壓力容器設(shè)計(jì)步驟：

一. 確定容器類(lèi)別
      容器類(lèi)別的劃分在國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局所頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱容規(guī)）第一章第6條（p7）有詳細(xì)的規(guī)定，主要是根據(jù)工作壓力的大小(p75)、介質(zhì)的危害性和容器破壞時(shí)的危害性來(lái)劃分(p75)。本例穩(wěn)壓罐為低壓（<1.6MPa）且介質(zhì)無(wú)毒不易燃，則應(yīng)劃為第Ⅰ類(lèi)容器。

另：具體壓力容器劃分類(lèi)別見(jiàn)培訓(xùn)教材 p4  1-11
        何謂易燃介質(zhì)見(jiàn) p2  1-6
        介質(zhì)的毒性程度分級(jí)見(jiàn) p3  1-7
        劃分壓力容器等級(jí)見(jiàn)  p3  1-9
二. 確定設(shè)計(jì)壓力
      我們知道容器的最高工作壓力為1.4MPa，設(shè)計(jì)壓力一般取值為最高工作壓力的1.05～1.10倍。
      至于是取1.05還是取1.10，就取決于介質(zhì)的危害性和容器所附帶的安全裝置。
      介質(zhì)無(wú)害或裝有安全閥等就可以取下限1.05，否則就取上限1.10。
      本例介質(zhì)為無(wú)害的壓縮空氣，且系統(tǒng)管路中有泄壓裝置，符合取下限的條件，則得到設(shè)計(jì)壓力為 Pc=1.05x1.4=1.47MPa。

另：什么叫設(shè)計(jì)壓力？計(jì)算壓力？如何確定？見(jiàn)p11  3-1液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中，是如何確定設(shè)計(jì)壓力的？
三. 確定設(shè)計(jì)溫度
      一般是在用戶提供的工作溫度的基礎(chǔ)上，再考慮容器環(huán)境溫度而得。
      比如為華北油田設(shè)計(jì)的容器，且在工作狀態(tài)無(wú)保溫的情況下，其工作溫度為30℃，其冬季環(huán)境溫度最低可到－20℃，則設(shè)計(jì)溫度就應(yīng)該按容器可能達(dá)到的最?lèi)毫拥臏囟却_定為－20℃。《容規(guī)》附件二（p77）提供了一些設(shè)計(jì)所需的氣象資料供參考。本例取設(shè)計(jì)溫度為200℃即可。
四. 確定幾何容積
      按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后的實(shí)際容積填寫(xiě)即可。
五. 確定腐蝕裕量
      由所選定受壓元件的材質(zhì)、工作介質(zhì)對(duì)受壓元件的腐蝕率、容器使用環(huán)境和用戶期待的使用壽命來(lái)確定，實(shí)際上應(yīng)先選定受壓元件的材質(zhì)，再確定腐蝕裕量。
     《容規(guī)》第三章表3-3（p23）和GB150第3.5.5.2節(jié)（p5）對(duì)一些常見(jiàn)介質(zhì)的腐蝕裕量進(jìn)行了一些規(guī)定。工作介質(zhì)對(duì)受壓元件的腐蝕率主要按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，受使用環(huán)境影響很大，變數(shù)很多，目前無(wú)現(xiàn)成的數(shù)據(jù)。
      一般介質(zhì)無(wú)腐蝕的容器，其腐蝕裕量取1～2mm即可滿足使用壽命的要求。本例取腐蝕裕量為2mm。
另：什么叫計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度、有效厚度？何謂最小厚度？如何確定？見(jiàn)p12 3-5  3-6
六. 確定焊縫系數(shù)
      焊縫系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)叫法叫焊接接頭系數(shù)，GB150的3.7節(jié)（p6）對(duì)其取值與焊縫檢測(cè)百分比進(jìn)行了規(guī)定。 
      具體取值，可以按《容規(guī)》第85條（p43）所規(guī)定的10種情況選擇。

      其焊縫系數(shù)取1，即焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%的無(wú)損檢測(cè)，其他情況一般選焊縫系數(shù)為0.85。
      本例選焊縫系數(shù)為0.85。
七. 主要受壓元件材質(zhì)的確定
      材質(zhì)的確定在滿足安全和使用條件的前提下，還要考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性。
壓力容器設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題：
1、 壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命
壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命是設(shè)計(jì)文件中的重要內(nèi)容，它是設(shè)備投入運(yùn)行后制定檢驗(yàn)計(jì)劃、在定期檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)定的重要依據(jù)，一般由設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)工藝專業(yè)提供的設(shè)備工作環(huán)境考慮腐蝕裕量、疲勞、蠕變等綜合因素給出?！秹毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱容規(guī)）第32條明確規(guī)定“設(shè)計(jì)單位一般應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上注明壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命”。但大多的設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)圖紙上卻避免了這一問(wèn)題，其原因是影響壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命的因素很多，與設(shè)備的運(yùn)行管理也密切相關(guān)。但就本著提高設(shè)計(jì)文件質(zhì)量，對(duì)用戶負(fù)責(zé)，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)的精神，還是應(yīng)克服種種困難，解決這一難題。
2、 對(duì)有不可拆保溫層的壓力容器，對(duì)全部焊接接頭進(jìn)行X射線探傷的要求。

作者簡(jiǎn)介：熊從貴（1982- ），男（漢族），重慶市萬(wàn)州區(qū)人，從事壓力容器設(shè)計(jì)制造技術(shù)工作。 
      敷設(shè)有保溫層的壓力容器，而保溫層又是不可拆結(jié)構(gòu)，這時(shí)給設(shè)備的定期檢驗(yàn)帶來(lái)很多的不方便：不能探傷，不能測(cè)厚等。這就要求在設(shè)計(jì)制造時(shí)提出更高的要求以保證設(shè)備的安全運(yùn)行，提高設(shè)備的安全性。容規(guī)第50條規(guī)定“圖樣上應(yīng)提出對(duì)全部焊接接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)等特殊要求”，這里的全部焊接接頭當(dāng)然也包括C、D類(lèi)焊接接頭，而實(shí)際上有的設(shè)計(jì)圖紙不僅沒(méi)有對(duì)C、D類(lèi)焊接接頭提出無(wú)損檢測(cè)要求，甚至A、B類(lèi)焊接接頭也沒(méi)有提出全部無(wú)損檢測(cè)的要求。這里沒(méi)有對(duì)無(wú)損檢測(cè)的合格級(jí)別作出規(guī)定，本人認(rèn)為可以是A、B類(lèi)焊接接頭X射線探傷，III級(jí)合格；C、D類(lèi)焊接接頭著色或滲透探傷，I級(jí)合格。容規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定A、B類(lèi)焊接接頭必須全部做無(wú)損檢測(cè)的壓力容器不在此列。
3、 碳素鋼、16MnR鋼板厚度不小于3%Di，其它低合金鋼厚度不小于2.5%Di的冷成形圓筒應(yīng)經(jīng)熱處理合格。
      對(duì)此項(xiàng)要求，大多設(shè)計(jì)單位在設(shè)備主體筒體的設(shè)計(jì)中，基本上都注意到這一點(diǎn)，但是在接管的設(shè)計(jì)中卻很容易忽視。例如一設(shè)計(jì)單位對(duì)一φ325X12的接管提出可以使用16Mn的無(wú)縫管，也可以用16MnR鋼板卷制，卻沒(méi)有提出對(duì)卷制的接管進(jìn)行成型后的熱處理要求。又如φ428X14的卷制人孔接管沒(méi)提出熱處理要求，此類(lèi)例子很多。容器的筒體不需要熱處理時(shí)，往往對(duì)厚度超限的卷制人、手孔接管也忽視了熱處理要求。 
      鋼板冷卷后，晶粒發(fā)生破碎、歪扭，由于冷作硬化，鋼材的強(qiáng)度和硬度上升，而塑性下降。鋼板越厚，直徑越小的筒體冷卷后變形率越大，冷作硬化程度越大，鋼板的內(nèi)應(yīng)力也越大，塑性大幅度下降，甚至有產(chǎn)生裂紋的可能，這將嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全運(yùn)行。這時(shí)通過(guò)再結(jié)晶退火可以使鋼板的強(qiáng)度和硬度下降，塑性提高，從而使材料的力學(xué)性能得到改善。GB150-1998第10.4.2.1是根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)論，因此，厚度超限的鋼板冷作加工后進(jìn)行再結(jié)晶退火處理是完全必要的。
4、 人、手孔法蘭的選用
      目前在我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)人、手孔的法蘭全部采用管法蘭。許多設(shè)計(jì)單位在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)也都愿意選用標(biāo)準(zhǔn)人、手孔，其原因大概就一個(gè)——方便。但從設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，選用標(biāo)準(zhǔn)人、手孔并不理想。其原因有三：其一、從法蘭的受力情況來(lái)看，為了達(dá)到理想的密封效果，為了法蘭承受盡可能小的力矩，在螺栓設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能控制較小的螺栓孔中心圓直徑，查閱HG20593～20595和JB/T4701～4703可以看到，同公稱壓力、同公稱直徑的法蘭，管法蘭的螺栓孔中心圓直徑比設(shè)備法蘭的螺栓孔中心圓直徑大得多；其二、由于二者如上所述的結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致管法蘭的厚度要比設(shè)備法蘭厚得多，加上管法蘭的外圓大得多，如此整個(gè)人、手孔的制造成本比采用設(shè)備法蘭設(shè)計(jì)、制造的人孔要高。其三、在有的工作環(huán)境中，選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭顯得比較浪費(fèi)鋼材。如工作壓力為2.8MPa，此時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭得用到4.0 MPa，如自行設(shè)計(jì)，可大大減少鋼材厚度。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，這對(duì)自行設(shè)計(jì)、自行制造的單位很有必要。
5、 造過(guò)程中發(fā)生加工尺寸變更的處理
      在壓力容器制造過(guò)程中常常發(fā)生材料代用和加工尺寸變更的情況。材料代用時(shí)，往往都按照設(shè)計(jì)修改通知單的要求在竣工圖上按要求修改，但對(duì)加工尺寸的變更卻常常忽視。如一塔設(shè)備筒體高18m，采用的鋼板公稱寬度1.8m，這樣剛好用10節(jié)筒體，但實(shí)際鋼板寬度為1.8～1.82m不等，為了節(jié)省工時(shí)，多余的寬度不切割，如此一來(lái)，塔的總高就會(huì)高出約100mm，而在設(shè)備竣工圖上這一更改卻沒(méi)有反映出來(lái)，致使管道專業(yè)在確定設(shè)備上管道標(biāo)高時(shí)仍按原來(lái)的標(biāo)高，這樣給設(shè)備的安裝和管道布置都將帶來(lái)不應(yīng)有的麻煩。在容規(guī)第63條第1款明確規(guī)定制造中發(fā)生的材料代用、加工尺寸變更應(yīng)在竣工圖樣上直接標(biāo)注，標(biāo)注處應(yīng)有修改人與審核人的簽字?？梢?jiàn)，加工尺寸的變更與材料代用都是重大變更因素。
6、 甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭與殼體或短節(jié)間連接焊縫的檢測(cè)要求
      在筆者看過(guò)的壓力容器設(shè)計(jì)圖中，有大部分設(shè)計(jì)單位在容器內(nèi)為無(wú)毒、非易燃介質(zhì)，同時(shí)帶有時(shí)，沒(méi)有對(duì)設(shè)備法蘭與容器殼體或短節(jié)間連接焊縫提出檢測(cè)要求，這明顯是與JB/T4700-2000的技術(shù)要求相違背的。JB/T4700-2000中6.6.1.3規(guī)定，“對(duì)甲型或乙型平焊法蘭，法蘭與圓筒、封頭或短節(jié)間的焊縫表面應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，檢測(cè)方法按JB4730，檢測(cè)結(jié)果I級(jí)合格”。
7、 小直徑壓力容器B類(lèi)焊縫無(wú)損檢測(cè)比例及長(zhǎng)度
      無(wú)縫鋼管用作壓力容器筒節(jié)的情況比較常見(jiàn)，是因?yàn)橛脽o(wú)縫鋼管作筒體省去了卷筒及縱縫無(wú)損檢測(cè)工序，不僅縮短了制作周期，也節(jié)省了成本。但小直徑壓力容器在制造過(guò)程中，其B類(lèi)焊縫的無(wú)損檢測(cè)常常只進(jìn)行了20%RT，其檢測(cè)長(zhǎng)度不能滿足GB150中規(guī)定的進(jìn)行局部無(wú)損檢測(cè)的A、B類(lèi)焊接接頭“檢測(cè)長(zhǎng)度不得少于……，且不小于250mm”的要求。如一臺(tái)用φ325×8的無(wú)縫鋼管制作的壓力容器，環(huán)縫只作20%RT，雙壁單影透照法，其檢測(cè)長(zhǎng)度為205mm。一次透照有效長(zhǎng)度210mm，由此可見(jiàn)，作20%RT，只需用一張片即可，但其探傷長(zhǎng)度卻不足250mm，對(duì)φ325以下的規(guī)格更是如此。 此類(lèi)設(shè)備在其環(huán)縫的返修過(guò)程中也存在相同問(wèn)題。
      壓力容器的制造廠為節(jié)省成本，不顧標(biāo)準(zhǔn)和圖紙的要求，擅自改變焊縫的檢測(cè)長(zhǎng)度，其原因是容規(guī)沒(méi)有這一規(guī)定，這種說(shuō)法是強(qiáng)辯，因?yàn)閲?guó)家質(zhì)檢總局多次強(qiáng)調(diào)，在容規(guī)與GB150發(fā)生沖突或有不一致時(shí)，按較嚴(yán)者執(zhí)行。