压力容器设计与制造常见问题探讨(3)

2.当厚板代薄板时，往往要引起连接结构的变化，如加厚的封头与简体的连接，往往都必须对封头进行外削边处理。对于用管道做简体的设备，当简体壁加厚时，筒体与封头的连接处有时也必须对简体侧作内削边处理。对于筒体与管板及平盖的对焊连接结构也同样存在这些问题。当厚度增加较多时，常常还涉及到焊接结构的变化。如接管与壳体焊缝及对接焊缝都有可能从原来的单V型（适合3~26mm板材）改为X型坡口（适合12~60mm板材）。改后可以减少焊缝填充量，避免产生缺陷，减少焊接残余变形与应力。大大提高了焊接接头的金属使用性能。

3.对于容器壳体整体上的以厚代薄，虽然不会使筒体与封头连接部位的局部应力增加，但是仍会造成以下几种不利影响。首先，壳体厚度增大后,原设计选用的焊接方式、探伤方法等可能相应发生变化；其次，壳体增厚势必增加容器的重量，于是将对容器的支座和基础不利；第三，对于壳体兼作传热部件的容器，增加壳体厚度会影响换热容器的传热效果。

4.钢板许用应力与其厚度密切相关，从GB150-98中可见钢材随着板厚的增加材料许用应力呈下降趋势，如Q345R在20℃~150℃下板厚从16mm增加到18mm时，许用应力由170MPa下降到163MPa。“厚代薄”有可能导致强度不足，因此，当处于这些临界状况下的厚代薄时，还必须对强度进行验算。

5.对于膨胀节、波纹管、挠性薄管板和薄管板等元件，原则上不应采用厚代薄。因为随着元件的加厚，其刚性相应增大，从而削弱了补偿变形效果。因此，“以厚代薄”也必须如其它形式的材料代用那样“事先取得原设计单位的设计修改证明文件,对改动部位应作详细记载”。由设计单位来综合考虑以厚代薄造成的种种不利影响，决定是否可行并对可实施以厚代薄的容器的焊接工艺、探伤方法、支座、基础等作适当的调整，以消除或减少各种不利影响。

五、人、手孔法兰的选用

目前在我国的行业标准中，标准人、手孔的法兰全部采用管法兰。许多设计单位在设备设计时也都愿意选用标准人、手孔，其原因大概就一个方便。但从设计的合理性和经济性来看，选用标准人、手孔并不理想。其原因有三：一是从法兰的受力情况来看，为了达到理想的密封效果，为了法兰承受尽可能小的力矩，在螺栓设计中应尽可能控制较小的螺栓孔中心圆直径。查阅HG20593~20595和JB/T4701~4703可以看到，同公称压力、同公称直径的法兰，管法兰的螺栓孔中心圆直径比设备法兰的螺栓孔中心圆直径大得多；二是由于二者如上所述的结构差异，导致管法兰的厚度要比设备法兰厚得多，加上管法兰的外圆大得多，如此整个人、手孔的制造成本比采用设备法兰设计、制造的人孔要高。三是在有的工作环境中，选用标准法兰显得比较浪费钢材。如工作压力为2.8MPa，此时选用标准法兰得用到4.0 MPa，如自行设计，可大大减少钢材厚度。在市场竞争激烈的今天，这对自行设计、自行制造的单位很有必要。

参考文献：