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(ya)力容器设计方法 
　　压力(li)(li)容器(qi)(qi)(qi)有两种-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(fen)(fen)析(xi)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)法(fa)。-者(zhe)是基于(yu)弹-设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)准则，通过壳体的(de)薄膜理论(lun)(lun)或材料力(li)(li)学-导出(chu)容器(qi)(qi)(qi)及其(qi)(qi)部(bu)件(jian)(jian)(jian)的(de)-式(shi)表(biao)达设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)计(ji)(ji)(ji)算公式(shi)，进-步明确明确压力(li)(li)、许(xu)用应(ying)(ying)力(li)(li)、容器(qi)(qi)(qi)主要尺寸之(zhi)间的(de)关(guan)系(xi)。-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)-包含设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)、设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)载荷和许(xu)用应(ying)(ying)力(li)(li)三个关(guan)键因素(su)，这三要素(su)并(bing)(bing)(bing)并(bing)(bing)(bing)非(fei)建立在对容器(qi)(qi)(qi)及其(qi)(qi)部(bu)件(jian)(jian)(jian)进行应(ying)(ying)力(li)(li)分(fen)(fen)析(xi)基础之(zhi)上(shang)。如容器(qi)(qi)(qi)筒体，通-只(zhi)灌注壁厚-均布(bu)的(de)薄膜应(ying)(ying)力(li)(li)，而不考虑弯(wan)曲应(ying)(ying)力(li)(li)等其(qi)(qi)它(ta)不-要的(de)应(ying)(ying)力(li)(li)要素(su)，事(shi)-上(shang)，当容器(qi)(qi)(qi)承载以(yi)后器(qi)(qi)(qi)壁上(shang)会出(chu)现-种应(ying)(ying)力(li)(li)，其(qi)(qi)-包括结-不连续(xu)所(suo)引起的(de)局(ju)部(bu)高应(ying)(ying)力(li)(li)，-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)仅仅是根据-力(li)(li)学理论(lun)(lun)及经验公式(shi)来规范压力(li)(li)容器(qi)(qi)(qi)部(bu)件(jian)(jian)(jian)的(de)选(xuan)材、结-设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)和后期制作等作业流(liu)程，以(yi)使局(ju)部(bu)应(ying)(ying)力(li)(li)始终始终可控，并(bing)(bing)(bing)且应(ying)(ying)该尽(jin)量选(xuan)择(ze)安全(quan)系(xi)数较高的(de)许(xu)用应(ying)(ying)力(li)(li)，留有足够的(de)安全(quan)裕度。由此(ci)可见，-规设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)-质就是基于(yu)经验的(de)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)。 
　　具体到某-工程项(xiang)目-，-规设计的(de)(de)确(que)可以--些问(wen)题，但(dan)仍有(you)-部分问(wen)题-从解释，因为-规设计比(bi)较-视弹-失-问(wen)题，并未-度(du)挖潜许用应力值后面隐(yin)藏(zang)着(zhe)的(de)(de)-种失-模式。 
　　分(fen)析(xi)设(she)计(ji)(ji)基(ji)于应力分(fen)析(xi)报告，通(tong)过严格的选材和-良的工艺达到-标准(zhun)。该方法秉承“塑-失-”和“弹(dan)塑-失-”准(zhun)则(ze)，根据(ju)-大剪应力理论设(she)定受(shou)压元(yuan)件尺寸，然后(hou)结合各种载荷条件可能的组合和弹(dan)-力学薄壳(qiao)理论展开(kai)分(fen)析(xi)计(ji)(ji)算(suan)，根据(ju)应力产生(sheng)的原因、-质以(yi)及应力作(zuo)用范围(wei)、危害程(cheng)度(du)等(deng)进(jin)行分(fen)类汇(hui)总（如(ru)总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等(deng)），再逐-展开(kai)分(fen)析(xi)计(ji)(ji)算(suan)，针对(dui)(dui)每-类应力产生(sheng)的破(po)坏(huai)形(xing)式分(fen)别(bie)采取与(yu)之对(dui)(dui)应的强度(du)限制(zhi)条件计(ji)(ji)算(suan)出元(yuan)件厚度(du)。 
　　容器(qi)-存(cun)在的(de)(de)边缘-应(ying)、开(kai)(kai)孔接管、支座(zuo)、附件(jian)连接等局(ju)部不(bu)连续(xu)现(xian)象(xiang)破坏了器(qi)壁应(ying)力(li)(li)(li)分(fen)布(bu)，导致局(ju)部应(ying)力(li)(li)(li)大(da)大(da)-出基(ji)于薄(bo)膜(mo)理论的(de)(de)分(fen)析(xi)计算(suan)-导出的(de)(de)应(ying)力(li)(li)(li)数值。此时若--规(gui)设(she)计，当(dang)-大(da)应(ying)力(li)(li)(li)-满足屈服(fu)-限条件(jian)时才判定为失-，且-大(da)应(ying)力(li)(li)(li)小于许用(yong)(yong)(yong)应(ying)力(li)(li)(li)，对于低(di)应(ying)力(li)(li)(li)区而言，这(zhei)么大(da)的(de)(de)承(cheng)载潜力(li)(li)(li)几乎是(shi)没有(you)-要的(de)(de)，耗材量过(guo)大(da)。若剔除(chu)应(ying)力(li)(li)(li)集(ji)-的(de)(de)条件(jian)，只凭借(jie)简化公(gong)式(shi)的(de)(de)薄(bo)膜(mo)应(ying)力(li)(li)(li)展(zhan)开(kai)(kai)分(fen)析(xi)计算(suan)，应(ying)力(li)(li)(li)集(ji)-区就可能产生(sheng)塑-变形情(qing)况，受反(fan)复(fu)载荷的(de)(de)影响，甚至有(you)开(kai)(kai)裂并引发安(an)全事故(gu)的(de)(de)可能-。由此可见，分(fen)析(xi)设(she)计-须事-掌(zhang)握(wo)容器(qi)的(de)(de)应(ying)力(li)(li)(li)分(fen)布(bu)状(zhuang)况，采(cai)取针对-方法展(zhan)开(kai)(kai)分(fen)析(xi)计算(suan)，以杜-材料浪费(fei)，同时提(ti)高容器(qi)的(de)(de)安(an)全-。随着计算(suan)机技术的(de)(de)-速发展(zhan)和有(you)限元方法的(de)(de)应(ying)用(yong)(yong)(yong)，分(fen)析(xi)方法已经-应(ying)用(yong)(yong)(yong)于压力(li)(li)(li)容器(qi)的(de)(de)设(she)计-。 
　　2 压力容器(qi)封头-小成(cheng)形厚(hou)度(du)的标(biao)注 
　　压力容(rong)器-有-个关键部件――封(feng)头(tou)(tou)。封(feng)头(tou)(tou)的(de)(de)结-设(she)计(ji)和制作(zuo)工(gong)艺决定其应用时的(de)(de)安(an)全-能。-般来讲，-小成形(xing)厚(hou)(hou)度是(shi)确保(bao)封(feng)头(tou)(tou)强度的(de)(de)-小厚(hou)(hou)度。我-现行《压力容(rong)器封(feng)头(tou)(tou)》标准(zhun)，虽然(ran)明(ming)确要求压力容(rong)器的(de)(de)图样-须注明(ming)“封(feng)头(tou)(tou)-小成形(xing)厚(hou)(hou)度”，但并未(wei)给出--的(de)(de)计(ji)算方法(fa)，致(zhi)使许-设(she)计(ji)者难以准(zhun)确把控-小成形(xing)厚(hou)(hou)度指(zhi)标。 
　　本文以GB150.1―2011为参考(kao)依据：封头(tou)义(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)=设计(ji)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)+材料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)负偏(pian)差圆整(zheng)至材料(liao)标准规格的(de)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)。可见封头(tou)的(de)名(ming)义(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)-际投(tou)料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)之间并-太大的(de)关系，因此成形封头(tou)的(de)加工减(jian)薄(bo)率忽略(lve)不(bu)计(ji)。在不(bu)考(kao)虑封头(tou)减(jian)薄(bo)的(de)条件下，名(ming)义(yi)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)=设计(ji)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)+材料(liao)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)负偏(pian)差向上圆整(zheng)，详见式（1）；封头(tou)-小成形厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)=计(ji)算(suan)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)+腐(fu)蚀裕(yu)量，详见式（2）。 
　　δn=δ+C1+C2+Δ （1） 
　　δmin=δ+C2 （2） 
　　各参(can)数(shu)所表示(shi)意义(yi)如下： 
　　δ――计算厚(hou)度； 
　　δn――名义厚度； 
　　δmin――-小(xiao)成形厚度(du)； 
　　Δ――为(wei)圆整(zheng)量； 
　　C1――厚(hou)度负偏差； 
　　C2――腐蚀(shi)裕量。 
　　由于-际(ji)生产-压力容器制造商之间的工(gong)艺、设备和加(jia)工(gong)能力存在差异(yi)，使得(de)材料(liao)加(jia)工(gong)减薄率不(bu)-致，这在标注(zhu)-小成形厚度(du)时应注(zhu)意。 
　　3 法兰的选(xuan)用 
　　当(dang)-，对(dui)于管法兰、设备法兰标准我-已建立了-套标准，并(bing)(bing)要求设计(ji)(ji)者采(cai)用标准规格(ge)进行设计(ji)(ji)。为了达(da)到经济合(he)理的(de)目标，有的(de)设计(ji)(ji)标准往(wang)(wang)往(wang)(wang)成(cheng)本较高，并(bing)(bing)且-终达(da)到的(de)-果往(wang)(wang)往(wang)(wang)不(bu)尽人意。查(cha)阅管法兰标准（HG20592、 　　HG20615）和(he)设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)（JB/T 4700-4707）标(biao)(biao)(biao)准(zhun)后(hou)得知(zhi)，在等-、规(gui)格-致的(de)条(tiao)件下，设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)的(de)设(she)计(ji)标(biao)(biao)(biao)准(zhun)远不及螺栓孔-心圆(yuan)直径管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)。从受力情况来分析，设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)的(de)受力力矩比(bi)(bi)管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)小，因而设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)比(bi)(bi)管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)要薄-些。另外，管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)外圆(yuan)较(jiao)大，所以建(jian)议(yi)用(yong)设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)制(zhi)作压(ya)力容(rong)器的(de)筒体(ti)，初学(xue)者(zhe)--采(cai)用(yong)标(biao)(biao)(biao)准(zhun)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)设(she)计(ji)压(ya)力容(rong)器。再(zai)者(zhe)，由(you)于管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)的(de)造-比(bi)(bi)设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)高，如果人手孔设(she)计(ji)项目对(dui)成本的(de)要求较(jiao)宽松，还(hai)是建(jian)议(yi)--使用(yong)方便-捷的(de)管(guan)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)，将设(she)备(bei)(bei)法(fa)(fa)(fa)兰(lan)(lan)(lan)(lan)用(yong)于非标(biao)(biao)(biao)人手孔设(she)计(ji)的(de)部分可以节省-部分成本。 
　　4 压力容(rong)器非径向接(jie)管(guan)角度(du)的选择 
　　在(zai)容(rong)器(qi)设计过(guo)程-，鉴于容(rong)器(qi)-造和(he)制造工(gong)艺方面的(de)要求，有的(de)压力容(rong)器(qi)需要在(zai)筒体上(shang)开椭圆孔(kong)，装配(pei)切向或(huo)斜向的(de)非(fei)径向接管。筒壁上(shang)-旦开孔(kong)，其(qi)强度(du)势-削弱，椭圆孔(kong)附近-易产(chan)生应力集(ji)-的(de)情况，其(qi)峰值应力通-是(shi)容(rong)器(qi)薄膜应力的(de)几(ji)倍。 
　　通(tong)(tong)过(guo)查阅文献发现(xian)，角度(du)越(yue)大的非径(jing)向(xiang)接(jie)管，其应(ying)力集(ji)-系数越(yue)高(gao)。容器的非径(jing)向(xiang)角度(du)达(da)到25°～45°时应(ying)力集(ji)-系数较大。此时可通(tong)(tong)过(guo)打磨焊缝来消除(chu)孔(kong)周围的应(ying)力集(ji)-现(xian)象。建议在设计-接(jie)管非径(jing)向(xiang)角度(du)要(yao)避开25°～45°区间(jian)，并(bing)标明需要(yao)打磨焊缝。 
　　5 焊接(jie)应力的减少 
　　制(zhi)造(zao)压力容(rong)器时应--灌注焊(han)接(jie)与热(re)处理两(liang)道工序(xu)的(de)操(cao)作-。焊(han)接(jie)压力容(rong)器的(de)过程相当(dang)于(yu)把-个不均(jun)匀的(de)容(rong)器局(ju)部加热(re)。加热(re)时，金属材料内部会产(chan)生不均(jun)匀收缩或膨胀(zhang)的(de)现象(xiang)，并(bing)由(you)此(ci)产(chan)生三种峰值及分(fen)布(bu)状(zhuang)态较为复杂的(de)附(fu)加内应力，它们分(fen)别是：①焊(han)接(jie)接(jie)头(tou)因受(shou)热(re)与冷(leng)却速率不-致而(er)引起的(de)的(de)热(re)应力；②全相组(zu)织(zhi)变化产(chan)生的(de)组(zu)织(zhi)应力；③由(you)于(yu)压力容(rong)器自身约束(shu)而(er)产(chan)生的(de)约束(shu)应力。 
　　焊接完毕(bi)后，压(ya)力(li)(li)(li)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的焊缝区-般都存在(zai)残余(yu)应(ying)力(li)(li)(li)。这是由(you)于焊接时(shi)产(chan)生(sheng)(sheng)不均(jun)匀的加热(re)场，使容(rong)(rong)器(qi)(qi)内(nei)应(ying)力(li)(li)(li)达到(dao)材(cai)料金属的屈服-限，造成局部发生(sheng)(sheng)塑-变(bian)形。当温度比(bi)较(jiao)均(jun)匀后，内(nei)应(ying)力(li)(li)(li)残留在(zai)容(rong)(rong)器(qi)(qi)内(nei)部所致。残余(yu)应(ying)力(li)(li)(li)的分布状况(kuang)非-复(fu)杂，为了(le)保-容(rong)(rong)器(qi)(qi)-，需要(yao)结(jie)合焊接应(ying)力(li)(li)(li)产(chan)生(sheng)(sheng)的原理(li)及(ji)时(shi)采取(qu)有-对策来(lai)消(xiao)除焊接应(ying)力(li)(li)(li)。 
　　在(zai)焊接(jie)压力容器(qi)时，设(she)计部(bu)主要采取(qu)以下技术措施来降低和(he)消除(chu)焊接(jie)应力。 
　　在不影响结--能(neng)的(de)条(tiao)件下减小焊缝(feng)长度、减少(shao)焊缝(feng)数量(liang)，并控(kong)制其截面尺寸(cun)。如基于JB1618―75操作规程，在直(zhi)径小于等于2200mm时(shi)，--只(zhi)能(neng)有1条(tiao)焊缝(feng)；直(zhi)径大于2200mm时(shi)，--预留2条(tiao)焊缝(feng)，且要防止焊缝(feng)交叉。焊接(jie)时(shi)，-选择刚度小的(de)接(jie)头形式。另外，可以尝(chang)试反变形法，将传-插入管连(lian)接(jie)方式改为翻边连(lian)接(jie)，但平板只(zhi)能(neng)少(shao)量(liang)翻边，通(tong)过控(kong)制焊缝(feng)的(de)约束(shu)应(ying)力(li)来降低焊接(jie)应(ying)力(li)。 
　　除了在设计上(shang)采取-些减少焊(han)接(jie)(jie)应(ying)(ying)力的方法(fa)(fa)(fa)，还有(you)工艺上(shang)的-些方法(fa)(fa)(fa)，比(bi)如在焊(han)接(jie)(jie)-要(yao)结-钢或焊(han)接(jie)(jie)高强(qiang)度钢时，可以进(jin)行-件整体(ti)焊(han)-预热(re)，将(jiang)-件加热(re)到-定温度后(hou)再焊(han)接(jie)(jie)；焊(han)接(jie)(jie)塑-较-的钢材(cai)时，可以使(shi)用手锤(chui)锤(chui)击焊(han)缝，锤(chui)击要(yao)在焊(han)后(hou)热(re)态(tai)情(qing)况下按-定方向(xiang)进(jin)行，以延(yan)展(zhan)焊(han)缝材(cai)料金属(shu)的塑-，降(jiang)低(di)(di)内应(ying)(ying)力。同时还有(you)-些其他的方法(fa)(fa)(fa)来(lai)降(jiang)低(di)(di)焊(han)接(jie)(jie)应(ying)(ying)力，机械降(jiang)低(di)(di)应(ying)(ying)力处(chu)(chu)理方法(fa)(fa)(fa)，主要(yao)包(bao)括锤(chui)击法(fa)(fa)(fa)和(he)振动法(fa)(fa)(fa)；焊(han)后(hou)热(re)处(chu)(chu)理法(fa)(fa)(fa)，分为整体(ti)和(he)局部热(re)处(chu)(chu)理法(fa)(fa)(fa)。 
　　6 -语 
　　本文从(cong)设(she)(she)计方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)选(xuan)(xuan)择(ze)，-小成型(xing)厚度(du)的(de)(de)标注，法(fa)(fa)兰的(de)(de)选(xuan)(xuan)用，非(fei)径向接(jie)管角度(du)的(de)(de)选(xuan)(xuan)择(ze)，焊接(jie)应力的(de)(de)减少等几个方(fang)面对压力容器设(she)(she)计--见的(de)(de)问题进行了分析，提出了-些-办(ban)法(fa)(fa)和方(fang)法(fa)(fa)，避-相关技术(shu)问题的(de)(de)发生，从(cong)而造成不-要的(de)(de)损失。