压力容器论文例1

一、引言

随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等优点，所以其应用日益广泛。目前对压力容器的检测方法有多种，本文主要介绍无损检测的常用技术如射线、超声、磁粉和渗透及新技术如声发射、磁记忆等。

二、无损检测方法

现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

（一）射线检测

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。

射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。

（二）超声波检测

超声检测（UltrasonicTesting，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。

超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。

该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。

（三）磁粉检测

磁粉检测（MagneticTesting，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。

磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对探伤有影响。

（四）渗透检测

渗透检测（PenetrantTest，PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。

渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。

该方法操作简单成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

（五）声发射检测

声发射（AcousticEmission,AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。

压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

（六）磁记忆检测

磁记忆(Metalmagneticmemory,MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。

压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力---变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。

三、展望

作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤(NDI)，到无损检测(NDT)，再到无损评价(NDE)，并且向自动无损评价(ANDE)和定量无损评价(QNDE)发展。相信在不员的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

参考文献：

[1]魏锋，寿比南等.压力容器检验及无损检测：化学工业出版社，2003.

[2]王自明.无损检测综合知识：机械工业出版社，2005.

[3]沈功田，张万岭等.压力容器无损检测技术综述：无损检测，2004.

压力容器论文例2

中图分类号：TG115 文章编号：1009-2374（2015）23-0027-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015 

1 概述 

在核电厂调试及大修过程中，反应堆上部堆内构件吊装、反应堆下部堆内构件吊装及反应堆压力容器顶盖吊装是核岛最重要的设备吊装作业，风险大，要求高，并且占据着主线时间，对核电厂的安全性和经济性有着至关重要的影响。在进行上下部堆内构件及反应堆压力容器顶盖吊装作业时，设备的精确定位和导向主要依靠导向柱来保证。三门核电1号机组作为全球首台AP1000，其反应堆压力容器配备有2根导向柱，用于在安装、调试和大修期间来导向反应堆压力容器顶盖和上、下部堆内构件的吊装。现有导向柱每根长4420mm，有效导向高度为4004.5mm，在吊装反应堆压力容器顶盖时可以完全满足导向要求，但在吊装上、下部堆内构件时长度不足，无法进行精确导向。 

首炉装料前的吊装操作过程中，此问题带来的不利影响不是十分明显，因为此时安装、调试人员可直接在换料水池底部观察确认堆内构件吊装的对中情况，在人工定位之后将堆内构件下降到压力容器内，当堆内构件下降到合适高度后，再由导向柱提供导向。而换料大修期间，堆内构件吊装时换料水池充满屏蔽水，吊装指挥无法进入换料水池底部，此时堆内构件在进入压力容器前就需要导向柱进行导向。在换料大修期间的上部堆内部件吊出过程中，当上部堆内构件堆芯上板吊离反应堆压力容器筒体法兰面约100mm时，需要检查堆芯上板是否带出控制棒组件。如果控制棒组件被带出，则需先将上部堆内构件回装到位，对问题进行处理后重新起吊上部堆内构件。现有导向柱高度不能满足此操作要求。

 

吊出下部堆内构件时，由于下部堆内构件高度较高，吊出和吊入压力容器过程中，现有导向柱高度不能满足下部堆内构件吊装操作的导向要求。 

另外，受到反应堆压力容器顶盖自身结构的限制，当顶盖在反应堆压力容器上时或在吊离/吊装至反应堆压力容器时，导向柱的高度不能超过5278.9mm。 

因此，需要通过优化导向柱解决以下两个问题：问题一：上、下部堆内构件吊装过程中的导向柱导向高度不足的问题；问题二：在保证上、下部堆内构件吊装时导向柱的导向高度满足要求的前提下，确保导向柱在反应堆压力容器顶盖吊装过程中不超过顶盖对导向柱的高度限值要求。 

2 优化方案一：配置长、短两套导向柱 

此优化方案配置的长、短导向柱有效导向高度分别为9100mm和4150mm。 

在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件吊装时使用短导向柱。当需要从压力容器内吊出下部堆内构件时，先降低系统水位至反应堆压力容器筒体法兰面以下，然后拆除短导向柱，再安装长导向柱，最后升水位进行下部堆内构件的吊出操作；在回装过程中，当下部堆内构件回装完成后，将系统水位降低至反应堆压力容器筒体法兰面以下，然后拆除长导向柱，再安装短导向柱，最后升水位进行后续操作。 

3 优化方案二：配置一套可拆分式导向柱 

此优化方案配置的一套导向柱，每根导向柱可以拆分为2段，按安装位置从下到上分为短导向柱和延伸导向柱。短导向柱的有效导向高度为4150mm，延伸导向柱的有效导向高度为4950mm，两段导向柱连接后总有效导向高度为9100mm。预计加上安装段与锥形头段的短导向柱长为4565mm，短导向柱和延伸导向柱连接后总长9515mm。在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件吊装时使用短导向柱，并在短导向柱顶部安装锥形头。当需要吊出下部堆内构件时，在不降水位的情况下，操作人员借助装卸料机或堆腔辅助平台进行操作，拆除短导向柱顶部的锥形头，将延伸导向柱安装在短导向柱顶端，再吊出下部堆内构件；待下部堆内构件回装完成后，拆除延伸导向柱并安装短导向柱顶部的锥形头以进行后续操作。 

4 两种优化方案的比较 

无论采用上述方案中的哪种，在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件的吊装过程中都是使用短导向柱进行导向，两者的工艺流程也都一致。但是，当进行下部堆内构件吊装作业时，两者的工艺流程就产生了较大的差别，从而在占用大修主线时间的长短、人员接受的辐射剂量的多少等方面均有较大的不同。 

4.1 占用大修主线时间对比 

下部堆内构件的吊装占用大修主线时间，因此吊装下部堆内构件时，更换导向柱占用着大修主线时间。方案一占用大修主线时间包括为长短导向柱更换增加必要辐射防护措施的时间（约1小时）、降和升换料水池7.6m水位的时间（约3.92小时）以及长短导向柱的两次更换操作时间（约10.5小时），总计约15.42小时；方案二占用大修主线时间包括短导向柱顶端锥形头拆装时间（约1小时）和装拆延伸导向柱时间（约4小时），总计约5小时。 

由此可见，采用方案二比采用方案一每次大修可节省主线时间10.42小时，具有更好的经济性。 

4.2 操作人员受到的辐射剂量对比 

方案一：拆除短导向柱时需要4名操作人员站在换料水池底部工作3小时，人员总辐射剂量为0.6mSv；导向柱安装时需要6名操作人员站在换料水池底部工作2.25小时，人员总辐射剂量为0.675mSv。大修期间要进行两次导向柱的更换操作，正常情况下采用方案一时操作人员接受的总辐射剂量为2.55mSv。 

方案二：拆装短导向柱锥形头需要4名操作人员站在装卸料机人员通道工作1小时，人员辐射剂量为0.10mSv；将延伸导向柱安装到短导向柱顶端需要4名操作人员站在装卸料机或堆腔辅助平台工作2小时，人员辐射剂量为0.2mSv。正常情况下采用方案二操作人员接受的总辐射剂量为0.6mSv。通过对比可知，采用方案二时，操作人员受到的总辐射剂量比采用方案一要少约1.95mSv。 

4.3 导向柱更换操作对比 

采用方案一时，每次更换导向柱的主要操作步骤如下：（1）安装导向柱吊耳；（2）将手拉葫芦联接到环吊副钩上，测力计悬挂在手拉葫芦吊钩上，将导向柱吊耳与测力计连接；（3）提升手拉葫芦，保持合适的提升力，拆除导向柱；（4）利用环吊将导向柱吊至135′平台并倾翻至水平状态储存；（5）清洗检查过渡套螺纹，涂抹润滑脂，对新的O型密封环涂抹润滑脂，清洗导向柱安装孔，并目视检查其螺纹，不得有损伤；（6）将手拉葫芦联接至所需更换的导向柱上，提升环吊副钩将导向柱吊从水平状态倾翻至垂直状态；（7）将导向柱吊装至安装孔位置，对中后安装导向柱；（8）拆除手拉葫芦、测力计等工具。 

方案二的操作分为以下步骤：（1）拆除短导向柱的锥形头，将专用工具联接到环吊副钩上并就位至短导向柱顶端，操作专用工具拆除锥形头并吊至135′平台储存；（2）将导向柱吊耳旋入延伸导向柱吊装孔，拆下专用工具，将手拉葫芦环吊副钩连接，将测力计悬挂在手拉葫芦吊钩上，将导向柱吊耳与测力计连接；（3）操作环吊副钩，将延伸导向柱翻转至竖直状态，并移动至压力容器短导向柱安装孔正上方。下降导向柱，当下端进入短导向柱顶部后要特别小心，当延伸导向柱底部接触到短导向柱顶部后（测力计读数开始降低），停止下降；（4）将导向柱拆装把手插入导向柱插孔，手动下压延伸导向柱到位，旋转把手使延伸导向柱与导向柱啮合；（5）拆除手拉葫芦、测力计等工具。 

对比两种方案，方案一工作较为简单，但工作步骤多，工作量较大，花费时间和人力较多；方案二工作步骤较少，花费的时间和人力较少，涉及水下操作，对操作人员技能要求较高，操作难度相对较大，但可以通过加强培训来提高人员的工作技能。 

4.4 导向柱运输安装对比 

根据目前工程实际，三门核电1号机组在大型设备（蒸汽发生器、反应堆压力容器、稳压器等）吊装完成以后已经将反应堆厂房穹顶安装就位并焊接完成，屏蔽墙浇筑完成。因此，更换的导向柱需要通过附属厂房吊装口和设备闸门运输至反应堆厂房换料水池。 

压力容器论文例3

从广义上讲，凡盛装有压力介质的容器即为压力容器，也就是说，凡承受流体介质压力的密闭设备均可称为压力容器。压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒、污染环境等灾难性事故，所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。

检验是压力容器安全管理的重要环节。压力容器检验的目的就是防止压力容器发生失效事故，特别是预防危害最严重的破裂事故发生。因此，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

一、各种无损检测方法的特点和选用原则

无损检测在承压设备上应用时，主要有以下四个特点：

(一)无损检测应与破坏性检测相结合。无损检测的最大特点是在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，具有一般检测所无可比拟的优越性。但是无损检测技术自身还有局限性，不能代替破坏性检测。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。

(二)正确选用实施无损检测的时间。在进行承压设备无损检测时，应根据检测目的，结合设备工况、材质和制造工艺的特点，正确选用无损检测实施时间。例如，锻件的超声波探伤，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前。

(三)正确选用最适当的无损检测方法。对于承压设备进行无损检测时，由于各种检测方法都具有一定的特点，不能适用于所有工件和所有缺陷，应根据实际情况，灵活地选择最合适的无损检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延展方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。

(四)综合应用各种无损检测方法。在无损检测中，任何一种无损检测方法都不是万能的。因此，在无损检测中，应尽可能多采用几种检测方法，互相取长补短，取得更多的缺陷信息，从而对实际情况有更清晰的了解。例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准；而射线对缺陷的定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果可靠准确。

各种无损检测方法都具有一定的特点和局限性，《承压设备无损检测》对无损检测方法的应用提出了一些原则性要求。

应在遵循承压设备安全技术法规和相关产品标准及有关技术文件和图样规定的基础上，根据承压设备结构、材质、制造方法、介质、使用条件和失效模式，选择最合适的无损检测方法。

射线和超声检测适用于检测承压设备的内部缺陷；磁粉检测适用于检测铁磁性材料制承压设备表面和近表面缺陷；渗透检侧适用于检测非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备表面开口缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷。

凡铁磁性材料制作的承压设备和零部件，应采用磁粉检测方法检测表面或近表面缺陷，确因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗透检测。

当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应符合各自的合格级别；如采用同种检测方法的不同检测工艺进行检测，当检测结果不一致时，应以危险度大的评定级别为准。

重要承压设备对接焊接接头应尽量采用x射线源进行透照检测。确因厚度、几何尺寸或工作场地所限无法采用x射线源时，也可采用r源进行射线透照。此时应尽可能采用高梯度噪声比(TI或T2)胶片：但对于抗拉强度大于540MPa的高强度材料对接焊接接头则必须采用高梯度噪声比的胶片。

二、压力容器制造过程中的无损检测

压力容器制造过程中的无损检测主要是控制容器焊接质量。

(一)射线检测

射线检测方法适用于压力容器壳体或接管对接焊缝内部缺陷的检测，一般x射线探伤机适于检测的钢厚度小于等于80mm，lr-192检测厚度范围为20～100mm，co—60检测厚度为40～200mm。

(二)表面检测

磁粉或渗透方法通常用于压力容器制造时钢板坡口、角焊缝和对接焊缝的表面检测，也用于大型锻件等机加工后的表面检测。

(三)超声波检测

超声检测法适用于厚度大于6mm的压力容器壳体或大口径接管与壳体的对接焊缝内部缺陷的检测。

三、在用压力容器的无损检测

在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。

(一)表面检测

表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，非铁磁性材料采用渗透法检测。

(二)超声检测

超声检测法主要用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹。超声法也用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。由于超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，而且与射线相比对人无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。

(三)射线检测

x射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，对于人不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素进行Y射线照相。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。

(四)涡流检测

对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。

(五)磁记忆检测

磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。通常采用磁记忆检测仪器对压力容器焊缝进行快速扫查，以发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

(六)红外检测

许多高温压力容器内部有一层珍珠岩等保温材料，以使压力容器壳体的温度低于材料的允许使用温度，如果内部保温层出现裂纹或部分脱落，则会使压力容器壳体超温运行而导致热损伤。采用常规红外熟成像技术可以很容易发现压力容器壳体的局部超温现象。压力容器上的高应力集中部位在经大量疲劳载荷后，如出现早期疲劳损伤，会出现热斑迹图象。压力容器壳体上疲劳热斑迹的红外热成像检测可以及早发现压力容器壳体上存在的薄弱部位，为以后的重点检测提供依据。

参考文献：

[1]强天鹏主编，压力容器检验，2005

[2]美国ASME锅炉压力容器规范第v卷中国石油设备工业协会译

压力容器论文例4

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0396-01

1、引言

压力容器在高温高压环境中工作比较常见，压力容易承受不同种类或不同强度的载荷的过程中，当局部或整体超过了载荷的临界值，容易导致压力容器出现失稳，突然失去其几何形状。而载荷分布部位不同、载荷的大小不同会造成失稳后的几何形状的不同。压力容器的失稳又可以称为屈曲，此类失稳的原因不是结构的强度不足。论文结合笔者的工作所得，将从压力容器稳定性的计算方法着手，并结合具体的工程实例来进行压力容器的稳定性分析。限于笔者学术研究的水平，文中的内容存在不足，恳请专业人士批评指正。

2、压力容器的稳定性的计算

压力容器中的稳定性的计算式以简单的结构为模型的，如圆筒、外牙球壳、压杆等，以圆筒临界外压为例，求取；临界载荷：

P=hE/（R0（n2-1）[1+nl/（3.14R0）2]2）+0.73E（h/2R0）3X[（2n2-1-u）/[（1+ nl/（3.14R0）2）+（n2-1）]

其中，p为临界外压力，单位为MPa；h为圆筒的有效厚度，单位为毫米；R0为圆筒的外半径，单位为毫米；E外材料弹性模量，单位为MPa；u为泊松比；l为圆筒的长度，单位为毫米，；n为圆筒屈曲时形成的波形数目。由于压力容器的形状不同，所采用的容器设计的规范也有不同的推荐方法，但大多是以此类的计算方法为基础进行推导的。对于圆筒或球壳以外的结构，可以采用类似于球壳或圆筒的计算方式来进行，但存在一定的误差。因而在压力容器的稳定性的分析过程中，可以对结构加以限制，取得合适的安全系数。

3、结构有限元分析

压力容器稳定性分析大多需要有限元的支持，因而在结构的有限元模型建立时需要注意几个方面的内容：其一，有限元模型建立时要注意一些问题，如在分析区域建立模型，要根据实际的情况，对压力容器是否存在外压来计算长度；压力容器的结构是否对称，由于失稳是从对称结构向非对称结构变化的过程，因而需要特别注意；对于对称结构施加对称的负载，这样可以在非线性分析时得到屈曲解，但负载的力需要根据屈曲模态进行分析。其二，有限元模型建立的过程，一般以壳单元shell63为基础进行构建，约束为环向位移，筒体一段约束为轴向位移，在外表面施加压力，建立完整模型。

4、压力容器的稳定性分析

压力容器的稳定性分析是以有限元软件分析方法为基础的，从理论上解释，不同形状的压力容器，受到不同的载荷都可以用有限元软件进行载荷的解析，以Ansys软件为基础的研究最为普遍，其分析一般包含非线性屈曲分析和特征值屈曲分析

4.1 非线性屈曲分析

非线性屈曲的分析的精度比较高，在实际的工程应用中非常广泛，并且此类稳定性评估的精度要高于特征值屈曲分析。在分析时，采用一种逐步递增的非线性静力分析来对压力容器的结构求不稳定的临界载荷。非线性屈曲分析可以对扰动、初始缺陷等特征进行分析。其中初始缺陷对压力容器的结构的临界载荷的影响非常大，由于实际的制造加工和理论图纸设计的形状是存在区别的。因而在制造中，要对壳体或圆筒的圆度等进行规定。在进行压力容器的非线性屈曲分析一般遵循以下的步骤：

（1）求取压力容器结构的特征屈曲模态和特征值屈曲载荷，在此过程中首先要用到特征值屈曲分析法。

（2）在分析特征值屈曲模态时，将初始缺陷与之等同，其中规定变形量，将压力容器的制造加工中的最大误差设置为最大的变形量，最大的载荷为特征值屈曲载荷的1.2倍，在理论计算中，将材料设置为理想的弹塑性材料模型，加载的方式为弧长法。

（3）横坐标的选择过程中以最大的位移点与之对应，而将载荷作为纵坐标，绘制出位移-载荷的曲线图。

（4）在确定极限载荷时，采用两倍弹性斜率法，如下图1所示。

非线性屈曲分析法的好处是可以对任意的结构形状进行极限载荷求解，具有广泛性。压力容器在进行稳定性的分析时，长以安全系数来衡量结构的安全稳定性，在进行强度规定时，许用载荷不能超过极限载荷的2/3，也就是所谓的安全系数要大于1.5。精度与计算方法密切相关的，而将安全系数量化，可以反映压力容器的稳定性。

4.2 特征值屈曲分析

与非线性屈曲分析不同，特征屈曲分析是线性分析方式，对于预测理论屈曲强度具有较好的作用，但是针对一个理想的弹性结构而言的。例如，在计算外压圆筒的特征屈曲分析时，需要和米西斯公式结果相当，而分析压杆的稳定性时，计算特征值屈曲需要与欧拉解相当。特征值屈曲分析对于线性的情况比较实用，但是对许多结构不是线性的或初始缺陷的，其弹性屈曲强度处的分析精确度并不高。一般特征值屈曲分析的结果并没有非线性屈曲分析的精度高，特征值屈曲分析得出非保守结果的可能性较大，在实际的工程案例中应用并不广泛，下图2为结构屈曲过程的示意图。

5、工程应用分析

在某工程的夹套压力容器的分析中，夹套内的理论压力为0.5MPa，在其一端1430mm处有一内径为1185mm，厚度为35mm的接管，其外伸的长度为880mm。在经过线性屈曲分析（特征值屈曲分析）时，得到的临界载荷为3.47MPa；但经过非线性屈曲分析后得到的临界载荷为1.87MPa，其许用的外压力为0.86MPa，因而在设备的稳定性分析中，可以认为设备是安全的。

6、结束语

压力容器在日常的生活中比较常见，也是社会运转不可或缺的设备之一，但是压力容器往往因而高温高压工作的原因，出现失稳的情况，带来了一定的安全隐患，一旦发生较大的事故，将带来恶劣的影响。因而分析压力容器的失稳情况，并针对性的加以载荷的预测和分析，可以为减少此类事故打下较好的基础。论文中的压力容器的失稳以有限元分析为基础，但是有限元在实际的操作中会因为容器的不规则形状和载荷分布的不稳定型，精确性有待进一步的提高。

参考文献

[1]4732-1995，钢制压力容器-分析设计标准标准释义[S].

[2]4732-1995，钢制压力容器-分析设计标准[S].

压力容器论文例5

一、引言

压力容器已经广泛应用于各行各业，其技术参数的进步将会进一步提升该行业的科技含量，因此为了推动我国压力容器的快速发展，由于我国一些尖端行业使用的压力容器更多采用的是进口设备，这显然不利于我国知识科技的进步，因此提升我国压力容器的设计水平就成了当前最为迫切的需求之一。早在上个世纪七十年代我国工业领域就已经充分意识到应用力学理论对改进压力容器设计，提升压力容器设计水平方面的重要性，并经过近四十年的努力和发展滞后，我国的压力容器设计方法方面取得了重要的成绩和巨大的进步，下面就结合具体的案例来分析我国压力容器设计方法的进步。

二、基于案例的压力容器设计方法进步的分析

（一）圆柱壳大开孔接管应力设计方法进步的分析

如果一个圆柱壳开孔接管同时受到多种载荷作用时，再加上支管和主壳连接的部位如果出现了几何结构的不连贯的问题之后，而且相贯的区域又产生了应力集中问题，如果产生了设备损坏，那么这写部位就会造成严重的灾害性书，所以需要解决这种圆柱壳开孔接管在多种载荷作用下的安全稳定性的问题，这同样也是提升压力容器设计进步的重要方法。欧美等国家针对这个问题的解决主要采用的是压力面积法，但是这些方法主要合适于小开孔的压力容器，同时还要受到压力容器内部压力空旷的情况下才能够起到效果，而我国采用的等面积补强法其效果和欧美的这些国家设计具有一定的相通性，并没有从技术上取得重大突破，不过在当前应力力学理论的发展下，已经开始从大开孔率下的薄壳理论解进行解决这个压力容器设计的隐患。

事实上我国经过很多专家多年的努力，已经在薄壳理论解方面已经取得了重要的突破，主要体现在，圆柱薄壳方程采用了修正的Morley 方程，经过修正的Morley 方程能够有效的对开孔问题进行相对准确的求解，这要比之前采用的相对简化的扁壳方程求解的准确性要高很多，同时也能够提升设计的精度。通过修正的Morley 方程对开孔问题的求解精度已经达到了O（T/R）量级。另一方面，因为精确性的连续性的条件和复杂的精确方程通过基于修正的Morley 方程克服了很多数学上的难题，这造成了无论是在三维有限的元解上，还是在近年的国际发表的实验结果，对于该理论的可靠性都进行相对全面的证明。最后通过薄壳理论解还能够得到内压和全部的外载进行统一的分量理论解，并且这个适用范围在这个理论解的支持下变得更加广阔。

（二）管壳式换热器管板压力容器设计方法的进步分析

在压力容器设计方法中，其中管壳式换热器的结构是非常复杂的环节，壳体以及管箱和换热管等都是构成管壳式换热器的基本元件，由于管壳式换热器在压力容器中能够承受绝大多数的压力，所以针对管壳式换热器管板的设计就显得非常重要。这主要原因主要包括了三个方面，其一是管板中间本身会开很多孔洞，并且会和换热管进行焊接，管板和壳体之间也会相焊接，管板和管箱也会进行焊接，某些地方则使用紧固件进行紧固。其二就是壳程和管箱内部所转载的流体介质会进行热交换，但是这两种流体介质都存在着明显的差别，主要体现在温度和压力方面。其三就是法兰的预紧力以及温差荷载和压差荷载等方面都会同时作用在管板上，这都说明了管壳式换热器管板的设计的重要性。在具体设计管壳式换热器管板压力容器中，要根据压力容器的相关结构和基本元件的构造进行合理的设计运用，一般从以下几个方面考虑：

1.可以将换热管看成了多个元件构成的弹性体系结构，采用相应的应力学理论对换热管进行分析，并对队形的元件在实际的工作状况下的荷载问题进行综合性考虑，确保了对影响因素的全面计算，从而有助于提升换热管的高效工作。

2.在计算当量板的削弱系数时，每个基本管板的单元都会包含几个六角形的孔板，有的则是正方形的孔板，这些还包括了管孔中的圆柱壳以及连接两者之间的圆环结构，这个模型有效优化了孔板的单元模型，因此能够更加合理的获得当量板的弹性系数。

三、进一步推动我国压力容器设计方法进步的建议

（一）以科学的观念来分析国际通行标准

对于国外通行的压力容器设计规范标准，对于我国科技专家们而言，不是一味的照搬照收，而是采用合理使用，科学使用的态度，不能够迷信，应该在搞清楚其基本的含义和数学力学模型，然后在按照公认的基本力学原理和概念进行分析，充分汲取国外通行标准的科学性内容，对于一些不合理的内容则不需要全盘照收，这显然是一种不够科学的实验精神。

（二）加强自主创新能力

要在压力容器设计方法上要进一步增强自主知识产权的工作，因为压力容器在应用物理方面的重要性不言而喻，能够广泛的应用于各个行业中，因此我国有必要具备自主研发压力容器的能力，因此理论、实践和工程这三位一体的工作必不可少，没有严谨的理论基础，就不可能获得开创性的科研成果，没有严谨的实验自然就不能够判定压力容器设计的正确性，这三者之间是相辅相成的，是加强自主研发的源头活水。

四、总结

当前国际上能够设计非常合理且功能强劲的压力容器的国家并不多，我国经过数十年的努力在一些关键技术上已经拥有了一定的知识产权和设计制造能力，但是和国外的差距也非常明显，因此作为压力容器设计人员和研究人员，应该积极探索更加科学合理的设计方法和理论，从而提升我国压力容器的设计水平。

参考文献

[1]李兆锋；江楠；；基于有限元法对带接管压力容器的可靠性分析[J]；石油化工设备；2011年01期

[2]高峰；；压力容器的常规设计和分析设计[J]；科技致富向导；2012年21期

压力容器论文例6

中图分类号：TM41 文献标识码：A

一、引言

由于变压器油中微水含量及氢气、乙炔气含量影响变压器油的电气及理化性能，对变压器的正常运行起着负面影响，克拉玛依油厂采取了脱水脱气工艺对微量水、氢气及乙炔气进行脱除。本文主要介绍了脱水脱气工艺的工艺过程及工艺条件，通过分析数据说明了脱水脱气工艺的可靠及稳定性

变压器油主要用于变压器、电抗器、互感器、油开关等充油电气设备中，起到绝缘和散热冷却等作用。水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害。首先，水分会降低油品的击穿电压，当油中含水量为0.01%时，击穿电压约15KV，当水含量增加到0.03%时，击穿电压降到6KV左右。同时水分对介质损耗因数也有明显的影响，随油品水含量增加，介质损耗因数增加。当油中水含量为0.02%时，介质损耗因数约0.01，当油中水含量增加5倍即0.1%时，介质损耗因数会增至为0.021。此外水分还会促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的品质，增加油的吸潮性，对油的氧化起促进作用。一般认为受潮的油比干燥的油老化速度要快2～4倍。

变压器油在生产加工过程中就含有一定量水分，石油产品成本有一定程度吸水性，在包装运输和储存管理过程中，如果管理不妥会从大气中或与水接触时，溶解和混入一部分水，变压器油的吸水能力与其组成以及所处温度环境有关，一般来说，在20℃时变压器油溶解水能力约40μg/g，通过工业脱水装置可使变压器油含水量降到10μg/g以下，油品的吸潮性随空气相对湿度和油温呈线性增加。不同化学组成的油品，其吸水性可相差数十个μg/g，油中芳烃含量越多，相对说来油品的吸潮性越高，油内存在某些极性分子也能增加油品的吸潮性。

一般变压器油并不含乙炔等气体，但有的生产厂大气污染较重，大气中含有乙炔等气体，难免溶解在变压器油中，由于变压器油在装入变压器之前都要进行真空脱气，一般可以达到装变压器的要求。

为了控制变压器油的微水及气体含量，避免变压器油的电气及理化性能受到影响，克拉玛依油厂实施了变压器油脱水脱气工艺。

二、变压器油脱水脱油工艺过程

1.工艺流程

变压器油原料油进入容-1，进行第一次循环：容-1变压器油经换热及脱气脱水后，进入容-2，循环结束后，容-1中的变压器油脱气脱水后全部进入容-2；进入第二次循环：容-2油经换热及脱气脱水后全部进入容-1，第二次循环结束。全部过程历时48小时。

2.工艺条件

在变压器油整个脱气脱水过程中，采取了氮气密封系统，以避免大气中的水份、氧气及其他杂质进入油中，具体条件如下：

2.1氮气密封系统的投用：在整个脱水脱气过程中，氮气密封可以很好的防止水份、氧气和其它杂质的侵入，保证脱气脱水的效果。系统氮气进入脱气脱水装置后，由压力表测其压力，通过减压阀降至0.16MPa后，氮气通过压力调节阀进入容-1（或容-2），压力设定为0.015kg/cm2。当进油时，空气被压缩，压力升高，当压力大于0.02 kg/cm2时，压力调节阀自动开启，氮气外放卸压，压力低于0.02 kg/cm2时自动关闭。容-1和容-2氮气密封系统互为备用。

2.2油品的升温：当变压器油原料从罐区被输到容-1，控制油位液面在油罐上半部时，停止进油，关闭相应阀门并准备升温循环脱水。打开净油机的循环阀门及油出口阀门，启动净油机的给油泵。变压器油原料自净油机流入换热器，与壳程中的热水换热升温，换热后，油品进入容-1（或容-2）。当容-1的温度指示为55℃时，开启净油机的加热系统，准备恒温脱水。

2.3恒温脱水：恒温脱水时，净油机严格按照《TORP―Ⅵ―6型净油机使用说明书》操作。主要技术参数为：流量6吨/小时，运行温度控制在55±2℃，工作真空度控制10Pa至50Pa，当净油机主要技术参数到位12小时后，从容-1（容-2）中部取样分析，先测含水，指标要求为低于10ppm，含水分析合格后再测其它指标，含气≤1%，清洁度NAS≤6%，介损≤0.002，击穿电压≥60KV，分析合格后停止脱水。

2.4贮输：容-1（或容-2）分析合格后，可以用鹤管直接装车或贮存在容-1（或容-2）中，本系统已经预留了密闭装车氮气线。

2.5其它：经计算，处理一批油约需要48小时，处理能力为6000-7000吨/年。

3.工艺参数

变压器原料实验油量： 50吨

脱水机控制温度： 55±2℃

真空度： 脱水机两级真空全开，真空度控制在10-50Pa之间。

4.取样要求

4.1容-1循环前各点取样一次。

4.2真空泵开启后每6小时取样一次，由化验室取样进行微水及气体分析。

三、实验分析数据

分析结果可知，目标气体：氢气和乙炔气实验结束后都未检测出，从相关数据中可以看出，微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

随着脱气脱水的进行，目标气体：氢气和乙炔气含量都为未检测出，可以看出微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

四、问题与结论

1.油品中的微量水与油品保存环境有很大的关系，如环境温度、湿度、是否敞口、是否氮气保护等。

2.从分析数据得知，真空脱气对CO2、CH4、C2H6气体的脱出，有效果，不明显。

3.从分析数据可以得出，真空脱气对目标气体的脱出有明显的效果，例如：H2、C2H4、微水。

4.从两次实验结果看，目的物质都能达到目的要求，两次实验重复性较好。

5.克拉玛依油厂普通变压器油中不含有乙炔气和氢气，真空脱气脱水可以达到实验目的。

6.通过脱气脱水实验，证明通过生产厂的脱气脱水工艺的应用及氮封液袋包装可以实现客户现场装油的目标。

参考文献：

[1] 蓝毓俊,姜益民,凌颖洁.大型变压器油流带电现象的分析和处理[A]. 加入WTO和中国科技与可持续发展――挑战与机遇、责任和对策（上册）[C]. 2002

[2] 大型变压器油带电倾向性检测方案及检测仪器[A]. 湖北省电机工程学会电厂化学专委会2007年学术年会论文集[C]. 2007

[3] 马卫平,李绍英,程方晓,朴真三,孙天利,刘贤忠,姚丽丽.微生物对大型变压器油介损影响的研究[A]. 新世纪 新机遇 新挑战――知识创新和高新技术产业发展（下册）[C]. 2001

压力容器论文例7

中图分类号TH490 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）83-0095-01

0 引言

为了推动我国压力容器的快速发展，提高我国自行设计压力容器的技术水平，我国工业领域在上个世纪70年代意识到应用力学理论对于压力容器设计的重要价值，并开始着手做相关方面的工作。经历将近40年的努力之后，我国在压力容器设计方面取得了显著的成绩和巨大的进步。

1 基于真实案例的压力容器设计方法进步分析

1.1 圆柱壳大开孔接管应力分析设计方法的进步性

在多种荷载共同作用于圆柱壳开孔接管时，又因支管与主壳相互连接的部位几何结构不连续，相贯区域产生应力集中。一旦设备发生破坏，则这些部位就成为灾害性事故的原发部位。所以迫切需要借助相关科学理论来分析圆柱壳开孔接管的应力情况。以此为基础来实现对压力容器的合理设计，才能确保压力容器安全有效地运行。不论是欧洲采用的“压力面积法”还是我国采用的“等面积补强法”，均只适用于较小开孔率且容器受内压空旷的情形下。目前在数学和应用力学理论方面需要解决的问题便是寻找大开孔率下的薄壳理论解。

经过专家多年的不懈努力，我国在薄壳理论解方面获得了相对于前人的重大突破。其表现为：首先圆柱薄壳方程采用经过修正之后的Morley方程，放弃了以往采用的简化扁壳方程。经过修正的Morley方程不仅能够有效对开孔问题进行求解，还能够保证较高的精度[1]，该解的精度提高到了薄壳理论的精度O（T/R）量级。其次以往因为精确连续条件以及复杂精确方程而导致的诸多数学难题得到了有效的克服，获得了外载和内压作用下的圆柱壳开孔接管的薄壳理论解。无论是三维有限元解，还是近年来在国际上发表的相关试验结果，均对该理论解的高度可靠性进行了有力证明。最后得到内压以及全部外载分量统一的理论解，并且该理论解的适用范围提高到[2]。

1.2 管壳式换热器管板设计方法的进步性

管壳式换热器结构比较复杂，其构成元件包括壳体、管箱、换热管、管板、垫片、螺栓以及法兰等。管板设计的科学与合理，是至关重要的。管板承受复杂荷载，主要因为：1）管板中间开着许多管孔，并与换热管焊接；管板与壳体相焊接；管板与管箱通过紧固件或者焊接的方式连接起来[3]。2）壳程和管箱内装载的流体介质进行着热交换，这两种流体介质不论是在温度方面还是在压力方面均有很大差异。3）法兰预紧力、温差荷载以及压差荷载也同时作用于管板上面。

我国专家经过大量计算工作，最终获得了管壳式换热器管板计算公式，该公式不仅比较符合实际结构的受力情况，而且在理论方面也相对严格。经过多年的工程实践证明，相对于国际上通用的美国列管式换热器制造商协会确定的（TEMA）公式，我国的计算公式在安全性、科学性与合理性上，均具有显著的优势，能够在很大程度上减薄大直径、中低压管板的设计厚度。

该公式的基本特点如下：首先把换热器看作多种元件构成的弹性体系，采用应用力学理论对其进行分析，对相应元件在实际操作工况情况下和对管板实际作用情况下的荷载情形进行了综合考虑。其次，在计算当量板的削弱系数时，每个管板单元不仅包含边界为六角形（或正方形）的孔板，还包括管孔中的圆柱壳以及连接二者的圆环。这个模型大大改善了孔板单元模型，可以详细计算管子对管板的加强作用与管孔对管板的削弱作用，从而得到合理的当量板弹性常数[4]。

2 推动我国压力容器设计保持快速发展的若干想法和建议

2.1 以科学的态度对待国外标准规范

对于国外标准规范中的设计方法，我们的态度是学习、研究，但不迷信。先搞清楚其基本的意义，力学模型。然后按照基本的力学原理与概念进行分析，对合理的加以吸收，不合理的加以摒弃。

2.2 自主创新研究必须依靠理论研究、实验工作与工程实际的结合

要在压力容器设计、规范方面做些具有我国自主知识产权的工作-理论、实验、工程三者缺一不可。没有轧实的理论研究，不可能有开创性成果。没有实验，就无从判断其正确性。科研成果必须来源于实践、又服务于工程实际否则就成为无源之水、无本之木。

3 结论

压力容器应用在国民经济的各行各业，在其领域占有十分重要的地位。作为一名压力容器研究和设计人员，应积极研究和探索更科学、更合理的设计理论和方法。从而提高我国压力容的设计水平，推动国民的经济发展。

参考文献

[1]刘健.美国AASHTO LRFD公路桥梁设计规范历史和现状[J].公路交通科技（应用技术版），2010(11)：58-59.

压力容器论文例8

中图分类号：TQ053 文章编号：1009-2374（2016）34-0097-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.048

近年来，压力容器已被应用到国民生产的各个领域，我们在日常生产、生活中也经常见到压力容器，由于压力容器中通常承载着高温、高压物质，稍有不慎就有可能引发爆炸危险，因此国家对压力容器的安全性要求更高，为此国家还专门出台了《特种设备安全法》。作为一名压力容器安全检验人员，应认真学习《特种设备安全法》，严格按相关法律、法规作业，贯彻落实好安全技术规范，掌握压力容器的检验方法，及时归纳总结日常压力容器检验中发现的问题。

1 压力容器监督检验中的常见问题

1.1 封头的无损检测及监检问题

封头是压力容器的一个重要部件，它通常需承受很大压力，封头的实际工作情况与压力容器的安全性密切相连。在对压力容器进行监督检验作业时，我们经常会发现封头问题。如多台封头共用一份监检证，对单个封头实际检验情况无从知晓；封头拼接无损检测是由压力容器制造单位完成的还是封头制造单位完成的；封头厚度不达标等。根据国家相关质检文件，应在封头加工具体委托协议中写明封头拼接焊缝检测问题，确定清楚具体负责方。依据GB 150-2011规定，对于凸形封头上的所有接头，必须进行相关检测，特别是采用先拼板再成形工艺的封头，必须确保合格后再使用。封头成形后的厚度大小应比设计图样中规定的最小成形厚度大，在检测封头厚度时，应重点检测那些易出现工艺减薄的薄弱部位，如封头顶部与封头过渡转角部位，此外还应做好封头直边部位平整光滑度的检测。

1.2 奥氏体不锈钢磁性问题

奥氏体不锈钢本隶属非磁性物体，但很多时候我们发现压力容器中，奥氏体不锈钢成“磁性”显示。如在实际监督检验中，用相同批号奥氏体钢板制成的压力容器，其封头实际显示通常成磁性，而筒体显示不带磁性。是什么原因让奥氏体不锈钢呈现磁性呢？我们大致总结了两点原因：（1）存在部分残余铁素体，这些铁素体的影响；（2）制造加工压力容器时，部分奥氏体逐步转变为马氏体，造成奥氏体不锈钢呈现磁性。

1.3 区别焊缝与焊接接头问题

在制造与检验压力容器时，常见的两个名词就是焊缝与焊接接头，对此检验员必须准确掌握二者的区分，严禁犯概念性错误。

我们把焊件进行焊接后留下的结合部分陈为焊缝，对接焊缝、角焊缝、端接焊缝以及槽焊缝等是我们常见的主要焊缝，其中对接焊缝与角焊缝是我们常见的压力容器焊缝。而焊接接头通常指两个或多个零件对接实施焊合作业后留下的接点，焊接接头主要由焊缝、熔合区、热影响区还有其相邻母料，可以说“焊缝”属于“焊接接头”的某部分。焊件进行连接与传力主要靠的就是焊接接头。按照接头构造形式，我们可把接头进行对接接头、T型接头、十字接头、角接头以及端接头划分，就接头检验来说，焊接接头所有部位的性能都很重要，尤其应重点关注接头的薄弱环节。虽然接头存在很多形式，但它们可有相同的连接焊缝形式。

焊缝的实际焊接工艺通常是决定焊接接头具体使用性能的主要因素，因此我们在对试件分类进行评定作业时，应参照焊缝情况而不应参照焊接接头情况。无论采用什么样的焊接接头形式，只要连接采用的是对接焊缝，对焊接工艺的评定则应采用对接焊缝试件，也无论焊件接头形式怎样，只要连接采用的是角焊缝，对焊接工艺的评定则应采用角焊缝试件。

1.4 材料标记与标记移植问题

材料标记与标记移植是我们经常谈到的问题，虽然很多容器厂已经非常注意此问题，也在采取措施逐步规范，但仍有不少问题存在于日常作业中。如打移植标记钢印用力过猛，致使印痕过深，待完成产品后还需进行补钢印操作等。进行材料标记移植是有一定作用的，可让在受压元件中使用的材料有比较好的可塑性。容器制造厂应把具体标记编制法与详细要求在质量体系文件中明确规定好，为了查找快捷、方便，最好同时规定好在产品上应具体标记到什么位置。在实际检验中，发现部分压力容器制造厂采用同一标记号来标记那些规格相同，但实际制造标准号不同的焊接材料，这种做法是不正确的。对于那些有耐腐蚀要求的材料，在进行标记作业时，硬印标记不应打在耐腐蚀面，此外，那些低温容器受压器件在进行标记作业时，也不能使用硬印标记，可用颜料标记，同时把标记位置图绘制好。

2 压力容器定期检验中常见问题的理解

2.1 超压泄放装置动作压力与压力容器最高允许压力的关系

2.1.1 装有安全阀的压力容器。如图1所示为压力容器理论设计压力，实际工作压力以及试验压力、安全阀排放压力、整定压力间的关系。

基于安全阀、启动阀具有一定的滞后性，压力容器立即泄压很难，因此容器理论设计压力P应比安全阀实际整定压力Ps稍大，也就是P≥Ps。

2.1.2 装有爆破片的压力容器。如图2所示为压力容器理论设计压力，实际工作压力以及爆破片的具体爆破压力之间的关系。

在保证安全的前提下，为有效利用压力容器的承载能力，同时避免超压泄放装置频繁发生动作，我们通常允许压力容器的最高允许工作压力高于超压泄放装置的实际动作压力。

2.2 蒸汽灭菌器配套的电热蒸汽发生器使用注册

在定期检验蒸汽灭菌器时，我们发现，很多单位不明白配套在蒸汽灭菌器上的电热蒸汽发生器是进行压力容器的注册还是锅炉。

依据[2005]020号文件之间特函，对于工作压力不小于0.1MPa的电热蒸汽发生器，在设计、制造时可按蒸汽锅炉标准，也可依据压力容器设计、制造，在进行使用登记与定期检验时，可按照锅炉有关规定实施。

2.3 定期检验中安全状况等级问题

依据压力容器相关规定，可对新压力容器进行1、2、3三个级别的划分，可把在用压力容器进行2、3、4、5四个等级的划分，对那些没有压力容器制造许可证企业生产的压力容器应进行5级划分。对那些存在严重缺陷，修复难或根本无法修复的或修复后使用安全性无法保障的压力容器，应进行判废处理，严禁继续使用，同时应予以注销安全状况为5级的压力容器，对它们进行解体报废处理。应监控使用安全状况实际等级为4级的压力容器，累计监控达3年后，应及时处理缺陷，包括进行缺陷消除的修理或进行能否继续使用的评价，压力容器使用单位采用科学方法处理缺陷后，压力容器的实际安全等级也是可以提高的，安全状况等级达标后，才可继续使用。

2.4 定期检验的周期问题

使用单位在进行压力容器使用登记时，通常会提出压力容器进行首次定期检验的日期，对于已经确定好首次定期检验日期的压力容器，在完成首次定期检验后，具体检验周期的确定，应以压力容器的实际安全状况等级为基础，依据相关规定确定。

2.5 报告中的数据记录与绘制部位图

在压力容器全面检验报告中，检测数据不规范处理是我们经常遇到的问题。如对同一份检验报告而言，我们时常遇到部分数据处理为整数，而其他数据则进行小数的保留。由于压力容器检验报告是体现检验情况的实际依据，因此必须科学规范的处理检验报告，特别是检测数据。应在遵循各单位程序文件规定的基础上进行测量数据计量单位、读取位数的确定，在检验报告中应用法定计量单位来作为计量单位，应按照国家相关规定来确定符号与计算公式。

此外在压力容器的检验中，还应重视铭牌的检查，在实际检验中，我们经常发现很多压力容器铭牌丢失、混淆以及用纸质打印条来粘贴铭牌内容等现象，这些都可能影响到压力容器的正常检验，给压力容器的安全运行埋下隐患。

3 结语

随着锅炉压力容器使用量的增加，各种各样的压力容器安全事故时有发生，已严重威胁到人们的生命、财产安全，十分不利于社会的健康稳定发展。近年来，国家也越来越重视压力容器的检验工作，而作为一名现代化的压力容器检验人员，我们必须不辱使命，努力做好压力容器的检验工作，为企业把好每台设备质量安全关，争取为社会的长期健康稳定发展贡献更大力量。

参考文献

[1] 中国冶金百科全书总编辑委员会，金属材料卷编辑委员会.中国冶金百科全书：金属材料[M].北京：冶金工业出版社，2001.

压力容器论文例9

[中图分类号]S951.4+3

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0139—01

1概述

压力容器投入运行之前，要经过设计、制造、检验、安装、运行监督和维修等多个环节，设计是压力容器制造和安装的依据，是一个十分重要的环节。压力容器的设计要遵照一定的标准和规范，按我国标准化法的规定，标准可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。压力容器的规范和标准为了适应设计、制造和检验各个方面的发展，定期进行审查并做出修订。

2压力容器的设计要求

压力容器主要应用于石油、化工产业，该产业生产过程非常复杂，设备生产工艺过程中任何设备出了事故都会影响产品质，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全。因此石油化工用压力容器一般需要满足以下几个方面的要求。

2.1保证完成工艺生产

石油化工压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。

2.2运行交全可靠

化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧引起火灾，甚至发生爆炸等恶性事故压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。

2.3预定的使用寿命

影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器器壁减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。

2.4制造、检验、交装、操作和维修方便

这一要求的目的，一方面是基于安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时予以消除；其次，这样做的目的也是为了满足某些特殊的使用要求，如对于顶盖需要经常装拆的试验容器，要尽量采用快拆的密封结构，避免使用笨重的主螺栓连接；又如对于有清洗、维修内件要求的容器，需设置必要的人孔或手孔；再是，这佯做自然会带来经济上的好处，可以降低容器的制造成本。

2.5经济性

压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量：轻、节约贵重材料以降低制造成本和维修费用。

3压力容器的设计方法

3.1常规设计

常规设计的理论基础是弹性失效准则，认为容器内某一最大应力点达到屈服极限，进入塑性，丧失了纯弹性状态即为失效。在应力分析方法上，是以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算为基础，不考虑边缘应力、局部应力以及热应力等，也不考虑交变载荷引起的疲劳问题。所有类型的应力均应采用同一的许用应力值（通常为1倍许用应力）；为了保证安全，通常采用较高的安全系数，以弥补应力分析的不足。

3.2分析设计

随着压力容器参数的增高，高强钢的采用以及近代计算与试验技术的发展采用弹性失效的观点使许多问题难于解决，常规设计的结果过于保守，设计的结构尚有很大承载潜力。为了适应现代压力容器的发展，必须采用新的失效观点来解决这些问题。分析设计放弃了传统的弹性失效准则，采用了弹塑性或塑性失效准则，合理地放松了对计算应力的过严限制，适当地提高了许用应力值，但又严格地保证了结构的安全性。

我国的分析设计的标准为JB4732-95《钢制压力容器一分析设计标准》，是以第三强度理论即最大剪应力理论为基础，认为不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料就发生屈服破坏。对于压力容器设计所采用的失效准则，除弹性失效准则、弹塑性失效准则和塑性失效准则外，还有爆破失效、断裂失效以及可靠性设计等。

4压力容器设计中要注意的几个问题

4.1材料的选择

化工用钢材的选用必须考虑设备的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑经济合理性。盲目地提高钢板等级是错误的。

当设计压力较高、结构尺寸较大而使设备壳体壁厚较大时，如壳体材料仍选用碳素钢（如Q235）将导致壁厚增大、质量增加，不仅多用金属材料，而且导致制造、运输、安装、土建基础等的费用提高，因而提高了总的工程造价。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计为主时，应尽量选用普通碳素钢。

4.2制造和检验与验收

圆筒钢材厚度凡符合以下条件者：碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%；其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径Di的2.5%。”对此项要求，大多设计者在设备主体简体的设计中基本上都注意到了，但在接管的设计中却容易忽视。例如：设计单位对d426m m×14 m m、d 530 m m×16 m m的卷制接管不提热处理要求等。容器的简体不需要热处理时，往往会忽视了对厚度超限的卷制接管、人孔接管提热处理要求。

小直径压力容器B类焊缝无损检测比例及长度在小直径压力容器设计过程中，一般都尽量采用无缝钢管作简体，这样就省去了卷筒及纵缝无损检测的工序，且缩短了制作周期，也节省了成本。但在制造过程中，其B类焊接接头的无损检测在检测要求上只进行20%RT，如一台用d 325 mm×8 m m的无缝钢管制作的压力容器，B类焊接接头作20%RT，双臂单影透照法，其检测长度为205mm。一次透照有效长度210mm，由此可见，作20%RT只需用一张片即可，但其探伤长度却不足250mm，对d325mm以上的规格更是如此。而GB150中10.8.2.1“B类焊接接头无损检测长度不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm"，而图样上未注明不少于250mm。

5结束语

压力容器的设计必须遵循有现行设计规范，同时设计者应在满足设计任务目标要求的前提下提出最佳的设计方案，使其满足功能需要，安全可靠，节约成本。在压力容器的设计、制造、检验过程中，经常会有一些对压力容器的法规、标准、规范理解不透彻的地方，因而会出现很多像上述例子的错误。对此，我们应不断地分析、总结、学习。同时，同行业应加强经验、技术交流，熟悉各项标准、规范，才会尽量不犯原则性的错误，业务水平才会不断提高。

参考文献

[1]高峰.压力容器的常规设计和分析设州JI.科技致富向导.2012.21

[2]莫斯，陈允中.压力容器设计手册[M].北京：中国石化出版社.2006.03

压力容器论文例10

中图分类号：TP02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0214-02

在压力容器的设计过程中，通常都需要在容器壁上开孔，一方面是为了后期安装接管提供方便，另一方面则是为了方便后期压力容器的维护和保养。在实际的安装过程中，有时也会在压力容器的顶端进行开孔，而无论在任何位置开孔，对于压力容器的整体结构都会产生不同程度的影响。因为开孔的操作破坏了压力容器本身的整体性，形成了断层差异，容易导致压力容器的抗压能力受到损害。另外，由于大部分压力容器的工作环境都较为恶劣，通常是处在高温、高压的环境下，由于开孔设计对压力容器造成的影响会在这种运行环境下恶化，导致压力容器的性能大幅降低，出现破损，影响设备的正常运行。由此看来，开孔补强设计是压力容器设计中一项重要的内容。

一、开孔补强设计的重要性

在压力容器的设计过程中，经常需要进行开孔处理，为后续的接管安装工作创造有利的条件，以此满足压力容器的使用需求。在压力容器使用一段时间后，需要对其进行全面的维护和保养，这时需要通过开孔处理的方式来达到目的，因此说，开孔是压力容器设计和应用过程中的一个重要环节，可以为压力容器的设计和使用提供更多便利。但是，开孔对压力容器本身也会产生一些不利的影响，开孔会对压力容器的整体性产生破坏，在开孔之后会影响压力容器的抗压水平。这是由于在进行开孔之后，压力容器的内部出现了断层差异的现象，尤其是在接管之后，会使得压力容器内部和外部出现受力不均的情况，加之压力容器大多在高压、高温的环境下工作，导致压力容器的性能会受到极大影响，导致工作效率的降低。因此，对于压力容器开孔设计进行开孔补强，是十分必要和必需的，通过压力容器开孔补强的科学设计和应用，可以有效的降低由于断层差异作用对压力容器整体性能产生的影响，提高压力容器的使用效率。

二、开孔补强设计在压力容器设计中的应用

1.补强圈补强设计的应用

在实际的开孔补强工作中，大多是对局部进行补强，因此补强圈的应用十分广泛。补强圈主要是在压力容器开空位置利用补强板进行焊接，以此来增强压力容器壁的厚度，减少由于开孔对压力容器壁整体性产生的破坏作用，可以使开孔的边缘厚度增强，实现补强的目的。

在应用补强圈的过程中，需要注意的问题有：第一，对补强板厚度和材料的控制。补强板并不是越厚越好，而要根据压力容器壁的厚度以及开孔的大小进行合理的控制，通常补强板的厚度与压力容器开孔名义厚度值相比，应当在1.5倍以内，如果补强板的厚度过大，就会由于过厚的补强板而形成韩结交，这时会对压力容器的连续应力产生影响。同时，补强圈的材料性能也是影响其补强作用能够充分发挥的因素，所以应当选择具有较强延伸性、苏醒的补强圈。第二，补强圈的应用也有一定的限制，遇到一些特殊情况不适合应用补强圈，如压力容器的工作环境具有较强的腐蚀性和氧化性时，会对补强圈产生一定的腐蚀作用，导致补强圈的性能受到影响，进而影响压力容器的使用效率。另外，对于一些使用标准较高的环境，补强圈的方式无法达到其补强的强度要求，所以对补强圈的应用环境也要进行合适的选择。

2.整体锻件补强设计的应用

整体锻件补强设计也是开孔补强设计中一种常用的方法，通过整体锻件补强设计的应用，可以极大的降低压力容器外壳的应力值，从而最大程度上保证压力容器的补强效果。但是需要注意的是，整体锻件补强设计的应用容易受到外部因素的影响，在针对压力容器外壳进行过渡补强时，容易受到外壳平稳度的影响。虽然整体锻件补强设计的方法具有较强的补强效果，但是由于其容易受到外部因素的影响，所以其应用的难度相对较大，而且需要投入的成本较高，很多施工单位不会选择这种补强设计方法，一旦外部客观因素没有得到有效的控制而导致其使用的环境不能符合标准，将会导致整个补强效果受到影响，甚至导致压力容器的损坏。

3.厚壁接管补强设计的应用

厚壁接管补强设计也是目前应用的较为广泛的一种补强设计方法，影响其使用效率的主要因素在于材料的选择。一般厚壁接管补强材料应当与压力容器的外壳材料一致，或者具有较高的相似度，这样才能保证压力容器与补强设计在整体上具有较高的协调性。如果厚壁接管补强设计方法使用的材料与压力容器的材料之间存在较大的差异，则要根据实际的情况进行科学的处理。如果补强材料的应力较小，可以通过增加补偿面积的方式来增大其压力，这样可以缓解由于材料应力较小而无法达到补强效果的问题；如果补强材料的应力较大，则要适当的减小其补强的面积，这样才不能实现压力容器内部和外部的应力平衡。当压力容器设计中进行开孔处理之后，开孔周围的局部应力会增加，因此在采取开孔补强设计方法时，要依据开口边缘的应力分布规律，按照顺序进行处理，这样才能保证压力容器的应力恢复到正常的状态。焊接位置的选择对于补强材料的性能发挥也有着一定的影响，所以在进行厚壁接管补强设计时，一般会选择相对较高的位置作为焊接点。

4.小结

上述三种补强方法是目前压力容器开孔补强设计中常用的方法，通过对三种方法的对比，可以获得以下结论：第一，补强圈补强设计在实际的应用中会产生较大的应力，同时我国在补强圈的设计标准和要求方面较低，因此所有的补强圈在金属荷载能力方面不强，针对这一特点，在应用补强圈补强设计方法时，一般时选择低合金、高强度的压力容器，能够得到较好的效果。第二，如果压力容器的补强要求较高，可以利用整体锻件补强设计的方法，通过整体锻件的加工处理，可以提高锻件的精度，提高补强效果。第三，应用厚壁接管补强设计时，如果对补强厚度要求不高，则可以选择无缝钢管，如果压力设计要求较高而且对补强厚度要求也较高，则需要利用整体锻件的方式进行补强设计。总之，每种补强方法都有不同的特点，在实际的应用中，需要根据不同的补强要求，选择合适的补强方法，才能达到有效的补强效果。

三、开孔补强具体设计方法

1.等面积补强设计方法

在进行压力容器开孔补强设计时，经常需要利用等面积不强方式，这种方法的主要作用在于，选择一个有效的补强区域，以开孔损失面积为基本的要求，利用补强材料对损失面积进行填补，这样便可以使得压力容器内部和外部的应力趋于平衡。在实际的设计过程中，可以理解为一个面积不受限制的平板开孔，而且不会由于平面的弯曲而导致开孔面积的增大，所以必须要以开孔直径作为基准，视为最小安全直径，才能达到最好的补强效果。

2.分析设计法

分析设计法主要是指GB150.3-2011中提到的一种新型补强设计方式，其计算方式主要分为两种。第一种，对等效应力进行校对核算处理，之后计算出开孔处的等效薄膜应力强度S1及总应力S2，对其进行科学评定处理。第二种，补强结构尺寸设计，此种设计方式主要是指对GB150.3-2011中的设计规范原则严格遵循分析的基础上，提出一个最小的设计尺寸。

3.不另行补强

不另行补强的应用需要满足以下几个基本的条件：①压力容器设计的整体压力不超过2.5MPa；②两个彼此相邻的开孔器中心间距至少应等于两个开孔的直径相加值。如果涉及到撒呢过或者三个以上的相邻开孔，则要保证两孔中心间隙值不少应等于两孔直径和的2.5倍；③接管外径值应不大于89mm；④接管壁厚的腐蚀裕量值应为1mm，如果需对此值进行加大处理，相应的需将壁厚值进行增加处理；⑤开孔位置不应处于A、B两类焊接接头之上。除了上述几种情况，如果压力容器的壳体厚度与其计算厚度相比，不超过计厚度的2倍，壳体的开孔补强也可不必进行计算。

四、开孔补强实际操作应该注意的问题

在开孔补强设计具体的操作过程中，要从操作的安全性、可靠性等方面进行综合考虑，因为开口补强设计的应用效果对于压力容器的设计有着重要的影响，因此在实际的应用过程中，需要严格遵守相关的规范和标准，并且给予开孔补强设计足够的重视。具体的说，包括以下两个方面：

（1）开孔补强设计是压力容器设计中一项重要的内容，因此对于开孔补强的设计也要严格按照相应的操作规范和标准进行操作，对接管的厚度进行严格把关，确保接管的厚度与开孔的要求相符，接管过厚或者过小都会对压力容器的应用产生影响，而且无法起到保护作用。同时，在接管的额基础面积上，也要与压力容器的开孔面积保持一致，有的压力容器在进行接管的设计时，为了达到要求，会增加接管的厚度，但是这种方式会导致接管的厚度与开孔补强厚度之间造成一定的差异，所以需要对接管的厚度和开孔补强的厚度进行合理的控制。

（2）对于到热泪的压力容器进行开孔补强设计时，往往会忽略对压力容器长度的控制，容易形成超出范围内的补强操作，这就会对开孔补强设计的效果产生一定的影响。所以要注意这个问题，同时对于超出范围的部分，要在满足范围内补强作用的同时，对其进行有效的处理，尤其是在厚度和长度处理方面进行严格控制，避免由于过厚的补强操作而导致压力容器的压力增加。

结束语

综上所述，本文主要针对压力容器设计中开孔补强设计以及应用的相关问题进行了简单的论述，通过本文对开孔补强设计方法以及具体应用的论述可以看出，开孔补强设计的应用是影响压力容器设计成效的重要因素，所以在实际的应用过程中，要根据具体的补强要求以及压力容器的使用环境，采用合适的补强方法，减少开孔设计对压力容器造成的不利影响，确保压力容器的正常运作。

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