开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析
董小玉
(江苏永泰压力容器有限公司，江苏泰州225500)
摘要：对开孔补强设计在压力容器设计中的应用进行分析，能够有效提高压力容器设计的设计质量。基于此，本文将对开孔补强设计进行简单介绍，其中主要包括开孔补强的结构以及开孔补强的计算两方面内容。并对开孔补强设计在压力容器设计中的应用进行研究，其中主要包括在压力容器补强圈补强设计中的应用以及在压力容器锻件补强设计中的应用四方面内容。
关键词：开孔补强设计;压力容器设计;厚壁接管
随着时代的发展，压力容器的设计方法以及设计流程也发生了一定变化，在进行压力容器设计的过程中，其中最关键的一步就是在容器壁上进行开孔，这种方法能够为接下来的制作工作提供便利条件，方便压力容器进行维修的同时还能降低安装难度。但是在压力容器壁上进行开孔，会对压力容器的整体结构造成.定影响，降低压力容器壁的承受能力。对压力容器进行开孔补强设计能够有效解决这一问题，同时还能够提高压力容器的设计质量。
一、对开孔补强设计
(一)开孔补强结构
开孔补强结构指的是压力容器在进行开孔操作之后形成的结构，压力容器在进行开孔操作之后，自身结构的稳定性会遭到破坏，同时容器自身的抗压性也会遭到破坏，影响最终压力容器结构的应用质量。在制作压力容器的过程中，由于施工环境的不同，使用的制作材料也就不同，在制作过程中，需要在压力容器外壁上预留出几个小孔，这种方式虽然能降低压力容器的安装难度，但是压力容器的抗压性也会降低，导致压力容器的使用时问缩短。由此可以看出，在进行压力容器设计的过程中，必须对这一现象进行充分考虑，避免在实际应用过程中出现抗压能力降低的现象。
(二)开孔补强设计的计算
在对压力容器进行设计开孔之后，压力容器的质量会发生一定变化，产生这一现象的主要原因就是压力容器中应力的变化以及补强方法的变化等。除了以上两种影响因素之外，开孔补强设计的计算也是影响条件之一，其中主要采用的计算公式为A1+A2+A3大于A，其中A1为压力容器中的有效厚度与计算厚度之外多余面积的差，A2为压力容器中接管有效厚度与计算厚度之外多余面积的差，A3为焊接过程中产生缝隙的横截面积，A表示为压力容在开孔之后需要进行的补强差。通过以上公式能够发现，在对压力容器进行补强的过程中，各个阶段的补强量相加需要超过需要的补强量，只有这样也能避免补强过程中其他因索的影响。在对压力容器进行补强的过程中，由于其中存在的不确定因素较多，因此在实际操作过程中需要从多个方面进行研究。
二、开孔补强设计在压力容器设计中的应用
(一)在压力容器补强圈补强设计中的应用
在对压力容器补强圈进行补强设计的过程中，为了保证最终的补强质量，相关人员需要对补强圈的应用范围进行控制。通常情况下，压力容器中的压力设计需要在6.4MP以下，压力容器的温度设计在350摄氏度以下，开孔部位的设计厚度应在38毫米以下，其中钢材的抗拉强度应该在540MPA以上。同时在进行压力容器设计的过程中，不能够用钢制容器盛放置具有毒性的物质，同时不能承载超过自身承载范同的物质。在对压力容器补强圈进行补强的过程中，需要对其中的补强板厚度进行重点设计，如果压力容器的厚度过高，则需要对其进行多缝焊接，这种焊接方式会产生一定的不连续应力，对压力容器的抗压结构形成一定影响。
另外，如果在进行补强圈补强的过程中，外界环境温度的变化情况比较大，压力不在安全范围之内时，为了保证补强质量，则不能够进行补强。
(二)在压力容器锻件补强设计中的应用
对压力容器进行补强设计的根本目的是提高压力容器整体的抗压能力，主要是通道测量、设计、实施以及检测的方式进行。在对压力容器中的锻件进行补强时，需要对压力容器的整体性进行充分考虑。这种补强方式与上一种补强方式相比具有应力分布均匀等特点，能够将补强设计的价值充分发挥出来。由于在补强设计的过程中，存在较多的客观影响因素，因此在实际施工过程中应该注意该技术的应用方式以及应用范围，保证实际施工过程与施工图纸之间的匹配度，在此过程中如果出现细小的施工变化，都会影响最终的应用质量，甚至需要重新进行技术施工。加上这种施工方式在实际应用过程中的施工成本较高，同时施工难度也比较大，因此如果重新进行施工的话，会造成大量施工材料以及施工时间的浪费，提高施工成本。
(三)压力容器设计壁厚接管补强设计中的应用
在对压力容器进行厚壁接管补强设计的过程中，最关键的因素就是对材料进行正确选择，其中主要包括对材料的性质进行选择、对材料的功能进行选择以及对材料的使用特征进行选择等，在确定材料时，需要对材料的相关参数进行数据记录，保证使用的补强材料与压力容器材料保持一致。除了以上注意事项之外，还需要对材料的强度进行有效控制，许多人认为，材料的强度越高，其自身的补强效果也就越好，这种想法是错误的。加果在实际应用过程中补强材料的强度过高，则无法充分发挥出自身的补强效果，甚至还会增加补强难度。例如，如果补强材料的强度过高，将会造成压力容器的稳定性降低、牢固性降低，如果补强材料的强度较小，则在施工过程中必须适当增加接管壁的厚度，由此可以看出，在进行补强处理的过程中，只有保证补强强度与压力容器强度之间具有较高吻合性，才能够提高最终的补强质量。
三，结论
综上所述，随着人们对压力容器设计的关注程度越来越高，如何提高压力容器的设计质量，成为有关人员关注的重点问题。本文通过对开孔补强设计在压力容器设计中的应用进行研究发现，对其进行研究，能够有效提高压力容器的设计质量，同时还能提高压力容器的承载能力。由此可以看出，对开孔补强设计在压力容器设计中的应用进行研究，能够为今后开孔补强设计在压力容器设计的应用和发展奠定基础。
参考文献：
[1]朱国庆，压力容器设计中开孔补强设计的应用分析[J].现代制造技术与装备，2016( 12)：6/-68.
[2]黄集旭，开孔补强设计在压力容器设计中的运用[J].化工管理，2016( 35): 18.
作者简介：
董小玉，江苏永泰压力容器有限公司。
