降低压力容器设计制造应力集中的措施

刘丽杰

大庆惠博普石油机械设备制造有限公司 黑龙江 大庆 163000

摘要：随着时代的发展，压力容器的设计与制造备受关注。受到传统技术的影响，当前阶段在制造压力容器的过程中容易产生应力集中的现象，不利于压力容器的长足发展。为了进一步促进压力容器的发展，本文重点分析了对其设计制作的现状，阐述了压力容器制造中存在的应力集中问题，最后提出了几点降低应力集中的具体路径，希望对相关人士提供一定的借鉴与参考。

关键词：压力容器；设计制造；应力集中

引言

近些年来，越来越多的新兴技术被引入到各行各业中，对压力容器造成了巨大的冲击，同时其自身的缺点日益凸显。如果不及时解决问题，将会对压力容器的安全性带来不利影响，对企业生产效益的提升造成一定阻碍。因此，必须要对压力容器设计制造提起高度重视，针对存在的应力集中问题，采取针对性的解决措施，将应力集中发生的可能性降至最低，为压力容器平稳运行提供保障，从而逐步提升企业生产效益。

一、压力容器的设计制造发展现状分析

现如今，在石油工业、化学工业等领域中，都能发现压力容器的身影，其发挥着的作用是不容小觑的。在压力容器实际应用过程中，由于其可以承受非常巨大的压力，所以能够创造安全环境，用来存放各种各样的危险品。我国作为一个工业大国，始终关注石油行业的发展，压力容器因其自身所具备的特点，在石油行业中发挥着非常重要的作用。

为了发挥出压力容器的作用，扩大其应用的范围，如何科学地设计与制造压力容器始终是人们高度关注的课题，而且，我国还建立了较为成熟的体系，以满足压力容器今后的发展需求。当前阶段，压力容器制作工艺不断完善，现已达到较为成熟的标准，主要有原材料验收、无损检测以及焊接等。要想满足人们的实际需求，需要采取多个工艺处理环节，从而制造出有价值的压力容器。在压力容器制造中，其结构设计是一个非常关键的环节，是影响压力容器结构性能的决定性因素，合理有效的结构设计，还能提高压力容器的承受压力。反之，就会非常容易导致制作质量达不到相关标准，难以保证压力容器的安全性。

二、压力容器制造过程中的应力集中分析

（一）压力容器制造过程中的应力集中问题分析

应力集中对脆性材料的实际应用效果产生着重要影响，是一种比较普遍的弹性力学问题。在使用物体的过程中，倘若物体某处位置形状出现了急剧变化，就会增加应力集中问题发生的可能性，如孔洞、缺口等。当出现这种情况后，就可能引发疲劳裂纹等情况，甚至可能出现静载断裂的问题，对物体的正常使用造成直接的影响。因此，采取有效的措施避免应力集中问题的出现是非常重要的。在压力容器制造环节中，也普遍存在着这类问题。在制造压力容器时比较复杂，涉及到很多的切割、焊接等工作，如果某个工序没有得到恰当地处理，就很容易造成压力容器出现形状变化的现象，进而出现应力集中问题。

（二）压力容器制造应力集中问题的影响因素

在压力容器制造中，针对其中存在的应力集中问题，为了有效对其解决，需要对其影响因素进行全面了解，其影响因素如下：

①结构设计不合理。在设计过程中，为了保证压力容器具有良好的密封性，需要科学地设计封头等结构。但是在实际工作中，部分设计方案缺乏合理性，导致封头常常出现缺口等问题，就非常容易出现应力集中现象。

②制造工艺有待完善。在某些特殊情况下，为了满足实际的应用需求，在制造一些压力容器时，需要设计棱角结构，如果没有恰当地处理这一结构，就会增加应急集中问题出现的可能性。但是从目前情况来看，比较常见的工艺处理手段不能很好地满足棱角制造需求，所以应力集中现象出现的概率得到了提升。

三、压力容器制造降低应力集中的具体路径

（一）压力容器的结构设计要点分析

为了有效降低应力集中问题出现的概率，结构设计是否合理是关键性的影响因素。在对压力容器的结构进行设计时，应该着眼于实际情况，设计能够满足实际需求的结构方案。通常情况下，为了避免出现缺口等问题，可以优先考虑采用回转壳体以及成型封头，主要是因为考虑到这种结构的制造方法，大多数采取的一体化方法，很好地规避了诸多漏洞，大大降低应力集中问题的出现。

在一些情况下，为了满足应用需求，需要用多件结构对压力容器进行有效的连接。在连接过程中，需要选用刚度差较小的结构，影响刚度差的因素有很多，主要有材料厚度、曲率半径等，从而有效地避免应力集中问题的出现。此外，在设计压力容器时，需要尽量选择相同的材料，在不同结构的连接设计中，要保证材料结构的曲率半径大小相同。

（二）压力容器制造工艺的改进方法分析

为了将压力集中问题出现的概率降到最低，除了要不断完善压力容器的设计方案，还必须要不断更新、改进制造工艺。当前阶段，焊接依旧是压力容器制造中必不可少的重要环节，对压力容器制造的质量产生着直接的影响。在实际焊接环节中，如果没有有效地控制余高等因素，很可能会引发压力容器结构的不合理，增加了压力集中问题出现的概率。因此，在焊接过程中，必须要积极引入先进性的技术手段，对余高等因素进行严格的控制。焊接工作完成后，还应该结合具体规定与标准，正确地打磨压力容器的焊缝，以确保安全性。除此之外，为了提高压力容器的使用质量，在制造过程中，在选择焊接方式时，尽量不要选用点焊。

结语

综上所述，为了提高压力容器的使用价值，设计与制造环节至关重要。要想推动压力容器更好地发展与应用，需要全力保障其稳定性、安全性。同时，在压力容器设计与制造中，存在着一个比较突出、常见的问题，即压力集中，只要有效解决、消除这一问题，才能实现压力容器广泛地应用。对此，需要了解影响应力集中问题的因素，在此基础上，根据实际情况与需求，做好设计与制造工作，将应力集中问题发生的概率降至最低，为压力容器稳定性与安全性的提升提供良好保障，从而充分发挥出压力容器的使用价值。

参考文献

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