压力容器设计中开孔补强设计的具体应用

压力容器设计中开孔补强设计的具体应用

王金玉

中石化江汉油建工程有限公司 湖北省潜江市 433123

摘要：经济的发展推动了各个领域的创新，现如今对于压力容器的应用越来越广泛，更应该强调开孔补强设计的具体应用，明确开孔补强设计的重要性，提升在压力容器设计当中的应用。开孔补强设计的最终成功由压力容器的质量所决定，因此相关设计部门应明确基本的设计理念及要求，确保压力容器设计的规范性，能够最大程度的实现开孔补强设计的优势，将设计优势发挥到最大化，但在具体的应用环节当中需要通过实验证明的方式进行开孔补强设计的优化，实现开孔补强设计的安全性和稳定性，因此合理的进行开孔补强设计，将其应用到压力容器设计当中也是现阶段的重点内容。本文主要就压力容器设计中开孔补强设计应用的优势、开孔补强设计概念论述、开孔补强设计中常见的问题、开孔补强设计的实际应用方式进行分析。

关键词：压力容器设计；开孔补强设计；应用分析；设计理念

为了能够充分的发挥压力容器的工艺需求，在压力容器壳体上开孔是不可避免的。但在进行开孔的过程当中会导致容器出现破损，使整体压力容器的牢固性造成影响和威胁，影响压力容器的整体承受能力，也在一定程度上降低了安全性能，进而导致压力容器成为生产环节当中十分薄弱的一项环节。针对这一问题进行分析，如何提升压力容器使用的安全性也成了最重要的环节，合理的进行开孔补强设计，并在压力容器应用过程当中进行开孔补强设计，才能最大化的发挥压力容器的最大优势，确保压力容器能够得到合理的设计与使用，这是现阶段开孔补强设计环节中最重要的一点，能够为压力容器设计领域提供良好的参考经验。

1. 开孔补强设计论述

在压力容器的整体设计过程当中，为了提升压力容器的整体承受能力，更需要进行压力容器的开孔补强设计。只有这样才能够最大程度的实现安装接管满足压力容器功能的具体需求，这是保障压力容器质量能够得到改善的必备条件。这也对压力容器的成本产生了严重的影响。通常情况下在压力容器壳体上会进行多开孔设计来保障工艺功能齐全。为后期工艺配管方面的需求提供便利的条件，在进行压力容器的全面维修工作处理的同时，或者进行养护工作处理的同时，可以通过开孔补强的设计理念确保压力容器能够正常的使用下去。在具体的应用过程当中，压力容器会承受非常大的压力，而开孔补强设计理念存在的意义能够降低容器的整体承载能力，进而全面降低对容器的应用性能，确保在开孔补强设计的同时，注重开孔设计与压力容器内部之间的良好协调，逐渐降低压力容器内外压强的平衡，实现压力容器抗压度的提升与改善。

2. 开孔补强设计中常见的问题

在进行开孔补强设计的同时，经常会出现一些问题导致开孔补强设计环节出现问题，严重影响开孔补强设计的应用。在实际应用当中补强宽度设计不合理、不另行补强的最大开孔直径及接管厚度问题，对材料和锻件选择不够合理，以及补强设计方法使用范围不合理都会造成开孔补强设计环节出现问题。其中材料的选择是最为关键的要点，在补强材料的选择上更应该优先选择与壳体相同或者相似的材料进行应用，对壳体和接管之间的协调性进行充分的保障。如果选择了接管或者锻件较厚的材料，或许会造成壳体与接管材料性能缺少连续性，导致出现高应力区，对压力容器的补强效果带来影响。在进行使用的过程当中，还应该注意是否经过热处理的要求，是否符合容器操作的介质，更需要立足于实际情况进行充分的分析，进而选择更加适合的压力补强方式强化容器开孔，对于后期的压力使用和安装贡献积极的力量，确保压力容器使用的安全性。

3. 压力容器设计中开孔补强设计的具体应用

1. 厚壁接管补强设计的应用

厚壁接管补强是压力容器设计环节十分常见的一种方式，并且在容器壳体开孔补强设计当中，对于材料的选择是十分关键的，通常也会依据容器壳体的外形特征或者整体使用条件进行材料的选择，并且可以通过对容器材料的相同点进行材料的选择，选择一些金属特性和强度较高形态的材料。并在实际补强工作当中，如果选择了比壳体强度更高的补强材料，则会影响压力容器的最终应用效果，反而还会因为材料质量不一致而对压力容器造成严重的风险，进而破坏压力容器的整体性。因此在进行补强工作的同时，通常情况下可以选择无缝钢管以及锻件加工的方式来进行，准确的减少加工的误差问题，逐渐提升容器性能的同时也全面降低了工程应用的负面影响。锻件加工通常情况下对厚壁较大的比较实用，而无缝钢管则会选择在压力较小或者壁厚不大的情况下使用。针对这一问题在实际应用过程当中，更应该选择无缝钢管补强的方式，确保在厚壁补强设计的同时，能够最大程度的控制压力需求，并采取整体锻件加工的方式，来逐渐强化补强要求，满足压力容器的应用需求。

2. 补强圈补强设计的应用

在对压力容器进行应用的同时，补强圈补强的方式也是非常常见的一种方式，主要是通过对容器壳体开孔处焊接补强板的方式来提升开孔处容器壳体的强度。在对容器壳体制作的过程当中进行焊接补强，能够提升操作的便捷性和可行性，全面提升压力容器开孔处的补强强度，同时也提升了压力容器开孔处的疲劳性。在进行补强设计的同时，通过应用补强圈来提升补强板的厚度，并对其进行合理的优化处理，确保设计更加科学合理。通常情况下补强圈的厚度需要通过严格的处理来保障补强圈的厚度，并通过科学严谨的计算方法来将补强板的厚度控制到合理的控制范围之内。并将控制开孔位置的厚度控制在1.5倍之下，一旦超过1.5倍则应通过提升焊接角的方式提升内应力。并且在对补强板材料进行选择的时候，更应该根据可塑性和延展性和柔韧性的特点进行分析，保障补强板的作用能够最大程度的发挥出来。在正常的温度条件之下，小于400MPA的同时进行补强圈补强设计，才能充分且有效的将压力容器进行合理的设计。并在应用补强圈补强的同时能够更加适合应用与合金程度较高的方式，或者在进行钢制容器的选择当中能够最大程度的发挥其优势，逐渐减轻压力容器的设计质量，确保压力容器的作用能够得到充分的发挥。与此同时，当压力容器出于比较特殊的环境当中时，不推荐利用补强圈补强的方式进行压力补强。

3. 整体锻件补强设计的应用

整体锻件补强技术属于重要的技术类型，在压力容器的开孔操作工作当中，能够对压力的强度进行全面控制，导致出现失衡的现象。此时失衡的壳体应力会导致边缘的整体锻件出现滑动的现象，使压力容器的整体安全性出现问题。为了确保压力容器的整体强度和平衡性，更应该在应用过程当中选择耐性较高的锻件和壳体，并在对锻件进行补强的过程当中，逐渐提升焊接的整体难度。针对这一问题整体锻件补强技术多半用于特殊压力运行当中。

结束语：在压力容器应用当中，开孔补强是一项十分重要的设计环节，并在实际应用过程当中，质量水平的高低也决定了压力容器的安全性，为了能够解决开孔对压力容器所产生的不良影响，更应该要求设计人员在进行工作之前更加全面且详细的了解压力容器的材质，才能有效地避免开孔施工环节的问题，准确的选择最合适的补强方式，在进行方法优化之前需要做好全面的衡量与设计参考，根据实际情况选择最合理的补强方式，并逐渐优化补强的效果才能最大程度避免安全问题的发生几率，实现压力容器的正常使用创造良好的应用空间，为进一步提升压力容器的工作性能提供帮助。

参考文献：

[1]葛建社.开孔补强设计在压力容器设计中的应用研究[J].中外企业家,2019(12):141.

[2]王洪革.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].内燃机与配件,2017(05):118-119.DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2017.05.063.

[3]臧少锋.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016(01):220.