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壓力容器論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：壓力容器；超聲檢驗；射線檢驗：磁粉檢驗；滲透檢驗；

從廣義上講，凡盛裝有壓力介質(zhì)的容器即為壓力容器，也就是說，凡承受流體介質(zhì)壓力的密閉設(shè)備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設(shè)備，一旦發(fā)生爆炸或泄漏，往往并發(fā)火災(zāi)、中毒、污染環(huán)境等災(zāi)難性事故，所以壓力容器比一般機械設(shè)備有更高的安全要求。

檢驗是壓力容器安全管理的重要環(huán)節(jié)。壓力容器檢驗的目的就是防止壓力容器發(fā)生失效事故，特別是預(yù)防危害最嚴(yán)重的破裂事故發(fā)生。因此，壓力容器檢驗的實質(zhì)就是失效的預(yù)測和預(yù)防?，F(xiàn)代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試的方法。

一、各種無損檢測方法的特點和選用原則

無損檢測在承壓設(shè)備上應(yīng)用時，主要有以下四個特點：

(一)無損檢測應(yīng)與破壞性檢測相結(jié)合。無損檢測的最大特點是在不損傷材料、工件和結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測，具有一般檢測所無可比擬的優(yōu)越性。但是無損檢測技術(shù)自身還有局限性，不能代替破壞性檢測。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進(jìn)行爆破試驗。

(二)正確選用實施無損檢測的時間。在進(jìn)行承壓設(shè)備無損檢測時，應(yīng)根據(jù)檢測目的，結(jié)合設(shè)備工況、材質(zhì)和制造工藝的特點，正確選用無損檢測實施時間。例如，鍛件的超聲波探傷，一般安排在鍛造完成且進(jìn)行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前。

(三)正確選用最適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法。對于承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測時，由于各種檢測方法都具有一定的特點，不能適用于所有工件和所有缺陷，應(yīng)根據(jù)實際情況，靈活地選擇最合適的無損檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測而應(yīng)選擇超聲波檢測。

(四)綜合應(yīng)用各種無損檢測方法。在無損檢測中，任何一種無損檢測方法都不是萬能的。因此，在無損檢測中，應(yīng)盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補短，取得更多的缺陷信息，從而對實際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)；而射線對缺陷的定性比較準(zhǔn)確，兩者配合使用，就能保證檢測結(jié)果可靠準(zhǔn)確。

各種無損檢測方法都具有一定的特點和局限性，《承壓設(shè)備無損檢測》對無損檢測方法的應(yīng)用提出了一些原則性要求。

應(yīng)在遵循承壓設(shè)備安全技術(shù)法規(guī)和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)文件和圖樣規(guī)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造方法、介質(zhì)、使用條件和失效模式，選擇最合適的無損檢測方法。

射線和超聲檢測適用于檢測承壓設(shè)備的內(nèi)部缺陷；磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷；滲透檢側(cè)適用于檢測非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設(shè)備表面開口缺陷；渦流檢測適用于檢測導(dǎo)電金屬材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷。

凡鐵磁性材料制作的承壓設(shè)備和零部件，應(yīng)采用磁粉檢測方法檢測表面或近表面缺陷，確因結(jié)構(gòu)形狀等原因不能采用磁粉檢測時，方可采用滲透檢測。

當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測方法對承壓設(shè)備的同一部位進(jìn)行檢測時，應(yīng)符合各自的合格級別；如采用同種檢測方法的不同檢測工藝進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測結(jié)果不一致時，應(yīng)以危險度大的評定級別為準(zhǔn)。

重要承壓設(shè)備對接焊接接頭應(yīng)盡量采用x射線源進(jìn)行透照檢測。確因厚度、幾何尺寸或工作場地所限無法采用x射線源時，也可采用r源進(jìn)行射線透照。此時應(yīng)盡可能采用高梯度噪聲比(TI或T2)膠片：但對于抗拉強度大于540MPa的高強度材料對接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。

二、壓力容器制造過程中的無損檢測

壓力容器制造過程中的無損檢測主要是控制容器焊接質(zhì)量。

(一)射線檢測

射線檢測方法適用于壓力容器殼體或接管對接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測，一般x射線探傷機適于檢測的鋼厚度小于等于80mm，lr-192檢測厚度范圍為20～100mm，co—60檢測厚度為40～200mm。

(二)表面檢測

磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等機加工后的表面檢測。

(三)超聲波檢測

超聲檢測法適用于厚度大于6mm的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測。

三、在用壓力容器的無損檢測

在用壓力容器檢驗的重點是壓力容器在運行過程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素影響而產(chǎn)生的腐蝕、沖蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、疲勞開裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無損檢測方法。

(一)表面檢測

表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，非鐵磁性材料采用滲透法檢測。

(二)超聲檢測

超聲檢測法主要用于檢測對接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內(nèi)表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對人無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。

(三)射線檢測

x射線檢測方法主要在現(xiàn)場用于板厚較小的壓力容器對接焊縫內(nèi)部埋藏缺陷的檢測，對于人不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素進(jìn)行Y射線照相。另外，射線檢測也常用于在用壓力容器檢驗中對超聲檢測發(fā)現(xiàn)缺陷的復(fù)驗，以進(jìn)一步確定這些缺陷的性質(zhì)，為缺陷返修提供依據(jù)。

(四)渦流檢測

對于在用壓力容器，渦流檢測主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態(tài)檢測和焊縫表面裂紋檢測。

(五)磁記憶檢測

磁記憶檢測方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應(yīng)力集中部位，這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂和疲勞損傷，在高溫設(shè)備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測儀器對壓力容器焊縫進(jìn)行快速掃查，以發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位，然后對這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測、內(nèi)部超聲檢測、硬度測試或金相分析，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。

(六)紅外檢測

許多高溫壓力容器內(nèi)部有一層珍珠巖等保溫材料，以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度，如果內(nèi)部保溫層出現(xiàn)裂紋或部分脫落，則會使壓力容器殼體超溫運行而導(dǎo)致熱損傷。采用常規(guī)紅外熟成像技術(shù)可以很容易發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體的局部超溫現(xiàn)象。壓力容器上的高應(yīng)力集中部位在經(jīng)大量疲勞載荷后，如出現(xiàn)早期疲勞損傷，會出現(xiàn)熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成像檢測可以及早發(fā)現(xiàn)壓力容器殼體上存在的薄弱部位，為以后的重點檢測提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]強天鵬主編，壓力容器檢驗，2005

[2]美國ASME鍋爐壓力容器規(guī)范第v卷中國石油設(shè)備工業(yè)協(xié)會譯

[3]王曉雷，鍋爐壓力容器無損檢測相關(guān)知識全國鍋爐壓力容器無損檢測考委會，2001

壓力容器論文范文第2篇

關(guān)鍵詞:壓力容器 設(shè)計 技術(shù)問題

中圖分類號:TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0095-01

近些年來,伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的壓力容器已逐漸被廣泛使用于各個經(jīng)濟領(lǐng)域中,尤其是壓力容器在化工、石油等經(jīng)濟領(lǐng)域中的使用最為廣泛,約占整個系統(tǒng)的62%。在設(shè)計壓力容器時,其質(zhì)量的優(yōu)劣與整套設(shè)備的先進(jìn)性、可靠性以及安全性等存在密切關(guān)系,能直接影響著整個國民經(jīng)濟以及人民的生命財產(chǎn)安全[1]。設(shè)計作為一項較強的綜合型的工作,對設(shè)計人員提出更高的要求,設(shè)計人員需要具備豐富的專業(yè)知識及技能。比如,熟練掌握壓力容器的組織結(jié)構(gòu)、材料性能、零件的受力情況以及容器的制造、檢驗等方面。目前,設(shè)計是一項畫圖電腦化以及計算電算化的結(jié)合體,設(shè)計人員通常借助電算工具進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,缺乏熟練掌握壓力容器的設(shè)計指標(biāo),并未確認(rèn)容器輸入數(shù)據(jù)的正確與否,僅側(cè)重于結(jié)果,忽視了其的計算過程,進(jìn)而易于出現(xiàn)錯誤的結(jié)論以及存在一定的安全隱患,這嚴(yán)重影響著壓力容器的安全使用,需要引以為視。

1 我國壓力容器設(shè)計中常見的技術(shù)問題

1.1 毫無節(jié)制的加設(shè)標(biāo)準(zhǔn)容器的法蘭厚度

按照GB150—1998《鋼制壓力容器》規(guī)定,在選取JB4700～4707標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭時,可免除計算其的法蘭強度。但在設(shè)計管殼式的換熱器以及由塔節(jié)共同構(gòu)成的塔器過程中,對于其所選取的法蘭,均應(yīng)參照標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭,并給予校核。事實上,在設(shè)計管殼式的換熱器中,進(jìn)行容器法蘭校核的目的在于:在計算固定管板的法蘭時,為表現(xiàn)其和法蘭墊片的壓緊力存在密切的參量,才加以校核管箱法蘭。而對塔器法蘭進(jìn)行附加校核,是為了驗證塔節(jié)的法蘭強度是否經(jīng)過風(fēng)載荷或者地震載荷的轉(zhuǎn)換壓力后校核,兩者的核算本無密切關(guān)聯(lián),但其的校核結(jié)果常常會出現(xiàn)厚度不夠的現(xiàn)象。因此,對于這一問題,設(shè)計人員在設(shè)計時,應(yīng)加以注意。

1.2 預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂的對策問題

應(yīng)力腐蝕常出現(xiàn)于不同的腐蝕系統(tǒng),但不論何種,均由于金屬材質(zhì)在固定腐蝕環(huán)境下合并承受持久高溫的拉應(yīng)力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當(dāng)裂紋的體積逐漸演變成一定數(shù)值時,即便應(yīng)力尚未達(dá)到材質(zhì)的承載極限,也會引發(fā)空前絕后的破裂。較為常見的應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應(yīng)力腐蝕而產(chǎn)生的持久高溫拉應(yīng)力,通常出現(xiàn)在容器操作時的熱應(yīng)力、容器內(nèi)壓導(dǎo)致的常規(guī)應(yīng)力以及容器焊接時的殘余應(yīng)力等,其中由于容器焊接時而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力占多數(shù)。腐蝕系統(tǒng)的不同,其形成的應(yīng)力腐蝕指標(biāo)、環(huán)境條件也有所差異,但只要達(dá)到各自相應(yīng)的數(shù)值,便會出現(xiàn)相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點[2]。對于這一問題,在實際設(shè)計中,通常采用預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應(yīng)力的腐蝕環(huán)境、改進(jìn)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、降低其的設(shè)計應(yīng)力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)均能適用。由于濕H2S系統(tǒng)的應(yīng)力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設(shè)計,應(yīng)更加仔細(xì)及嚴(yán)格,切忌誤認(rèn)為這種預(yù)防方法的效果和適用性有所差別。

1.3 壓力容器的壽命設(shè)計問題

由于設(shè)計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數(shù),進(jìn)而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設(shè)計的使用壽命時,缺少相關(guān)的法規(guī)政策規(guī)定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設(shè)計問題始終是國內(nèi)設(shè)計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現(xiàn)實生活中,設(shè)計人員難免會遇到有關(guān)壓力容器的壽命設(shè)計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學(xué)性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進(jìn)一步影響了容器的使用壽命等。

依據(jù)GB150—1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定要求,設(shè)計人員在設(shè)計壓力容器的使用壽命中,應(yīng)根據(jù)預(yù)計的容器介質(zhì)及壽命加以計算金屬材質(zhì)的腐蝕速度,進(jìn)而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質(zhì)本身的腐蝕與介質(zhì)流動對壓力容器材料的磨蝕?！秹毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)則規(guī)定:“為預(yù)防及避免容器操作時超過其預(yù)計壽命而發(fā)生相應(yīng)的安全事故,通常情況下,設(shè)計單位應(yīng)在容器的設(shè)計圖紙上標(biāo)注其的使用壽命”。另外,在其他的法規(guī)政策中也有所規(guī)定[3]。

壓力容器的預(yù)計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設(shè)計人員為使后續(xù)的操作依次進(jìn)行而做出的估算。在設(shè)計圖紙上標(biāo)注預(yù)計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當(dāng)容器的實際使用壽命超出預(yù)計的壽命時,能及時采取相應(yīng)的解救對策,從而避免不必要的安全事故發(fā)生。

最后,壓力容器的壽命設(shè)計作為一個較為復(fù)雜的難題,包含著材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)置以及腐蝕數(shù)據(jù)等眾多的設(shè)計要素,其預(yù)計的準(zhǔn)確與否,主要取決于設(shè)計人員的水平及經(jīng)驗。不論是為了滿足設(shè)計的要求,還是提升設(shè)計人員的水平,均應(yīng)在設(shè)計圖紙上標(biāo)明容器的預(yù)計壽命。

2 結(jié)語

總而言之,壓力容器的設(shè)計作為安全技術(shù)與操作過程有機結(jié)合的重要產(chǎn)物,有效合理的設(shè)計,將取得令人滿意的成果[4]。對于上述舉例的技術(shù)問題,是設(shè)計壓力容器的過程中,極易被忽略且發(fā)生的關(guān)鍵,設(shè)計人員應(yīng)給予高度重視,并引以為戒,避免相關(guān)技術(shù)問題的發(fā)生,從而造成不必要的技術(shù)損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 申長吉.壓力容器設(shè)計過程中常見的問題分析[J].自動化應(yīng)用,2011(6).

[2] 馬炳賢.壓力容器設(shè)計若干技術(shù)問題解析[J].硫磷設(shè)計與粉體工程,2011(6).

壓力容器論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：壓力容器；有限元軟件；仿真

引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，壓力容器已廣泛應(yīng)用于化工、電力、紡織、醫(yī)藥、機械等行業(yè)[1]。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，為了提高設(shè)備的安全性，通常將壓力容器的壁厚等參數(shù)設(shè)置的較為保守，使得設(shè)計出來的容器笨重，且還浪費材料。隨著計算機技術(shù)水平的飛速發(fā)展，我們在設(shè)計過程中可以利用有限元軟件對容器進(jìn)行仿真[2][3]，通過仿真優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，從而使得設(shè)計的容器能夠滿足安全性能要求，同時也可以節(jié)省制造成本[4]。

1.有限元軟件ABAQUS的介紹

ABAQUS是一套功能強大的基于有限元方法的工程模擬軟件，一般被用來解決相對簡單的線性分析到復(fù)雜的非線性模擬等問題。ABAQUS不僅能夠解決結(jié)構(gòu)分析問題，而且還能夠模擬和研究熱傳導(dǎo)、金屬切削、聲學(xué)、質(zhì)量擴散等問題。ABAQUS主要有兩個分析模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。一個完整的分析過程通常包括三個步驟：前處理、模擬計算和后處理。

前處理部分主要包括幾何建模、網(wǎng)格劃分、接觸定義、分析步定義、載荷和邊界條件設(shè)置等。前處理完成之后，對任務(wù)進(jìn)行創(chuàng)建和提交，若發(fā)生錯誤，需要根據(jù)提示對建模中的問題進(jìn)行修改。等待計算完成之后，查看并分析結(jié)果。

2.實例分析

使用有限元軟件對內(nèi)徑1300mm，壁厚14mm，筒體長度1330mm，使用材料為Q235-B的搪玻璃反應(yīng)罐進(jìn)行有限元分析。內(nèi)筒設(shè)計壓力為0.4MPa，彈性模量為 200GPa，泊松比為0.3。

2.1 建立仿真模型

首先，我們根據(jù)容器的幾何參數(shù)進(jìn)行幾何建模，并對材料的性質(zhì)就行定義。根據(jù)實際應(yīng)用的情況對模型進(jìn)行約束和壓力的施加。在此，我們對容器的四分之一進(jìn)行建模和分析。模型如圖1所示：

圖1 仿真模型

2.2 仿真結(jié)果

（a） （b）

圖2 仿真應(yīng)力圖

（c） （d）

圖3 仿真應(yīng)變圖

通過仿真應(yīng)力圖2，可以發(fā)現(xiàn)，筒體和封頭連接處的應(yīng)力最大，此外，封頭的頂端也受到較大的應(yīng)力。通過仿真應(yīng)變圖3，我們發(fā)現(xiàn)，封頭頂端所示的應(yīng)變較大，連接處較筒體所受的應(yīng)變也較大。

2.3 仿真與實驗結(jié)果對比

仿真完成后，根據(jù)容器的參數(shù)我們進(jìn)行壓力實驗，實驗壓力值如公式1所示： Pt=1.25Pc=0.88MPa…………………………………………….（1）

試驗壓力下圓筒的應(yīng)力如公式2所示：

MPa……………… …………………….（2）

通過仿真和實驗比較發(fā)現(xiàn)，仿真得到的最大應(yīng)力約為50MPa，實驗得到的應(yīng)力為53MPa，數(shù)值相差6%。

3.結(jié)論

本文通過有限元仿真簡單壓力容器，可以得出：

3.1仿真得到的應(yīng)力和實驗得到的實際應(yīng)力基本相符，說明有限元仿真軟件可以在壓力容器的制造設(shè)計及其檢驗過程中得到運用。

3.2筒體在受壓的情況下，筒體和封頭連接處受到的應(yīng)力和應(yīng)變較大。這就意味著通常情況下，這兩個部位是壓力容器較易失效的部位，也提醒我們檢驗及設(shè)計人員，要對這兩個部位重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁基照.壓力容器優(yōu)化設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]劉伯玉，丁傳安.薄壁壓力容器的有限元建模研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2009.

[3]呂景貴.有限元方法及其軟件的幾個應(yīng)用[D].浙江：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

壓力容器論文范文第4篇

論文摘要：根據(jù)材料力學(xué)理論，推導(dǎo)出多支座臥式壓力容器支座彎矩、支座反力的計算公式，給出釜件應(yīng)力的校核方法，編制了基于matlab的計算程序，并附有五鞍座蒸壓釜的受力分析和強度計算實例。

蒸壓釜是化工、建材行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的一種具有多支座的臥式壓力容器。GB150—89《鋼制壓力容器》只給出了雙支座對稱布置臥式容器的剪力、彎矩和應(yīng)力計算方法，而對多支座臥式容器的計算方法僅在文[2]中有一般性說明。HGJ16—89《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》只給出了三支座臥式容器的設(shè)計和計算。本文從三彎矩方程出發(fā)結(jié)合臥式容器的特點，基于材料力學(xué)理論基礎(chǔ)，比照文[2，3]的推導(dǎo)過程，導(dǎo)出了相應(yīng)的彎矩和剪力計算公式，按齊克法給出應(yīng)力校核式，并基于matlab編制了相應(yīng)的計算及校核程序。

圖1 n支座連續(xù)外伸梁受力圖

1 公式推導(dǎo)

多支座臥式蒸壓釜可簡化為受均布載荷的外伸梁，假設(shè)共有2n-1個支座，見圖1。圖中L為圓筒兩封頭切線之間長度;h為封頭內(nèi)壁曲面深度;A為邊支座中心線到近端封頭切線的距離;q為單位長度上的載荷。

1.1 支座截面彎矩的計算

為求出臥式容器的各項應(yīng)力，首先求得各截面的剪力和彎矩，多支座臥式容器屬靜不定結(jié)構(gòu)，需用三彎矩方程求解其剪力和彎矩。對于n支座，三彎矩方程一般性公式為[2]：

(1)

在對多支座臥式容器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為使其受力狀況較好，通常將支座設(shè)計成等距布置。即有l(wèi)1= l2= l3 =? = l2n-2=l，其值為：

(2)

故公式(1)簡化為

(3)

在支座n左右，由于對稱 ，故

(4)

首先需要計算封頭及其內(nèi)裝物料重量和作用于封頭上的靜載荷對封頭切線與軸線交點的等效力矩：

(5)

根據(jù)文[4]有

(6)

由公式(4) 、(5) 、(6)組成連立方程如下：

(7)

令 ， ，則上述方程組可以寫成：

(8)

其中：

由此方程組可解得各支座截面彎矩Mi(i=1，2，…，n)，并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的計算

圖2 連續(xù)外伸梁分解圖

當(dāng)求得各支座截面彎矩之后，把該連續(xù)梁分解為2n-2個靜定梁，如圖2所示。左右端為均布載荷外伸梁、中間為均布載荷簡支梁，從而求得支座反力。封頭及其內(nèi)裝物料重量為：

并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁內(nèi)剪力的計算

根據(jù)剪支梁的剪力計算公式可求出梁內(nèi)的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對稱性可得。

1.4

彎矩的計算

首先根據(jù)剪支梁彎矩的計算公式即可求出梁內(nèi)彎矩，然后采用數(shù)學(xué)方法求出彎矩的最大值。

1.4.1梁內(nèi)彎矩的計算

(14)

求出A段以及1~n-1段的彎矩，其它各段由對稱性可得。

1.4.2最大彎矩的計算

對方程組 (14) 求一階導(dǎo)數(shù)，以求最大彎矩所在點，如方程組（15）。把求得的x值代入原方程組 (14) ，即可求得各段的最大彎矩。

在求得多支座臥式容器各支座處支反力和彎矩后 ，可作出其剪力圖和彎矩圖，本文不詳細(xì)敘述。

(15)

1.5釜體應(yīng)力計算和校核

多支座臥式容器的應(yīng)力計算可以按照齊克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文獻(xiàn)[1]進(jìn)行應(yīng)力校合。

1.5.1 筒體軸向應(yīng)力計算

(1) 兩支座中間處的橫截面上:

按各跨中點處的最大彎矩Mmax作用點處，計算橫截面的最高點和最低點的軸向應(yīng)力：

最高點：

(16)

最低點：

(17)

式中，p為設(shè)計壓力，Mpa；Rm為釜體平均半徑，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 支座處橫截面上

筒體被加強的最高點或筒體不被加強的靠近中間水平平面處：

最高點：

(18)

最低點：

(19)

式中K1、K2為計算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8—5、式8—6計算，

。

(3) 筒體軸向應(yīng)力的驗算

(20)

式中K3為計算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8—21進(jìn)行計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

如τ

1.5.3 圓筒周向應(yīng)力計算

按支座處無加強圈，先按鞍座墊板不起加強作用進(jìn)行計算。

(1) 支座處橫截面最低點：

(21)

式中K5為計算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8-20計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 鞍座邊角處

(22)

式中K6為計算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8-36計算，

， =max{ |i=1，2，……，n}。

(3) 周向應(yīng)力驗算

σ7

2、matlab程序的編制

根據(jù)上述推導(dǎo)公式，基于matlab語言編寫計算程序。本文利用matlab強大的矩陣計算功能進(jìn)行方程組的求解，大大的簡化的計算的復(fù)雜性，且利用matlab的繪圖功能可以很方便的繪制出剪力圖與彎矩圖。程序的PAD圖如圖3：

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖 3 matlab程序PAD圖

3 五鞍座蒸壓釜計算實例

一臺五鞍座蒸壓釜（結(jié)構(gòu)示意圖見圖4）。已知：支座個數(shù)2n-1=5，設(shè)計壓力P=1.40Mpa，邊支座中心線到近端封頭切線的距離A=740mm，封頭內(nèi)壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設(shè)計溫度下容器材料的許用應(yīng)力[σ]t=170Mpa，筒體有效厚度δ0=11mm，容器殼體及充滿介質(zhì)時的總重量（包括殼體、內(nèi)件、物料及保溫層）W=1.05×106N。

圖 4 五鞍座蒸壓釜結(jié)構(gòu)示意圖

將已知參數(shù)輸入matlab程序，得計算結(jié)果如下：

支座彎矩

支座反力

跨間最大彎矩 應(yīng)力校核

（N，mm）

(N)

（N，mm）

（MPa）

M1=-1.32×107

R1=144631

M12max=1.161×108 σ1=60.7

M2=-1.663×107

R2=284397

M23max=5.847×107

σ2=67.3

M3=-1.153×107

R3=235810

M34max=5.847×108

σ3=66.3

M4=-1.663×107

R4=284397

M45max=1.161×108 σ4=93.5

M5=-1.32×107

R5=144631

Mimax=1.161×108

σ5=-10.6

Mmax=-1.32×107 Rmax=284397

σ6=-151.2

σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6

τ=10.86

各項盈利校核均合格

并且程序可以自動生成剪力圖和彎矩圖，如圖5、圖6所示。

4 結(jié)語

本文所給出的受力分析和強度計算方法，雖然是針對具體的蒸壓斧設(shè)計而得，但是具有非常普遍的意義，廣泛適用于其他多支座臥式容器。同時，在本文中，matlab強大的計算功能與繪圖功能得到充分體現(xiàn)，值得在設(shè)計與計算中廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(一)．北京：學(xué)院出版社，l989

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[3] 中國武漢化工工程公司，HJG16—89，鋼稍化工容強度計算規(guī)定．北京：化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心，1990

壓力容器論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：就業(yè)為導(dǎo)向；高職；化工設(shè)備專業(yè)；畢業(yè)設(shè)計

中圖分類號：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）09-0037-02

畢業(yè)設(shè)計是高職院校眾多教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一，不但對學(xué)生在校期間所學(xué)知識、技能有鞏固檢驗作用，而且是培養(yǎng)學(xué)生綜合技能、提升學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的有力渠道，同時也是拉近學(xué)生與就業(yè)環(huán)境之間的距離、實現(xiàn)學(xué)生身份轉(zhuǎn)變的有效途徑。

改革的背景與思路

畢業(yè)設(shè)計存在的問題 由于高校擴招、就業(yè)壓力、學(xué)風(fēng)浮躁、高職教育發(fā)展不夠成熟等多方面的原因，高職畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)存在著或多或少的問題：（1）畢業(yè)設(shè)計選題與高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)存在差異，內(nèi)容輕技能、重理論；（2）選題與工作崗位偏差大，有的甚至無關(guān)聯(lián)；（3）具有實際工程經(jīng)驗及企業(yè)經(jīng)歷的指導(dǎo)教師偏少；（4）沒有充分發(fā)揮畢業(yè)設(shè)計研究成果的可用價值。

畢業(yè)生就業(yè)難 學(xué)生就業(yè)是高校當(dāng)前的熱點、難點工作，工科類專業(yè)畢業(yè)生找工作難是很普遍的現(xiàn)象，尤其高職院校的畢業(yè)生，高不成、低不就的狀況使他們更難以就業(yè)。另外，企業(yè)所需要的各類專業(yè)人才緊缺，招不到合適的員工，應(yīng)聘大學(xué)生或?qū)I(yè)水平過低，或所學(xué)專業(yè)與企業(yè)需求不一致，難以達(dá)成協(xié)議。因此，學(xué)生如何給自己一個正確的定位，找到合適的崗位，是目前急需解決的問題，也是高校發(fā)展必須解決的一道難題。

化工設(shè)備與機械行業(yè)的特點 化工機械制造行業(yè)是個特殊的機械制造業(yè)?；C械制造廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品均是一些非標(biāo)產(chǎn)品，因此，對于任何一臺產(chǎn)品，必須有配套的設(shè)計圖紙、工藝、檢驗等技術(shù)文件。生產(chǎn)壓力容器的廠家必須持有相應(yīng)的壓力容器制造許可證，設(shè)計單位必須有相對應(yīng)類別的壓力容器設(shè)計許可證。任何一個環(huán)節(jié)均需有一定數(shù)量的工程技術(shù)人員。這些崗位所要求的人員必須是有一定理論基礎(chǔ)知識，又有一定工程實踐經(jīng)驗的技術(shù)人員。約有三分之二的化工機械專業(yè)畢業(yè)生的去向為此類制造廠，因此，如何讓畢業(yè)生盡快地適應(yīng)這些崗位，是需要高職院校認(rèn)真思索和解決的問題。

以就業(yè)為導(dǎo)向的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革

以就業(yè)為導(dǎo)向的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革是畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)的一種探索，我校實施化工設(shè)備與機械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革后，提升了整體畢業(yè)設(shè)計水平，提升了學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，增強了學(xué)生就業(yè)能力。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成果還可以幫助企業(yè)解決實際問題，這不但有助于學(xué)生能更快更好地就業(yè)，同時，畢業(yè)設(shè)計成果又可運用到以后的實際工作中，幫助學(xué)生就業(yè)后更好地開展工作。

畢業(yè)設(shè)計選題題庫系統(tǒng)設(shè)計 選題是畢業(yè)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。以往畢業(yè)設(shè)計選題陳舊，理論性題目偏多，綜合訓(xùn)練題目偏少，選題缺乏多樣性，題目深度不夠，致使學(xué)生訓(xùn)練不足。據(jù)此，我?；C械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革首先從選題著手，開發(fā)建立了符合企業(yè)實際需求的畢業(yè)設(shè)計選題題庫系統(tǒng)。系統(tǒng)中所有的課題均以學(xué)生所學(xué)課程知識和技能為出發(fā)點，使學(xué)生將所學(xué)理論知識和能力進(jìn)行綜合應(yīng)用并進(jìn)一步提升訓(xùn)練，以綜合實踐教學(xué)目的為基本要求，題目貼合工作崗位，具有實際應(yīng)用意義。對學(xué)生而言，是有能力完成的；對企業(yè)而言，是有利用價值的。指導(dǎo)教師通過大量的實踐和專業(yè)崗位調(diào)研，設(shè)計、收集、整理出具有明確工程背景和實際應(yīng)用價值的課題，組建了題庫系統(tǒng)。課題大致分為以下幾類：各類非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計（包括選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度設(shè)計）、基于Excel的化工設(shè)備零部件強度系統(tǒng)設(shè)計、基于Excel的標(biāo)準(zhǔn)零部件查詢系統(tǒng)設(shè)計、化工設(shè)備及零部件制造工藝（包括焊接工藝）編制、鈑金件放樣系統(tǒng)設(shè)計、非標(biāo)設(shè)備報價系統(tǒng)設(shè)計等，根據(jù)學(xué)生的實習(xí)崗位和興趣，實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計課題的雙向選擇。

優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計過程 我?；C械專業(yè)教師大都來自企業(yè)，有著數(shù)十年的企業(yè)工作經(jīng)歷，在企業(yè)中從事過壓力容器設(shè)計工作，持有全國壓力容器設(shè)計審核資質(zhì)。在學(xué)校完成常規(guī)教學(xué)工作的同時，業(yè)余時間還可承擔(dān)一些項目、設(shè)備的設(shè)計科研工作。因此，在輔導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計過程中具有絕對的優(yōu)勢。對于已落實工作單位的學(xué)生，指導(dǎo)教師要求他們必須選擇與工作崗位相關(guān)的課題，這樣對學(xué)生而言，學(xué)習(xí)與就業(yè)融合在一起，完成畢業(yè)設(shè)計不再是負(fù)擔(dān)，而是就業(yè)前的上崗培訓(xùn)和試工考核。畢業(yè)設(shè)計過程相當(dāng)于某一階段的工作總結(jié)，或是對以后工作內(nèi)容的預(yù)習(xí)，指導(dǎo)教師可以通過電子郵件等方式與學(xué)生進(jìn)行交流，幫助他們完成畢業(yè)設(shè)計，同時也可幫助他們更好地開展工作。對于尚未落實工作的學(xué)生，要求他們選擇自己感興趣的課題，指導(dǎo)教師向他們提供大量的參考資料，包括教師自己的科研成果、收集整理的一些案例，同時督促學(xué)生在較短的時間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計。通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生的一些實踐能力如AutoCAD繪圖、零件強度計算、正確運用法規(guī)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、軟件編程等能力會得到鍛煉提高，從而為順利就業(yè)打下基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師針對不同類型的課題，制定了不同的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)過程記錄，力爭在較短的時間內(nèi)使學(xué)生的能力得到全面的提高。壓力容器設(shè)計類課題的指導(dǎo)記錄表如表1所示。通過整個過程的指導(dǎo)，學(xué)生對于設(shè)計一臺壓力容器的整個過程有所了解，也經(jīng)歷了選材、強度計算、使用SW6軟件、繪圖、壓力容器分類等過程，基本可以“零距離”就業(yè)，從事簡單壓力容器的設(shè)計工作。

推廣畢業(yè)設(shè)計成果 指導(dǎo)教師應(yīng)對學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計過程中的閱讀文獻(xiàn)、專業(yè)譯文、畢業(yè)設(shè)計報告（論文）、中期檢查內(nèi)容、教師指導(dǎo)紀(jì)錄、畢業(yè)設(shè)計答辯等環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范管理，這樣可保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。化工機械專業(yè)每屆均有大量的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，指導(dǎo)教師可將這些優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行整理、修改、充實、歸類，并向企業(yè)推廣，幫助企業(yè)解決實際問題，畢業(yè)設(shè)計的作者會因此而受企業(yè)歡迎，這樣的畢業(yè)設(shè)計可在企業(yè)與學(xué)生之間起到橋梁的作用，使學(xué)生順利地就業(yè)。如我校2010屆機電074班4位學(xué)生合作完成了管法蘭查詢系統(tǒng)設(shè)計。該設(shè)計以HG/T20592～20635-2009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》為基本數(shù)據(jù)庫，充分利用了Excel中函數(shù)功能強大的特點，將管法蘭標(biāo)準(zhǔn)中繁冗的表格、數(shù)據(jù)、圖形轉(zhuǎn)換成簡單清晰的查詢界面，實現(xiàn)了鋼制管法蘭的實時查詢。整個系統(tǒng)包括法蘭的公稱壓力等級對照查詢，各種型式的法蘭、墊片尺寸查詢，密封面尺寸及緊固件查詢等。有了這樣的查詢系統(tǒng)，壓力容器、管道等專業(yè)技術(shù)人員能快捷、準(zhǔn)確地查找到法蘭系統(tǒng)各個零件的結(jié)構(gòu)尺寸，可大大提高技術(shù)人員的工作效率。在畢業(yè)設(shè)計中，這4位學(xué)生的AutoCAD繪圖能力、查詢標(biāo)準(zhǔn)能力、Excel編程能力均得到了提高，以該畢業(yè)設(shè)計為橋梁，他們都找到了理想的工作，而且在工作崗位上干得也非常出色。

畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革成果

畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的教學(xué)改革是我們對高職教育教學(xué)改革的初步嘗試，取得了一些成績，幾年來我?；C械專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率均達(dá)100%，有時還出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。有的企業(yè)在學(xué)生尚在二年級第一學(xué)期學(xué)習(xí)的時候就提前跟他們簽訂就業(yè)意向，甚至有的企業(yè)要求個別學(xué)生從二年級第二學(xué)期開始，每周六、周日去企業(yè)上班，幫助企業(yè)繪制設(shè)備圖或編制制造工藝。因此，學(xué)生的實踐能力得到了提高，同時為一年后的就業(yè)打下了基礎(chǔ)。在我校機械工程學(xué)院的6個專業(yè)中，化工機械專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計得優(yōu)率最高。

畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)教學(xué)改革的困難與展望

我校畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革實施兩年以來，在改革研究與實踐中遇到了許多困難，也有過一些疑惑。改革確實能夠有效地鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，并得到了學(xué)生和用人單位的好評。但學(xué)校增加了辦學(xué)難度，對教師而言，無論是教學(xué)難度、教學(xué)工作時間還是對教師本人的要求都提高了。如果將這樣的改革推廣到其他專業(yè)，則遇到的問題會更多，如頂崗實習(xí)單位落實困難，“雙師型”教師不足，缺乏有效的激勵機制，教學(xué)成本增加等等。雖然改革困難重重，但實踐證明改革收到了良好的效果，提高了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，并明顯地促進(jìn)了畢業(yè)生就業(yè)，畢業(yè)設(shè)計既為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造了條件，又成為學(xué)生就業(yè)的橋梁。我們深深地感到，這樣的改革是社會的需要，是職業(yè)教育的需要，因此有必要克服一切困難，將這樣的改革堅持不懈地進(jìn)行到底。

參考文獻(xiàn)：

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