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高压容器设计及制造中几个应注意的问题 1/4 高压容器设计及制造中几个应注意的问题 高压容器设计及制造中几个应注意的问题 【摘要】随着经济的发展，高压容器作为一种特殊容器，愈加广泛的应用于近现代工业发展中，成为一种重要的生产用具。出于对生产安全及经济节约的考虑，高压容器的生产工艺是极具专业性和精细度。【关键词】高压容器；设计；制造；生产工艺 随着近代化工工业的飞速发展，作为能承受着高压、高温和各种介质腐蚀的高压容器，其应用愈发广泛。从经济与安全的角度出发，介于高压容器的使用特性，生产厂家对高压容器材料的选择、各零部件的合理设计、制造工艺的要求都是极为严格。本文将就高压容器设计制造过程中，应当注意的几个问题做简要阐述，并对今后压力容器技术发展的机遇与挑战进行了展望。1 国家对于高压容器设计制作的要求 高压容器长期处于高温、高压、腐蚀性强的工作环境中，必须对材料的选择、结构的设计、设备的制造、检验等多方面进行综合的比较和分析，一旦出现设计问题，将严重危害人身、财产安全，因而各国对于高压容器的设计制作都制定了相应的法律法规要求。我国也从自身国情出发，于 2007 年 5 月立项修订固定式压力容器安全技术监察规程，2009 年 8 月 31 日颁布，2009 年 12 月 1 日正式执行。形成以 GB 150.1.42011压力容器为核心的不同品种、材料系列产品和零部件标准体系，覆盖范围与国外标准BS5500，JIS B8270，ASME，AD 规范，CODAP 等相当。2 高压容器设计中应注意的几项问题 高压容器的设计是有其固定的设计步骤，首先应当由使用方式和环境确定容器的基本类别，计算实际工作时的温度、压力，根据所需容器等最终确定使用材料、容器的整体设计。下面就设计中几个关键点进行阐述。高压容器设计及制造中几个应注意的问题 2/4 2.1 材料的选择 高压容器的设计首先是从选材开始，不同材质有不同的应用特质。介于高压容器长期处入极端环境中，因而其材料的选择必须具备强度大、综合机械性能、可焊性、抗热裂与冷裂性强等特性。常用的主要有 Q245R，Q345R，16MnR 和奥氏体不锈钢材料，如 304、316L 以及 GB150、GB7132008 等。这些材料相对来说可塑性强，同时来源广泛，具有经济实用的特性，适合大规模投入生产。2.2 筒体的设计 在对高压容器的筒体设计中，首先要避免对于大口径、薄筒体的盲目追求，设计者必须尽量在满足操作条件的基础上，尽可能将口径、筒壁控制在一个最佳的比例中，并能确保材料的合理选取，同时能做到完美封闭。筒体大体上分为单层式和组合式两种：单层式筒体：主要分为整体锻造型、单层卷焊式、单层瓦片式、无缝钢管式。制作工艺相对简单，生产周期短，技术基本成熟，但是其筒体难以控制，材质也相对脆弱。组合式筒体：主要分为层板包扎式、热套式、绕板式，基本能够解决这些传统工艺所带来的弊端，生产效率可观，但是对于技术要求较高。2.3 封头的设计 封头则主要分为球形和椭圆形两种，根据筒体及整个高压容器的材料及用途决定。在实际生产中主要采用球形封头，但是由于筒壁的厚度往往比封头大很多，其对于局部筒体的损害程度比椭圆形更大。2.4 密封的设计 在高压容器的设计中，密封结构的设计是关乎整个设备运行安全的重要环节。密封形式大致分为以下三种：强制式密封：由外部螺栓力来压紧密封面间的密封垫片，例如平垫式密封；自紧式密封：利用筒体内部压力来压紧密封垫片，例如伍德密封；半自紧式密封：介于以上两者之间的密封，例如双锥密封。具体选用何种密封形式，应严格根据介质、压力、温度及设备直径等具体工艺条件，合理选择。高压容器设计及制造中几个应注意的问题 3/4 3 高压容器制作中应注意的几个问题 制作是将设计中一些数据类系数转换成实体的过程，因为受到现实技术的约束，往往无法做到完美呈现，下面就一些常见问题进行探讨。3.1 材料代用 在实际的制作过程中有时受到材料采购和经济问题的限制时，需要进行材料代用现象。本身在设计中所选材料是最佳使用材料，因而在选择代用材料时，必须考虑容器设计中的各种参数，切忌盲目更改。3.2 生产效率 由于制作工艺上存在差距，很多生产厂家在生产高压容器时，对材料处理能力较弱，导致生产效率低下。不同形状的容器对生产周期的要求也不同，在制作中更应当在同样使用效果的前提下，选取易制作、标准高的容器。同时可以考虑适当降低对层板间隙的要求，在焊接时用焊前热处理取代焊后热处理的方式来提高生产效率。3.3 变形预防 高压容器在制作过程中，容易因为一些操作失误产生变形，如切割、焊接变形、加工变形、组装变形等。变形因素一方面是由于材料的选择稳定性较弱，另一方面是设计上存在漏洞而造成变形。为避免该种现象，应采用对称切割或机械切割代替传统的火焰切割，对焊接技术要进行严格的工艺要求，在加工组装过程中，尽量采用计算机操控，更为精准。3.4 严格检验 为了保证容器的使用寿命，对于生产的高压容器必须进行抽样检验，具体的检验标准参考如下：封头用钢板的化学成份，力学性能应符合 GB7132008锅炉和压力容器用钢板的规定；锻件符合NB/T470082010承压设备用碳素钢和低合金钢锻件的规定，正火状态供货；筒体、筒体平盖、筒体端面的锻件符合 IV 级要求，法兰、双锥环的锻件符合级要求；焊接采用焊条电弧焊，焊接规程按NB/T470152011压力容器焊接规程。4 结束语 高压容器作为在化学工业、石油化学工业、粉末冶金和新型食品高压容器设计及制造中几个应注意的问题 4/4 杀菌等领域极易涉及到的一种特种设备，结构多种多样，操作条件越来越苛刻，其设计与制造中出现的细微失误，都将导致难以挽回的结果。因此，必须合理进行计算，做出一个安全、经济的设计，同时要从操作条件出发，谨慎地制作各个零部件，保证整个高压容器的实用、可靠。参考文献：1陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南，谢铁军.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望J.压力容器，2012（12）：2 2周峰，杨晓明，蔡娜.高压容器设计及制造中几个应注意的问题J.石油和化工设备，2011（12）：12 3韩明轩，刘丝嘉.化工机械高压容器筒体的制造探索J.科技创业家，2014，（5）：8484 -最新【精品】范文