压力容器的基本知识7980.docx

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2、知知识1.2.1 概述1.2.1.11 压压力容器器的定义义及用途途从广义上上说，凡凡承受流流体介质质压力的的密闭壳壳体都可可称作压压力容器器。按GB1150-19998钢钢制压力力容器的的规定，设设计压力力低于00.1MMPa的的容器属属于常压压容器，而而设计压压力高于于0.11MPaa的容器器属于压压力容器器。从安全角角度看，单单纯以压压力高低低定义压压力容器器不够全全面，因因为压力力不是表表征安全全性能的的唯一指指标。在在相同压压力下，容容器的容容积越大大，其积积蓄的能能量就越越多，一一旦发生生破裂造造成的损损失和危危害也就就越大。此此外，容容器内的的介质特特性对安安全的影影响也很很大，

3、气气体的危危害程度度大于液液体，尤尤其易燃燃易爆的的气体或或液化气气体，如如果容器器发生事事故，除除了爆炸炸造成的的损失外外，由于于介质泄泄漏或扩扩散而引引起的化化学爆炸炸、起火火燃烧、中中毒污染染，导致致的后果果极其严严重。因因此，压压力、容容积、介介质特性性是与安安全相关关的三个个重要参参数。压力容容器安全全技术监监察规程程从安安全管理理角度出出发，将将同时具具备下列列三个条条件的容容器称为为压力容容器：l.最高高工作压压力（PPw）大于于等于00.1MMPa（不不含液体体静压力力）；2.内直直径（非非圆形截截面指其其最大尺尺寸）大大干等于于0.115m，且且容积（V）大于等于0.025m

4、3；3.盛装装介质为为气体、液液化气体体或最高高工作温温度高于于等于标标准沸点点的液体体。特种设设备安全全监察条条例附附则中规规定，压压力容器器的含义义是：盛盛装气体体或液体体，承载载一定压压力的密密闭设备备，其范范围规定定为最高高工作压压力（PPw）大于于或等于于0.11MPaa（表压压），且且压力与与容积的的乘积大大于或等等于2.5MPPaL的气体体或液化化气体和和最高工工作温度度高于或或等于标标准沸点点的液体体的固定定式容器器和移动动式容器器；盛装装公称工工作压力力大于或或等于00.2MMPa（表表压），且且压力与与容积的的乘积大大于或等等于1.0MPPaL的气体体、液化化气体和和标准沸

5、沸点等于于或低于于60的液体体的气瓶瓶；医用用氧舱等等。可以认为为这个规规定是对对压力容容器作出出的最权权威的定定义，只只要符合合上述规规定的容容器即为为压力容容器，其其设计、制制造、安安装、使使用、检检验、修修理和管管理都必必须接受受安全监监察。压力容器器是工业业生产中中的常用用设备，它它广泛地地用于石石油、化化工、动动力、食食品等行行业中，尤尤其是石石油化工工，许多多化学反反应过程程都需要要在有压压力的条条件下才才能进行行，或者者要用增增高压力力的方法法来加快快反应速速度，如如用乙烯烯和水（高高压过热热蒸汽）制制造乙醇醇（酒精精），就就需要在在7.00MPaa下进行行；用氮氮和氢合合成氨则

6、则要在332.MMPa下下才能较较好地反反应。这这样，不不但反应应器本身身是压力力容器，而而且必须须经过的的精制、加加热或冷冷却等工工艺过程程中所使使用的所所有的设设备也都都是压力力容器。在人们的的日常生生活中也也离不开开压力容容器，如如压缩空空气是一一种使用用得最为为普遍的的动力源源。它可可以带动动气锤、风风镐或其其他风动动工具进进行加工工、矿山山开采等等。压缩缩空气来来源于空空气压缩缩机，而而空气压压缩机的的辅助设设备如气气体冷却却器、油油水分离离器、储储气罐等等都是压压力容器器。压力容器器发生事事故时不不仅使容容器本身身遭到破破坏，往往往还会会诱发一一连串恶恶性事故故，给国国民经济济造成

7、重重大损失失。如119799年122月吉林林煤气公公司液化化石油气气球罐的的爆炸，引引起燃烧烧，并使使附近的的三个同同样的球球罐和550000只气瓶瓶爆炸，约约6000吨液化化石油气气流出燃燃烧，大大火持续续燃烧220小时时，死伤伤近百人人，直接接经济损损失达5500余余万元。又又如某电电化厂一一个盛装装液氯介介质的容容器发生生爆炸后后，约有有4吨的的液氯介介质外流流，造成成大面积积的毒害害区，中中毒范围围波及77.355平方公公里。压力容器器的潜在在的危险险性，还还表现在在其使用用条件比比较苛刻刻：它要要承受大大小不同同的压力力载荷（有有时还是是脉动的的）和其其他附加加载荷（如如重力、地地震

8、、风风载等）；容器内内的压力力还会因因操作失失误或反反应异常常而升高高，往往往在尚未未被发现现的情况况下容器器即被破破坏；不不少压力力容器工工作时不不仅承受受较高的的压力，同同时还经经常处于于高温或或低温状状态。此此外内部部介质的的特性对对容器的的运行安安全和使使用寿命命影响较较大，尤尤其是化化工容器器，其介介质常常常具有强强烈的腐腐蚀性（氢氢腐蚀、硫硫化氢腐腐蚀、各各种浓度度的酸、碱碱、盐腐腐蚀等）。要要保证容容器长期期安全运运行，就就必须在在设计、选选材、制制造、检检验和使使用管理理上严格格要求，所所以世界界上许多多国家都都设置了了专门机机构，负负责压力力容器的的安全监监督工作作。1.2.

9、1.22 压压力容器器的主要要工艺参参数压力容器器的工艺艺参数是是进行压压力容器器强度计计算和结结构设计计的主要要依据。工工艺参数数是由生生产的工工艺要求求确定的的。影响响压力容容器设计计的主要要工艺参参数有压压力、温温度、直直径等。1.压力力容器的的压力参参数压力容器器的压力力参数有有工作压压力（操操作压力力）、最最高工作作压力和和设计压压力。工工作压力力（操作作压力）是是指压力力容器在在正常的的操作条条件下，压压力容器器所承受受的内（外外）部表表压力。工工作压力力是由生生产工艺艺的要求求决定的的。最高工作作压力 对于于承受内内压的压压力容器器，其最最高工作作压力是是指在正正常使用用过程中中

10、，容器器顶部可可能出现现的最高高压力；对于承承受外压压的压力力容器，其其最高工工作压力力是指在在正常使使用过程程中，容容器可能能出现的的最高压压力差值值；对于于夹套容容器，其其最高工工作压力力是指在在正常使使用过程程中，夹夹套顶部部可能出出现的最最高压力力差值。一一般用来来表示。设计压力力 是是指在相相应设计计条件下下用以确确定压力力容器壳壳体壁厚厚及其元元件尺寸寸的压力力，用PP来表示示。在正正常的情情况下，设设计压力力应等于于或略高高于最高高工作压压力。公称压力力 为为了提高高制造质质量，并并降低制制造费用用，增加加零部件件的互换换性，使使容器及及其零部部件的制制造趋于于标准化化，把标标准

11、化后后的压力力数值称称为公称称压力，容容器设计计时应尽尽量采用用标准的的公称压压力系列列参数。容容器的公公称压力力是指容容器在规规定温度度下的最最大操作作压力。用用符号PPg来表示示。2.压力力容器的的温度参参数压力容器器的温度度参数有有工作温温度（操操作温度度）、设设计温度度。工作温度度（操作作温度） 是指指容器在在操作过过程中，在在工作压压力（操操作压力力）下壳壳体可能能达到的的最高或或最低温温度。设计温度度 是是指容器器在操作作过程中中，在相相应的设设计压力力下壳体体或元件件可能达达到的最最高或最最低温度度。3.直径径一般所说说的容器器直径系系指其内内径，单单位多用用mm表表示出于标准准

12、化的需需要，把把容器的的直径按按尺寸大大小排成成一定数数目的系系列，该该系列中中的各尺尺寸称为为容器的的公称直直径，用用符号DDg来表示示。在确确定容器器直径时时应选取取与之相相近的公公称直径径，以利利于封头头、法兰兰等零部部件的标标准化。1.2.1.33 压压力容器器的分类类压力容器器的使用用极其普普遍，型型式也很很多，根根据不同同的要求求，压力力容器的的分类方方法可以以有很多多种，例例如：按按容器的的壁厚可可分为：薄壁容容器和厚厚壁容器器。一般般认为当当容器的的壳体厚厚度大于于容器内内直径的的1110时为为厚壁容容器，小小于或等等于至11200时属于于薄壁容容器；按按容器的的承受压压力方式

13、式可分为为：内压压容器和和外压容容器。当当容器内内部承受受压力时时称内压压容器，当当容器外外部承受受压力时时称外压压容器，如如夹套容容器、真真空容器器等；按按容器的的工作温温度可分分为：高高温容器器、常温温容器、低低温容器器。一般般情况下下，当压压力容器器的工作作温度小小于等于于20时称为为低温容容器；当当压力容容器的工工作温度度大于等等于金属属材料的的蠕变开开始温度度时称为为高温容容器；按按容器壳壳体的几几何形状状可分为为：球形形容器、圆圆筒形容容器、圆圆锥形容容器。从安全的的角度出出发目前前广泛采采用的比比较重要要的分类类方法有有两种：1.按压压力容器器的安全全重要程程度分类类。压力容容器

14、安全全技术监监察规程程根据据容器在在使用中中的重要要作用、设设计压力力以及介介质的危危害性程程度，从从高到低低将压力力容器依依次分为为第三类类压力容容器、第第二类压压力容器器以及第第一类压压力容器器：（1）第第三类压压力容器器 下下列情况况之一的的容器：1）高压压容器；2）中压压容器（仅仅限毒性性程度为为极度和和高度危危害介质质）；3）中压压储存容容器（仅仅限易燃燃或毒性性程度为为中度危危害介质质，且PPV乘积积大于等等于100MPaam3）；4）中压压反应容容器（仅仅限易燃燃或毒性性程度为为中度危危害介质质，且PPV乘积积大于等等于0.5MPPam3）；5）低压压容器（仅仅限毒性性程度为为极

15、度和和高度危危害介质质，且PPV乘积积大于等等于0.2MPPam3）；6）高压压、中压压管壳式式余热锅锅炉；7）中压压搪玻璃璃压力容容器；8）使用用强度级级别较高高（指相相应标准准中抗拉拉强度规规定值下下限大于于等于5540MMPa）的的材料制制造的压压力容器器；9）移动动式压力力容器，它它包括铁铁路罐车车（介质质为液化化气体、低低温液体体）、罐罐式汽车车（液化化气体运运输车、低低温液体体运输车车、永久久气体运运输车）和和罐式集集装箱（介介质为液液化气体体、低温温液体）等等；10）球球形容器器（容积积大于等等于500m3）；11）低低温液体体储存容容器（容容积大于于5m3）。（2）第第二类压压

16、力容器器 下下列情况况之一的的容器（除除了已被被规定为为第三类类压力容容器的以以外）：1）中压压容器；2）低压压容器（仅仅限毒性性程度为为极度和和高度危危害介质质）；3）低压压储存容容器和低低压反应应容器（仅仅限易燃燃或毒性性程度为为中度危危害介质质）；4）低压压管壳式式余热锅锅炉；5）低压压搪玻璃璃压力容容器。（3）第第一类压压力容器器介质为无无毒、非非易燃低低压容器器和易燃燃或毒性性程度为为中度危危害介质质的低压压换热容容器、分分离容器器为第一一类压力力容器。由于压力力容器品品种规格格极其复复杂繁多多，按压压力容器器安全技技术监察察规程划划分第三三类压力力容器、第第二类压压力容器器以及第第

17、一类压压力容器器的具体体规定也也较多，为为便于对对照查找找，现将将压力容容器分类类归纳成成表，见见附录CC。按照压压力容器器安全技技术监察察规程的的规定分分类，压压力容器器的类别别和介质质有很大大的关系系，因此此确定介介质毒性性程度和和爆炸程程度是一一个重要要的方面面。压压力容器器安全技技术监察察规程中中规定：压力容容器中化化学介质质毒性危危害和易易燃介质质的划分分参照HHG2006600压力力容器中中化学介介质毒性性危害和和爆炸危危险程度度分类的的规定，无无规定时时，按下下述原则则确定毒毒性程度度： 极度危危害（II级） 最高高容许浓浓度00.1mmgmm3 高度危危害（级） 最高容容许浓度

18、度0.1111.0mmgmm3 中度危危害（级） 最高容容许浓度度1.00110mggm33 轻度危危害（级） 最高容容许浓度度10mmgmm3当压力容容器的介介质为混混合物质质时，应应以介质质的组分分并根据据毒性或或易燃介介质的划划分原则则，由设设计单位位的工艺艺设计或或使用单单位的生生产技术术部门提提供介质质毒性程程度或者者是否属属于易燃燃介质的的依据，无无法提供供依据时时，按毒毒性危害害程度或或爆炸危危险程度度最高的的介质确确定。2.根据据使用情情况分类类。按使用情情况不同同，压力力容器可可分为固固定式容容器和移移动式容容器两大大类。我我国对这这两类容容器分别别制订了了不同的的规程或或技

19、术规规范。例例如对移移动式容容器中的的气瓶制制订了气气瓶安全全监察规规程，对对铁路罐罐车和汽汽车罐车车分别制制订了“管理规规定”。（1）固固定式容容器固定式容容器的特特点是：具有固固定的安安装和使使用地点点，工艺艺操作条条件和操操作人员员都比较较固定。它它可以按按用途和和工作压压力进一一步分类类。1）按用用途分类类：根据据容器在在生产工工艺过程程中所起起的主要要作用不不同，可可以归纳纳为四大大类，即即反应容容器、储储存容器器、换热热容器和和分离容容器。a.反应应容器：主要用用来完成成介质化化学反应应的设备备，如反反应器、聚聚合釜、变变换炉和和氨合成成塔等。考考虑到反反应容器器的操作作条件复复杂

20、，压压力不易易控制，发发生爆破破的危险险性大，因因而对其其设计、制制造、使使用等方方面提出出严格的的要求。b.储存存容器：主要用用以储备备工作介介质，以以保持工工艺操作作压力稳稳定，保保证生产产的连续续进行。介介质在容容器内一一般不发发生化学学或物理理的变化化。常见见的压缩缩气体或或液化气气体储罐罐、压力力缓冲器器都属于于这一类类。大型型的储存存容器多多做成球球形容器器，小型型的储存存容器常常为卧式式圆筒形形容器。这类容器器的操作作条件没没有反应应容器复复杂，但但是由于于容积比比较大，储储存的介介质多，即即使在操操作压力力比较低低的情况况下，其其爆炸的的潜在的的能量也也是很大大的，因因而对这这

21、类容器器也提出出了比较较严格的的要求。c.换热热容器：主要用用来使介介质在容容器内实实现热交交换，以以达到生生产工艺艺过程中中所需要要的将介介质加热热或冷却却的目的的。如热热交换器器、冷却却器、蒸蒸发器、废废热锅炉炉等。换热容器器的型式式很多，就就传热方方式来分分，可以以有蓄热热式、直直接式、间间接式三三种，现现在常用用的是直直接式和和间接式式两种，前前者将高高温介质质直接传传给低温温介质，使使介质被被加热或或冷却。这这种情况况只适用用于两种种介质可可以互相相混合的的场合。如如蒸煮锅锅、消毒毒器、水水洗塔等等。后者者是通过过换热元元件来进进行的，常常见的有有蛇管式式、列管管式、排排管淋洒洒式等

22、。d.分离离容器：分离容容器的主主要作用用是让介介质通过过容器时时，利用用降低流流速、改改变流动动方向或或用其它它物料吸吸收等方方法来分分离气体体中的混混合物，以以达到净净化气体体或提取取回收杂杂质中的的有用物物料的目目的。在在分离容容器中主主要介质质不发生生化学反反应，压压力都是是来自器器外，如如分离塔塔、净化化器、回回收塔、洗洗涤塔、吸吸收塔等等。2）按压压力来分分类：压压力是压压力容器器最主要要的一个个参数，压压力越高高，爆炸炸的能量量越大。为为了便于于对压力力容器进进行分级级管理和和安全监监督，我我国压压力容器器安全技技术监察察规程将将容器的的设计压压力分为为四个压压力级另另别，即即

23、低压容容器 （代代号L）： 0.11MPaaP11.6MMPa 中压容容器 （代代号M）： 1.66MPaaP110MPPa 高压容容器 （代代号H）： 10MMPaP1100MMPa 超高压压容器 （代代号U）： 1000MPaaP110000MPaa（2）移移动式容容器移动式容容器是一一种盛装装容器。它它的主要要用途是是装运气气体，容容器在气气体制造造厂充装装气体，然然后运送送到使用用单位。这这类容器器没有固固定的地地点，一一般也没没有专责责的操作作人员，使使用环境境经常变变迁，管管理比较较复杂，因因而也比比较容易易发生事事故。移移动式容容器按其其容积的的大小及及结构形形状分为为气瓶、罐罐

24、车。气瓶外形形如瓶，头头部装有有各种阀阀门，底底部焊有有底座，按按所盛装装气体的的特性分分为压缩缩气体气气瓶（如如氧、氢氢、氮、氦氦等）、液液化气体体气瓶（如如二氧化化碳、乙乙烯、氟氟里昂、液液氨、液液氯等）和和溶解气气体气瓶瓶（如乙乙炔）。罐车是固固定安装装在流动动的车架架上的一一种卧式式贮罐。它它的容积积较大，常常达数十十立方米米，罐是是专门为为运输液液化气体体用的。由由于它的的直径较较大，一一般不宜宜承受高高压，所所以它所所充装的的都是低低压液化化气体。包包括铁路路罐车（介介质为液液化气体体、低温温气体）、汽汽车罐车车（如低低温液体体运输车车、液化化石油气气罐车和和液氨罐罐车）和和罐式集

25、集装箱（介介质为液液化气体体、低温温液体）等等。1.2.1.44 我我国的压压力容器器法规和和标准我国的压压力容器器规范和和标准是是一种开开放性的的标准体体系，它它是由法法规、基基础标准准、相关关标准、附附属标准准及产品品标准五五大部分分组成。如如图2-11列出了了压力容容器的法法规标准准体系关关系图。1.固固定式压压力容器器安全技技术监察察规程与与GBll50钢钢制压力力容器标标准的关关系法 规特种设备安全监察条例压力容器安全技术监察规程基 础 标 准GB150钢制压力容器等相 关 标 准材料标准材料检验法标准材料试验法标准附 属 标 准零部件标准工艺方法标准产品检验标准产 品 标 准型式参

26、数标准专用产品标准压力容容器安全全技术监监察规程程是压压力容器器的基本本法规。它它以安全全为基本本出发点点对压力力容器的的设计、制制造、安安装、检检验、使使用和维维修提出出了最基基本的要要求。其其权威性性高于GGBl550钢钢制压力力容器标标准和其其他任何何标准、规规章规定定，压压力容器器安全技技术监察察规程第第5条规规定“本规程程是压力力容器质质量监督督和安全全监察的的基本要要求，有有关压力力容器的的技术标标准、部部门规章章、企事事业单位位规定等等，如果果与本规规程相抵抵触时，应应以本规规程为准准”。所以以各种标标准、规规章、规规定的具具体内容容和要求求，应等等于或严严于容容规。图2-11

27、压压力容器器的标准准体系关关系2.GBB1500钢制制压力容容器基基础标准准与相关关标准、附附属标准准、产品品标准的的关系GBl550钢钢制压力力容器是是基础标标准，是是压力容容器标准准体系中中的核心心，它以以大多数数压力容容器为对对象，着着重解决决共性的的问题。它它引用了了很多相相关标准准和附属属标准、产产品标准准，这些些标准都都是为基基础标准准服务或或由它派派生出来来的。通通俗地说说，这些些被引用用标准是是GBll50钢钢制压力力容器的的子标准准。相关标准准包括材材料标准准、材料料试验法法标准和和材料检检验法标标准。例例如GDD66554压压力容器器用碳钢钢及低合合金钢技技术条件件只是是压

28、力容容器用钢钢应符合合的条件件即常说说的材料料的验收收标准，但但不是符符合验收收标准的的所有材材料都能能用于压压力容器器。盛装装不同的的介质、在在不同工工况条件件下的压压力容器器对材料料的要求求不尽相相同，因因此GBBl500钢制制压力容容器规规定了不不同的材材料的使使用范围围以及不不同工况况条件下下的压力力容器对对材料的的附加要要求，这这就是常常说的材材料使用用标准。如如GBll50钢钢制压力力容器规规定了设设计温度度小于10大于20时，厚厚度大于于20mmm的116MnnR应进进行设计计温度下下的低温温冲击。附属标准准包括零零部件标标准（封封头、法法兰、人人孔及支支座等）、工工艺方法法标准

29、和和产品检检验标准准，它是是为基础础标准服服务的，离离开了基基础标准准和专门门的产品品标准往往往无法法独立应应用。例例JB447300压力力容器无无损检测测规定定了射线线、超声声波、磁磁粉、渗渗透等无无损检测测的方法法以及如如何评级级，但检检测对象象的合格格级别则则需要由由GBll50钢钢制压力力容器等等基础标标准来回回答。如如GBll50钢钢制压力力容器规规定当压压力容器器进行1100射线检检测时，底底片评定定的合格格级别是是级。图1-2 立式压力容器产品标准准包括型型式参数数标准和和专用产产品标准准。其中中型式参参数标准准是出于于产品规规格尺寸寸及结构构型式的的系列化化、标准准化需要要而制

30、定定的，以以便于在在实际工工作中选选用，从从而大大大减少工工作量。而而专用产产品标准准是在基基础标准准上，针针对不同同材质（如如铝容器器）、不不同外形形和结构构特点（如如球形容容器、换换热容器器）的压压力容器器而提出出的专用用技术要要求。1.2.2 压力容容器的典典型结构构和特点点压力容器器的类型型类别虽虽然很多多，但是是它的基基本构成成都可以以分解为为筒体、端端盖（封封头）、法法兰、开开孔与接接管、支支座等几几种元件件。本节节单介绍绍常见压压力容器器结构型型式。1.2.2.11 低低、中压压压力容容器的简简体结构构图1-3 卧式压力容器石油、化化工生产产中大量量采用的的低、中中压容器器，一般

31、般属于薄薄壁容器器（DoDi1.22；Do指容器器的外径径，Di指容器器的内径径），它它的外形形结构形形式大都都是球形形和圆筒筒形，在在个别情情况下才才使用矩矩形、串串接球形形、椭圆圆形、扁扁圆形等等特殊形形状的容容器。1.圆筒筒形的筒筒体结构构形式圆筒形筒筒体是低低、中压压容器的的最常见见的筒体体结构，该该容器便便于在内内部装设设工艺附附件并便便于工作作介质在在内部相相互作用用，因此此被广泛泛用作反反应、换换热和分分离容器器。图22-2和和图2-33为常见见的立式式和卧式式压力容容器的典典型结构构。圆筒形筒筒体除了了在直径径较小的的情况下下可以直直接采用用无缝钢钢管外，一一般都是是用焊接接结

32、构，即即用钢板板先制成成圆筒形形后进行行焊接。小小直径的的圆筒体体可采用用一条纵纵焊缝，而而大直径径的圆筒筒体因受受钢板宽宽度尺寸寸的限制制，需采采用二条条以上的的纵焊缝缝。同样样，长度度较短的的圆筒体体只有与与封头相相组焊的的两条环环焊缝，长长的圆筒筒体则有有很多条条环焊缝缝。图1-4 常见的球形储罐结构型式2.球形形容器体积较大大的压力力容器一一般制成成球形容容器，因因为它的的直径比比较大，所所以球形形容器大大多是由由许多块块按一定定的尺寸寸压制成成形的球球面板组组焊而成成，其制制造、安安装有一一定难度度，特别别是由于于它的焊焊缝长，焊焊接工作作量大，焊焊接质量量和无损损检测要要求也较较高

33、。球球形容器器一般只只用作贮贮存容器器。钢钢制球形形储罐中中规定了了三种结结构型式式，如图图2-44所示。4.2.2 高压容容器的筒筒体结构构由于承受受的压力力较高，高高压容器器的筒体体一般都都比较厚厚，在高高压容器器设计时时，必须须综合考考虑其特特点，选选择合适适的结构构。（图图2-55）图2-55 高高压容器器的典型型结构高压容器器的筒体体结构型型式可分分为整体体式和组组合式两两大类，整整体式的的筒体结结构有单单层锻造造和整体体锻造，组组合式有有多层包包扎式、螺螺旋包扎扎式、热热套式和和绕制式式等。其其中多层层包扎式式、热套套式是目目前使用用最广泛泛、制造造和使用用经验最最为成熟熟的简体体

34、结构型型式，本本节主要要介绍这这两种结结构。1.多层层包扎式式筒体结结构图1-6 多层包扎式筒体这种结构构型式的的筒体是是由数层层紧密贴贴合的薄薄钢板构构成，分分为内筒筒与层板板两部分分，如图图2-66。内筒筒一般都都由厚度度为155200mm的的优质钢钢板卷焊焊而成，层层板则是是由68mmm的薄钢钢板先预预弯成半半圆形或或瓦片形形用钢丝丝绳（或或钢带）扎扎紧并点点焊固定定在内筒筒上，再再松去钢钢丝绳（或或钢带），焊焊接纵焊焊缝，以以此法逐逐层包扎扎直至达达到设计计要求的的厚度。它有以下下的特点点：设计计用材方方便；筒筒体的应应力分布布均匀；对于腐腐蚀性介介质只要要内筒选选用相应应的耐蚀蚀材料

35、而而层板仍仍可用普普通低合合金钢，从从而节省省了材料料成本；在环焊焊缝附近近的层板板上开安安全孔后后可以检检查内筒筒是否破破裂，防防止恶性性事故的的发生。它它的不足足之处是是：材料料的利用用率低；制造工工序多，制制造周期期长；尤尤其是存存在深的的环焊缝缝，探伤伤困难。图1-7 多层热套式筒体结构2.多层层热套式式筒体结结构这种结构构是采用用2550mmm的中中厚钢板板，卷焊焊成若干干个直径径不等的的圆筒，如如图2-77。每层层筒的内内外表面面只需经经粗加工工或只用用喷砂（或或喷丸）处处理而不不经机加加工，每每相邻两两层筒之之间以过过盈量相相互配合合，即套套合前内内筒的外外径较外外筒的内内径略大

36、大，套合合时需将将外筒加加热使之之膨胀，然然后松套套在内筒筒上，经经冷却后后，外筒筒收缩而而与内筒筒贴合。此此过程采采用由内内向外逐逐层套合合的顺序序，直至至达到设设计所需需的壁厚厚。从多层热热套式筒筒体的制制造过程程可以看看出：多层热套套式容器器的制造造工艺和和单层卷卷焊容器器的制作作除了套套合的过过程外，其其余是相相近的，所所以工艺艺容易掌掌握；制制造的周周期短；各层圆圆筒的对对接焊缝缝均可1100射线探探伤检验验，故可可保证焊焊接质量量；通过过热处理理可消除除绝大部部分套合合预应力力，其残残余套合合预应力力则可以以改善筒筒体在受受内压时时沿壳壁壁应力分分布不均均匀的状状况。但但由于是是中

37、厚钢钢板制作作，所以以其抗裂裂性能不不如多层层包扎筒筒体。热套式高高压容器器的内径径一般为为700040000mmm，设设计压力力为100.570MMPa，壁壁厚为5505500mmm。1.2.2.33 压压力容器器的封头头封头（或或端盖）是是压力容容器的重重要组成成部分，常常见的形形式有半半球形、椭椭圆形、碟碟形、形形及平板板形。1.半球球形封头头半球形封封头（图图2-88）的优优点和球球形容器器相同，受受力状态态较好，节节省材料料，壁厚厚只需圆圆筒体壁壁厚的二二分之一一，半球球形封头头多用于于高压容容器如尿尿素合成成塔、CCO2汽提塔塔等。对对于中、低低压压力力容器，为为了焊接接方便，以以

38、及考虑虑到封头头冲压过过程中的的减薄量量，封头头和筒体体通常取取同一厚厚度。2.椭圆圆形封头头和碟形形封头椭圆形封封头是由由半个椭椭球壳和和直边部部分组成成，如图图2-99所示。椭椭圆曲线线的曲率率半径变变化是连连续的，所所以封头头中的应应力分布布也比较较均匀，其其受力情情况仅次次于半球球形封头头。它是是目前中中、低压压压力容容器中应应用最广广泛的封封头形式式。长短短轴之比比为2的的椭圆形形封头称称为标准准椭圆形形封头，其其封头深深度（不不包括直直边部分分）为其其直径的的144。图1-8 半球形封头图1-9 椭圆形封头图1-10 碟形封头碟形封头头又称带带折边球球形封头头，它由由几何形形状不同

39、同的三部部分组成成，如图图2-110所示示。第一一部分是是以R为半径径的部分分球面；第二部部分是高高度为hh的圆筒筒形部分分；第三三部分是是连接以以上两部部分的过过渡部分分，其曲曲率半径径为r。R与r均以内内表面作作为圆基基准，一一般情况况下有RRi=Di；rRi=0.15。从几何形形状来看看，由于于椭圆形形封头深深度较浅浅，因而而比半球球形制造造方便，但但相比于于碟形封封头则制制造较难难，为了了保证椭椭球壳形形状的准准确则必必须用模模压。碟碟形封头头为一不不连续曲曲面，在在三部分分的连接接处会产产生较大大的边缘缘应力，故故应力分分布不象象椭圆形形封头那那样均匀匀，在工工程使用用中不是是很理想

40、想。但当当椭圆形形封头的的模具加加工有困困难时，一一般则以以碟形封封头来代代替。椭圆形封封头和碟碟形封头头的圆筒筒部分，又又称直边边部分，其其目的是是为了使使边缘应应力不直直接作用用在封头头与筒体体相连接接的焊缝缝上。直直边高度度一般为为2550mmm。3.无折折边球形形封头无折边球球形封头头是一块块深度较较小的球球面体。如如图2-111所示示，它结结构简单单、制造造方便，常常用作容容器中两两个独立立受压室室的中间间分隔封封头。由由于封头头球面无无过渡区区，在连连接边缘缘有较大大边缘应应力，为为保证连连接处的的焊接质质量，应应使封头头和与其其相连的的筒体厚厚度相近近，角焊焊缝应采采用全焊焊透结

41、构构。这种种封头一一般只用用于直径径较小、压压力较低低的压力力容器上上。4.锥形形封头锥形封头头有两种种结构型型式，一一种是无无折边的的锥形封封头，如如图2-112，另另一种是是带折边边的锥形形封头，如如图2-113。图2-111 无折边边球形封封头 图2-112 无折边边的锥形形封头无折边的的锥形封封头一般般应用于于半锥角角30，且内内压不大大的场合合。由于于锥体与与圆筒体体直接连连接造成成了壳体体形状的的突然不不连续，在在连接处处附近产产生的边边缘应力力。为了了提高连连接处的的稳定性性，常采采用加强强圈以增增强连接接处的刚刚性。带折边的的锥形封封头一般般应用于于半锥角角300的场合合，常用

42、用带折边边的锥形形封头的的半锥角角为300和455，过渡渡圆弧曲曲率半径径与直径径的比值值常取00.155，直边边高度为为2540mmm。图2-113 带折边边的锥形形封头锥形封头头的受力力情况比比半球形形封头、椭椭圆形封封头、碟碟形封头头差，采采用其结结构形式式的目的的是当容容器内的的工作介介质有颗颗粒状或或粉末状状的物料料，或者者是粘稠稠的液体体时，有有利于卸卸下这些些物料；锥形封封头也有有利于流流体的均均匀分布布，改变变流体的的流速。5.平盖盖封头平盖封头头与其它它封头比比较，结结构最简简单，制制造方便便，但受受力情况况最差，在在相同的的受压条条件下，平平盖封头头的厚度度比其它它封头要要

43、大得多多。图2-114（aa）是一一种受力力情况最最差，用用于直径径较小和和压力较较低的压压力容器器；常与与法兰连连接用于于经常拆拆卸场合合的平盖盖封头。图2-114（bb）是一一种结构构简单，制制造方便便，为高高压容器器中常用用的锻制制平封头头；高压压容器中中的锻制制平封头头为了减减小边缘缘应力的的影响加加工一直直边，其其直边高高度L一一般不小小于500mm；过渡区区的圆弧弧半径rr0.55h，且r166Di。（a）法法兰与平平盖连接接 （b）高高压用平平封头图2-114 平盖封封头1.2.2.44 压压力容器器的开孔孔与接管管（a）插入式 （b）嵌入式图1-15 常见的接管与壳体的焊接结构

44、为了使设设备能够够进行正正常的操操作、测测试和检检修，压压力容器器的壳体体和封头头一般都都要开孔孔。如物物料进出出口；测测量压力力、温度度以及装装设安全全装置的的连接孔孔；液面面计孔、人人孔和手手孔等。1.接管管与壳体体的连接接接管与壳壳体的连连接都是是采用焊焊接的型型式，如如图2-115为常常见的焊焊接结构构。2.接管管与外部部的连接接型式接管与外外部连接接的接口口一般有有三种型型式：螺螺纹短管管式、法法兰短管管式和平平法兰式式。螺纹短管管式接口口是一小小段带有有内螺纹纹或外螺螺纹的短短管，短短管插入入并焊接接在容器器的壳体体上，（a）螺螺纹短管管式（bb）法兰兰管短式式（c）平平法兰式式图

45、2-116 接口管管与壳体体的连接接结构如图2-16（aa）所示示，短管管上的螺螺纹用于于与外部部管件相相连接，这这种型式式的接口口管一般般只用于于连接较较小的接接口管。短短管的长长度应考考虑便于于安装螺螺栓，一一般不小小于8001000mmm。法兰短管管式接口口是一段段焊有一一个管法法兰的短短管，用用法兰和和外管件件相连接接。短管管插入并并焊接在在容器的的壳体上上，如图图2-116（bb）所示示，这种种接口管管因为要要用紧固固件来连连接法兰兰，所以以短管在在容器壳壳体外的的伸出长长度一般般要求11001500mm，法法兰短管管式接口口管多用用于直径径较大的的接口管管。平法兰式式接口是是法兰短

46、短管式的的一种特特殊型式式，实际际上即是是一个去去掉了短短管而直直接焊在在容器开开孔处的的管法兰兰。如图图2-116（cc）所示示，这种种接口管管与容器器的连接接型式有有贴合式式和插入入式两种种，它的的特点是是既可以以做为接接口管与与外部管管件连接接，又可可兼做补补强圈，对对容器壳壳体的开开孔起补补强作用用。3.开孔孔补强容器壳体体开孔后后，造成成了壳体体结构的的不连续续，从而而引起应应力集中中，使开开孔边缘缘处的局局部应力力增加了了好几倍倍。为了了降低开开孔边缘缘处的局局部应力力，需要要对壳体体的开孔孔部位进进行补强强。开孔孔补强的的方法有有两种：局部补补强和整整体补强强。局部补强强 局局部补强强是在开开孔边缘缘的一定定范围内内补强，常常用的补补强结构构有补强强圈补强强和厚壁壁短管补补强，如如图2-117所示示。补强圈补补强是在在开孔边边焊一个个金属圈圈（金属属圈的材材料一般般与容器器材料相相同），使使它贴合合容器的的外壁并并和壳体体及接管管焊在一一起，和和容器的的器壁一一起受力力。如图图2-117（aa）所示示。补强强圈上开开有一个个信号孔孔，用以以检查泄泄漏。厚壁短管管补强是是增厚接接管在靠靠壳体一一端的一一段管壁壁厚度，如如图2-117（bb）所示示，由于于这种结结构中所所有用来来补强的的金属，都都直接处处于较高高的应力力区域，补补强效果果更好。（