径(jing)向接管，其应力(li)集-系数(shu)(shu)越高。容(rong)器的(de)非径(jing)向角(jiao)度达到25°～45°时(shi)应力(li)集-系数(shu)(shu)较大。此(ci)时(shi)可(ke)通过(guo)打(da)磨(mo)焊缝(feng)来消除孔周(zhou)围的(de)应力(li)集-现象。建议在设计-接管非径(jing)向角(jiao)度要避开(kai)25°～45°区间，并标(biao)明(ming)需要打(da)磨(mo)焊缝(feng)。 
　　5 焊接应力(li)的减(jian)少 
　　制造(zao)压(ya)力(li)(li)(li)(li)容器(qi)时应--灌注焊(han)接与(yu)热(re)(re)(re)处理两道工序的(de)操作-。焊(han)接压(ya)力(li)(li)(li)(li)容器(qi)的(de)过(guo)程(cheng)相当于(yu)把(ba)-个不(bu)(bu)均匀的(de)容器(qi)局部(bu)加热(re)(re)(re)。加热(re)(re)(re)时，金(jin)属材料内部(bu)会产生(sheng)(sheng)不(bu)(bu)均匀收缩或膨胀(zhang)的(de)现象，并(bing)由(you)此产生(sheng)(sheng)三种峰值及分(fen)布(bu)状态较为复(fu)杂的(de)附加内应力(li)(li)(li)(li)，它们分(fen)别是：①焊(han)接接头因受(shou)热(re)(re)(re)与(yu)冷却(que)速率不(bu)(bu)-致而引起的(de)的(de)热(re)(re)(re)应力(li)(li)(li)(li)；②全相组织(zhi)变(bian)化产生(sheng)(sheng)的(de)组织(zhi)应力(li)(li)(li)(li)；③由(you)于(yu)压(ya)力(li)(li)(li)(li)容器(qi)自身约束(shu)而产生(sheng)(sheng)的(de)约束(shu)应力(li)(li)(li)(li)。 
　　焊(han)(han)接(jie)(jie)完毕后，压力容(rong)器(qi)的焊(han)(han)缝区-般都存在残(can)余应(ying)力。这(zhei)是由于焊(han)(han)接(jie)(jie)时(shi)产(chan)生不均匀的加(jia)热(re)场，使(shi)容(rong)器(qi)内应(ying)力达到材(cai)料金属的屈服-限，造成局部发生塑-变形。当温度比较均匀后，内应(ying)力残(can)留(liu)在容(rong)器(qi)内部所致。残(can)余应(ying)力的分布状(zhuang)况非-复杂，为了保-容(rong)器(qi)-，需要结合焊(han)(han)接(jie)(jie)应(ying)力产(chan)生的原理及时(shi)采取有-对(dui)策来消除(chu)焊(han)(han)接(jie)(jie)应(ying)力。 
　　在(zai)焊接压力容器时，设计部(bu)主要采取以(yi)下技术措(cuo)施(shi)来(lai)降(jiang)低和消除焊接应力。 
　　在不影响结--能(neng)的(de)条件下减小(xiao)焊(han)缝(feng)长度、减少焊(han)缝(feng)数量，并控制其截面尺寸。如基于(yu)JB1618―75操作规程(cheng)，在直径小(xiao)于(yu)等于(yu)2200mm时(shi)，--只(zhi)能(neng)有1条焊(han)缝(feng)；直径大于(yu)2200mm时(shi)，--预留2条焊(han)缝(feng)，且要防(fang)止焊(han)缝(feng)交叉(cha)。焊(han)接时(shi)，-选择刚度小(xiao)的(de)接头(tou)形式。另外(wai)，可以尝试反(fan)变形法，将传(chuan)-插入管连接方式改为翻(fan)边连接，但平板只(zhi)能(neng)少量翻(fan)边，通过控制焊(han)缝(feng)的(de)约束应力来降低焊(han)接应力。 
　　除了在设计上采取-些(xie)减少焊(han)(han)接(jie)应力(li)(li)(li)的(de)(de)方法(fa)，还有(you)工艺上的(de)(de)-些(xie)方法(fa)，比(bi)如在焊(han)(han)接(jie)-要(yao)结-钢或焊(han)(han)接(jie)高强度(du)钢时(shi)，可以进(jin)(jin)行(xing)-件整体(ti)(ti)焊(han)(han)-预热(re)，将(jiang)-件加(jia)热(re)到-定(ding)温(wen)度(du)后再焊(han)(han)接(jie)；焊(han)(han)接(jie)塑-较(jiao)-的(de)(de)钢材时(shi)，可以使(shi)用手(shou)锤(chui)锤(chui)击焊(han)(han)缝，锤(chui)击要(yao)在焊(han)(han)后热(re)态情况下(xia)按-定(ding)方向进(jin)(jin)行(xing)，以延展焊(han)(han)缝材料金属的(de)(de)塑-，降低(di)内应力(li)(li)(li)。同时(shi)还有(you)-些(xie)其他的(de)(de)方法(fa)来降低(di)焊(han)(han)接(jie)应力(li)(li)(li)，机械(xie)降低(di)应力(li)(li)(li)处(chu)理方法(fa)，主要(yao)包括(kuo)锤(chui)击法(fa)和振动(dong)法(fa)；焊(han)(han)后热(re)处(chu)理法(fa)，分为整体(ti)(ti)和局部热(re)处(chu)理法(fa)。 
　　6 -语 
　　本文从(cong)设计(ji)方(fang)法(fa)的(de)选择，-小成型厚度的(de)标注(zhu)，法(fa)兰的(de)选用(yong)，非径向接管(guan)角度的(de)选择，焊接应力的(de)减少等(deng)几个方(fang)面对(dui)压力容(rong)器设计(ji)--见的(de)问题(ti)进行了分析，提(ti)出了-些-办法(fa)和(he)方(fang)法(fa)，避-相关技术问题(ti)的(de)发(fa)生，从(cong)而造(zao)成不-要的(de)损失。