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壓力容器的組成部分詳解

時間:2020-06-18 17:01:54 來源: 點擊:588次

壓力容器通常是由板和殼組成的焊接結構。其中圓柱殼、球罐(或球頭)、橢圓頭、碟形頭、球冠頭、圓錐頭、膨脹節對應的殼體分別為圓柱殼、球殼、橢圓殼、球冠+環殼、球冠,錐殼和環板+環殼。專注于焊接車間!不斷為您提供優質的焊接內容,平蓋(或平頭)、環板、法蘭、管板等受壓元件分別對應于圓板、環板(外半徑與內半徑之差大于板厚的10倍),圓環(外半徑與內半徑之差小于板厚的10倍)和彈性地基圓板。上述7種殼體和4種板可以組合成多種壓力容器結構。此外,密封元件、支架、安全附件等構成一個完整的壓力容器。圖1-1顯示了水平壓力容器的總體結構。結合下圖簡要介紹了壓力容器的基本組成。


(1)氣缸的作用是提供工藝所需的壓力空間,是壓力容器重要的壓力元件之一。其內徑和體積通常由工藝計算確定。圓柱和球面圓柱是工程中最常用的圓柱結構。當鋼瓶直徑較小(一般小于1000mm)時,鋼瓶可采用無縫鋼管制作,鋼瓶上無縱向焊縫;當鋼瓶直徑較大時,鋼板可在卷板機上卷成鋼瓶或在水壓機上壓成兩個半鋼瓶,然后與焊縫焊接在一起形成整個氣缸。由于焊縫的方向與筒體的縱向(即軸向)方向平行,所以稱為縱向焊縫,簡稱縱向焊縫。如果容器直徑不大,一般只有一條縱向焊縫;隨著容器直徑的增大,由于鋼板尺寸的限制,可能會有兩條或兩條以上的縱向焊縫。此外,長度較短的容器可直接與筒體兩端的頭部連接,形成封閉的壓力空間,也可制成壓力容器殼體。但是,當容器較長時,由于鋼板尺寸的限制,需要將鋼板卷焊成筒體的若干段(筒體的一段稱為筒體段),然后將兩段或多段組裝焊接成筒體所需的長度。筒體段與筒體段之間、筒體與端蓋之間的連接焊縫,由于其方向垂直于筒體的軸向,所以稱為環焊縫。根據其結構,筒體可分為單層式和組合式兩種。


①單層圓筒的壁厚方向為一整層材料,即只有一層壁厚(為防止內部介質腐蝕,不包括內襯防腐層)。按制造方法,單層筒體可分為單層輥焊式、整體鍛造式、鍛焊式、非焊瓶式等,單層輥焊結構是目前制造和使用最廣泛的筒體形式之一。它用鋼板在大型軋鋼機上卷起鋼瓶,形成鋼瓶截面


通過焊接縱向焊縫,然后與頭部或端部法蘭組焊而成容器。圖1-1所示筒體為單層滾焊結構。整體鍛造結構是氣缸的最早形式。在制造過程中,筒體與法蘭可以整體鍛造或螺紋連接,整個筒體無焊縫。隨著焊接技術的發展,出現了分段鍛造,然后焊接組裝整個鍛造焊接筒體。非焊接筒體的制造方法主要有兩種:一種是用優質無縫鋼管兩端熱旋壓而成;另一種是鋼錠沖壓后熱旋壓而成。一般情況下,整體鍛造和鍛造焊接鋼瓶主要用于高壓和超高壓容器,而非焊接鋼瓶通常用于制造非焊接大容量壓力容器。整體鍛造筒體材料金相組織致密,強度高,質量好,特別適用于焊接性能差的高強度鋼制超高壓容器。但是,制造業需要非常大的冶煉、鍛造和加工設備,材料消耗量大,鋼材利用率低(僅26%~29%),加工量大。因此,一般只適用于內徑為5300~800mm、長度不大于12M的超高壓小型容器,如聚乙烯反應釜、人造晶體釜等。

②組合筒壁是由厚度方向上的兩層或多層不連續材料構成的。根據結構和制造方式,組合氣缸可分為多層式和纏繞式兩大類。具體結構將在本書第4章中描述。


(2)根據頭部幾何形狀的不同,頭部可分為球形、橢圓形、碟形、球形冠、錐殼和扁蓋,其中球形、橢圓形、碟形和球形冠頭統稱為凸頭。當容器組裝后無需打開時(一般容器內無內部零件或有內部零件但無需更換或修理),可直接將缸蓋與氣缸焊接,有效保證密封,節省材料,減少加工制造工作量。因內部零件維修或更換需要多次打開的容器,其頭部與氣缸的連接應是可拆卸的。此時,氣缸蓋和氣缸之間必須有密封裝置。


(3)密封裝置的壓力容器上有許多密封裝置,如:缸蓋與氣缸之間的可拆卸連接、容器連接管與外管之間的可拆卸連接、人孔蓋與手孔蓋之間的連接。壓力容器的正常安全運行在很大程度上取決于密封裝置的可靠性。螺栓法蘭連接(簡稱法蘭連接)是應用最廣泛的密封裝置之一。其作用是通過螺栓連接和擰緊螺栓來壓縮密封元件,從而確保密封。法蘭按連接部件分為容器法蘭和管道法蘭。用于連接容器蓋(或頂蓋)和氣缸以及兩個氣缸之間的法蘭稱為容器法蘭;用于連接管道的法蘭稱為管道法蘭。在高壓容器中,用于連接頂蓋和鋼瓶并與鋼瓶焊接的容器法蘭也稱為鋼瓶端部。


(4)由于工藝和維護的需要,在各種尺寸或已安裝的連接管上,如人孔、手孔、觀察窗孔、進料口和出口連接管,以及壓力表、液位表的安裝等,經常在壓力容器的汽缸或缸蓋上開孔和連接管,安全閥、測溫儀等連接管開口。手孔和人孔是用于檢查、組裝、拆卸和清洗容器內部的裝置。手孔的內徑應允許操作員的手自由通過。因此,手孔直徑一般不應小于150mm。考慮到人臂長度約650-700mm,對于直徑大于1000mm的容器不宜設置手孔,而應設置人孔門。有兩種常見的檢修孔形狀:圓形和橢圓形。為使操作人員自由進出,圓形檢修孔直徑至少為400mm,橢圓形檢修孔尺寸一般為350mm×450mm。氣缸或氣缸蓋打開后,打開部分的強度減弱,應力增加。這種弱化程度隨著開孔直徑的增大而增大,因此應盡量減少容器上開孔的數量,特別是避免開大孔。對于容器上已開的孔,還應進行開孔補強設計,以保證所需強度。


(5)支承壓力容器由支承件支承并固定在底座上


打開。圓柱形容器和球形容器的支承不同。根據安裝位置的不同,圓柱形容器支架分為立式容器支架和臥式容器支架。立式容器支架包括腿支架、支撐支架、耳支架和裙座。球罐支座多為柱或裙座支座。


(6)由于壓力容器的使用特點和內部介質的化學過程特性,安全附件往往需要在容器上設置一些安全裝置和測控儀表,以監視工作介質的參數,從而保證壓力容器的使用安全和工藝的正常運行。壓力容器的安全附件主要包括安全閥、爆破片裝置、緊急切斷閥、安全聯鎖裝置、壓力表、液位計、溫度測量儀表等。上述六部分(氣缸、氣缸蓋、密封裝置、開孔噴嘴、,支架和安全附件)構成壓力容器的外殼。對于儲存容器來說,外殼就是容器本身;對于用于化學反應、傳熱、分離等過程的容器來說,工藝所需的內部零件必須安裝在外殼內,才能形成完整的產品。

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