摘 要：为了满足压力容器各种功能的实现，为检修与保养提供方便，通常会在压力容器上面设计开孔，这就必然会对结构整体的性质产生影响，导致其所承受的压力下降，可能会在局部出现较差的应力承受能力，为了解决这一问题，开孔补强设计十分必要，应用价值极高。鉴于此，本文是对开孔补强设计在压力容器设计中的应用进行研究，仅供参考。
关键词：开孔补强设计；压力容器设计；应用
1 开孔补强设计概述
1.1 开孔补强结构
在将开孔操作应用于压力容器后，容器的抗压强度在开孔周围中不可避免的会有所降低，而在对其提升的过程中，就形成开孔补强结构。在不同的施工环境中，压力容器的制作通常可以对多种材质材料进行应用，此时必须将多种小孔预留在外壁上，在这一过程中，会导致整体抗压强度在压力容器中有所降低，而此时各种问题也将在使用压力容器的过程中产生，其使用的时间也将被缩短。
1.2 开孔补强设计计算
在设计开孔补强的过程中，设计质量会受到应力、补强方法等的影响，与此同时，另一个重要的影响因素就是开孔补强设计计算。A1+A2+A3≥A是主要的设计方法。其中，壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积用A1来表示；而接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积用A2来表示；在焊接补强区的过程中，会因为焊接而产生焊缝截面积，这一面积就用A3来表示；而开孔过程中，压力容器在开孔处削弱所需的补强面积用A来表示。因此，从上述公式中可以发现，补强是压力容器设计中的关键环节之一，同时在对补强设计确定的过程中，也应从多个角度出发展开分析和计算。
2 补强圈补强设计在压力容器设计中的应用
压力容器有多种开孔补强方式，通常分为两类，一类是整体补强，另一类是局部补强。局部补强在压力容器中的应用频率较高，补强操作一般会选择应用补强圈的方法，补强圈的补强方式是在将补强圈焊接在压力容器上部，将存在孔洞的位置进行加厚处理，使其具有更大的承受应力的能力。只有开孔的位置合理，补强的厚度满足要求，才能实现妥善的补强操作。要实现合理的补强，必须对压力容器的制作过程以及工艺进行分析和研究，查看焊接工作的质量，来实现补强更加简单、方便，对操作有利，所以，在外部的焊接补强可以很好地提高压力容器的强度和耐久性，实现开孔位置抗疲劳性能的显著提高。在采用补强圈进行补强的过程中，要注意几个方面的问题：第一，关注补强板的厚度尺寸，不断进行厚度的优化。通常，补强板厚度尺寸应该不大于容器开孔位置厚度尺寸的1.5倍，通过对一些工程实例进行分析，发现，如果补强板厚度尺寸大于开孔位置厚度的1.5倍，则由于厚度尺寸过大，则在对补强板进行焊接的过程中，焊接角逐渐增加，进而无法实现应力的连续增加。选择的补强板的延伸性、韧性以及可塑性必须满足要求，补强板材质的屈服强度在常温下，不大于400MPa。第二，如果存在下述情况，不允许采用补强圈实现补强。如果压力容器所处的环境温度持续发生较大的改变，则极易出现腐蚀或者被氧化，这种情况不应该采用补强圈来实现补强。当承受的载荷极易发生变化时，也不允许采用这种补强方法。用于补强的金属板通常是在开孔峰值的应力数值，所以在这一位置的补强程度较高，这类局部补强的办法已经不能满足实际的补强要求，可以采用整体式的补强办法。
3 整体锻件补强设计
开孔补强的意义在于使容器开孔位置的强度得到补充和提高。使材料开孔位置的质量和强度得到优化，保证被开孔的压力容器的质量以及整体性能。整体锻件补强方法和其他的补强方法相比，具有独特的优点和优势，比如：保证压力容器处于较低的应力状态，保证不会出现新的应力点，实现整体上极好的补强效果。但是，整体锻件补强对客观条件的要求也较高，相对苛刻，比如：必须保证壳体表面平滑过度，避免在容器过度位置出现较大的应力，在实际的生产制造过程中，整体补强具有极好的补强效果，同时，对过渡焊缝等位置具有较高的要求，导致施工難度增加，工程的前期资金投入量增加，对设计人员和施工人员的专业水平提出了更高的要求，如果操作中的任何一个条件不能得到满足，都会对压力容器的补强效果产生影响。
4 结束语
综上所述，现阶段，我国制定了一系列标准，对压力容器设计进行了规范，因此相关领域工作人员更应当加大对开孔补强设计的重视，促使开孔过程中对容器壁强度的影响降到最低，促使壳体上在开孔区域集中的局部应力问题得到缓解。由此可见，在对压力容器进行使用的过程中，要想降低安全隐患，就必须对补强方式进行合理的选取与应用。
参考文献：
[1]冯浩.压力容器设计中开孔补强设计的应用及实践[J].南方农机，2015，46（11）：73-74.
[2]周一飞.开孔补强设计在压力容器设计中的应用研究[J].广州化工，2015，43（14）：181-182.
[3]郑小海.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].轻工标准与质量，2015（03）：64-66.
[4]鲜磊，张依妮.开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析[J].化工管理，2015（09）：82.
[5]刘英.开孔补强设计在压力容器设计中的应用[J].中国高新技术企业，2015（09）：30-31.
推荐访问: