開孔補強設計在壓力容器設計中的應用探析

董小玉

(江蘇永泰壓力容器有限公司，江蘇泰州225500)

摘要：對開孔補強設計在壓力容器設計中的應用進行分析，能夠有效提高壓力容器設計的設計質量。基于此，本文將對開孔補強設計進行簡單介紹，其中主要包括開孔補強的結構以及開孔補強的計算兩方面內容。并對開孔補強設計在壓力容器設計中的應用進行研究，其中主要包括在壓力容器補強圈補強設計中的應用以及在壓力容器鍛件補強設計中的應用四方面內容。

關鍵詞：開孔補強設計;壓力容器設計;厚壁接管

隨著時代的發展，壓力容器的設計方法以及設計流程也發生了一定變化，在進行壓力容器設計的過程中，其中最關鍵的一步就是在容器壁上進行開孔，這種方法能夠為接下來的制作工作提供便利條件，方便壓力容器進行維修的同時還能降低安裝難度。但是在壓力容器壁上進行開孔，會對壓力容器的整體結構造成.定影響，降低壓力容器壁的承受能力。對壓力容器進行開孔補強設計能夠有效解決這一問題，同時還能夠提高壓力容器的設計質量。

一、對開孔補強設計

(一)開孔補強結構

開孔補強結構指的是壓力容器在進行開孔操作之后形成的結構，壓力容器在進行開孔操作之后，自身結構的穩定性會遭到破壞，同時容器自身的抗壓性也會遭到破壞，影響最終壓力容器結構的應用質量。在制作壓力容器的過程中，由于施工環境的不同，使用的制作材料也就不同，在制作過程中，需要在壓力容器外壁上預留出幾個小孔，這種方式雖然能降低壓力容器的安裝難度，但是壓力容器的抗壓性也會降低，導致壓力容器的使用時問縮短。由此可以看出，在進行壓力容器設計的過程中，必須對這一現象進行充分考慮，避免在實際應用過程中出現抗壓能力降低的現象。

(二)開孔補強設計的計算

在對壓力容器進行設計開孔之后，壓力容器的質量會發生一定變化，產生這一現象的主要原因就是壓力容器中應力的變化以及補強方法的變化等。除了以上兩種影響因素之外，開孔補強設計的計算也是影響條件之一，其中主要采用的計算公式為A1+A2+A3大于A，其中A1為壓力容器中的有效厚度與計算厚度之外多余面積的差，A2為壓力容器中接管有效厚度與計算厚度之外多余面積的差，A3為焊接過程中產生縫隙的橫截面積，A表示為壓力容在開孔之后需要進行的補強差。通過以上公式能夠發現，在對壓力容器進行補強的過程中，各個階段的補強量相加需要超過需要的補強量，只有這樣也能避免補強過程中其他因索的影響。在對壓力容器進行補強的過程中，由于其中存在的不確定因素較多，因此在實際操作過程中需要從多個方面進行研究。

二、開孔補強設計在壓力容器設計中的應用

(一)在壓力容器補強圈補強設計中的應用

在對壓力容器補強圈進行補強設計的過程中，為了保證最終的補強質量，相關人員需要對補強圈的應用范圍進行控制。通常情況下，壓力容器中的壓力設計需要在6.4MP以下，壓力容器的溫度設計在350攝氏度以下，開孔部位的設計厚度應在38毫米以下，其中鋼材的抗拉強度應該在540MPA以上。同時在進行壓力容器設計的過程中，不能夠用鋼制容器盛放置具有毒性的物質，同時不能承載超過自身承載范同的物質。在對壓力容器補強圈進行補強的過程中，需要對其中的補強板厚度進行重點設計，如果壓力容器的厚度過高，則需要對其進行多縫焊接，這種焊接方式會產生一定的不連續應力，對壓力容器的抗壓結構形成一定影響。

另外，如果在進行補強圈補強的過程中，外界環境溫度的變化情況比較大，壓力不在安全范圍之內時，為了保證補強質量，則不能夠進行補強。

(二)在壓力容器鍛件補強設計中的應用

對壓力容器進行補強設計的根本目的是提高壓力容器整體的抗壓能力，主要是通道測量、設計、實施以及檢測的方式進行。在對壓力容器中的鍛件進行補強時，需要對壓力容器的整體性進行充分考慮。這種補強方式與上一種補強方式相比具有應力分布均勻等特點，能夠將補強設計的價值充分發揮出來。由于在補強設計的過程中，存在較多的客觀影響因素，因此在實際施工過程中應該注意該技術的應用方式以及應用范圍，保證實際施工過程與施工圖紙之間的匹配度，在此過程中如果出現細小的施工變化，都會影響最終的應用質量，甚至需要重新進行技術施工。加上這種施工方式在實際應用過程中的施工成本較高，同時施工難度也比較大，因此如果重新進行施工的話，會造成大量施工材料以及施工時間的浪費，提高施工成本。

(三)壓力容器設計壁厚接管補強設計中的應用

在對壓力容器進行厚壁接管補強設計的過程中，最關鍵的因素就是對材料進行正確選擇，其中主要包括對材料的性質進行選擇、對材料的功能進行選擇以及對材料的使用特征進行選擇等，在確定材料時，需要對材料的相關參數進行數據記錄，保證使用的補強材料與壓力容器材料保持一致。除了以上注意事項之外，還需要對材料的強度進行有效控制，許多人認為，材料的強度越高，其自身的補強效果也就越好，這種想法是錯誤的。加果在實際應用過程中補強材料的強度過高，則無法充分發揮出自身的補強效果，甚至還會增加補強難度。例如，如果補強材料的強度過高，將會造成壓力容器的穩定性降低、牢固性降低，如果補強材料的強度較小，則在施工過程中必須適當增加接管壁的厚度，由此可以看出，在進行補強處理的過程中，只有保證補強強度與壓力容器強度之間具有較高吻合性，才能夠提高最終的補強質量。

三，結論

綜上所述，隨著人們對壓力容器設計的關注程度越來越高，如何提高壓力容器的設計質量，成為有關人員關注的重點問題。本文通過對開孔補強設計在壓力容器設計中的應用進行研究發現，對其進行研究，能夠有效提高壓力容器的設計質量，同時還能提高壓力容器的承載能力。由此可以看出，對開孔補強設計在壓力容器設計中的應用進行研究，能夠為今后開孔補強設計在壓力容器設計的應用和發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]朱國慶，壓力容器設計中開孔補強設計的應用分析[J].現代制造技術與裝備，2016( 12)：6/-68.

[2]黃集旭，開孔補強設計在壓力容器設計中的運用[J].化工管理，2016( 35): 18.

作者簡介：

董小玉，江蘇永泰壓力容器有限公司。