卧式压力容器结构设计

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1、卧式压力容器结构设计概述压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。3.1容器的分类1.按压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：　(1)低压(代号L)0.1MPa≤p<1.6MPa　(2)中压(代号M)1.6MPa≤p<10.0MPa　(3)高压(代号H)10.0MPa≤

2、p<100.0MPa　(4)超高压(代号U)p≥100.0MPa。2.按工艺过程中的作用不同分为：　（1）反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。　（2）换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。（3）分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。17（4）贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。3.根据容器的压力高低，介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，综合地将容器分为三类。属于下列情况之一者为一类容器:（1）非易燃或无毒介质的低压容

3、器；（2）易燃或有毒介质的低压分离器的换热容器。属于下列情况之一者为二类容器：（1）中压容器；（2）剧毒介质的低压容器；（3）易燃或有毒介质的低压反应容器和储运容器；属于下列情形之一者为三类容器：（1）高压、超高压容器；（2）剧毒介质的中压容器（3）易燃或有毒介质（4）中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉。3.2压力容器的结构特点一般承受内压的容器，除球形容器外，大多是由筒体和封头组成。筒体是圆筒形壳体，封头则有多种型式，高压容器多采用平板封头；中、低压容器的封头除平板和半球型外，还有半椭圆形

4、封头，蝶形封头，锥形封头等。3.3压力容器筒体的结构型式17圆柱形容器是最常见的一种压力容器结构形式，具有结构简单、易于制造、便于在内部装设附件等优点，被广泛用作反应器、换热器、分离器和中小容积储存容器。圆筒形容器的容积主要由圆柱形筒体(以下简称圆筒)提供。圆筒可分为单层式和组合式两大类。单层式优点是结构简单。但厚壁单层式圆筒也存在一些问题，主要表现在：①除整体锻造式厚壁圆筒外，还不能完全避免较薄弱的深环焊接和纵焊缝，焊接缺陷的检测和消除均较困难；且结构本身缺乏阻止裂纹快速扩展的能力；②大型锻件及

5、厚钢板的性能不及薄钢板，不同方向力学性能差异较大，韧脆转变温度较高，发生低应力脆性破坏的可能性也较大；③加工设备要求高；为此，人们相继研制了多种组合式圆筒。常见的有以下几种：（1）多层包扎式这是目前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合式圆筒结构。筒节由厚度为12～25mm的内筒和厚度为4～12mm的多层层板两部分组成，筒节通过深环焊缝组焊成完整的圆筒。为了避免裂纹沿厚度方向扩展，各层板之间的纵焊缝应相互错开75°17。筒节的长度视钢板的宽度而定，层数则随所需的厚度而定。制造时，通过专用装

6、置将层板逐层、同心地包扎在内筒上，并借纵焊缝的焊接收缩力使层板和内筒、层板与层板之间相互贴紧，产生一定得预紧力。每个筒节上均开有安全孔，这种小孔可使层间空隙中的气体在工作时因温度升高而排出；当内筒出现泄漏时，泄漏介质可通过小孔排出，起到报警作用。多层包扎式圆筒制造工艺简单，不需要大型复杂的加工设备；与单层式圆筒相比安全可靠性高，层板间隙具有阻止缺陷和裂纹向厚度方向扩展的能力，减少了脆性破坏的可能性，同时包扎预应力可有效改善圆筒的应力分布；对介质适应性强，可根据介质的特性选择合适的内筒材料。但多层包

7、扎式圆筒制造工序多、周期长、效率低、刚板材料利用率低，尤其是筒节间对接的深环焊缝对容器的制造质量和安全有显著影响。这是因为：①无损检测困难，环焊缝的两侧均有层板，无法使用超声检测，仅能依靠射线检测；②焊缝部位存在很大的焊接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗大而韧性下降，因而焊缝质量较难保证；③环焊缝的坡口切削工作量大，且焊接复杂。(2)热套式采用厚钢板（30mm以上）卷焊成直径不同但可过盈配合的筒节，然后将外层筒节加热到计算的温度进行套合，冷却收缩后便得到紧密贴合的厚壁筒节。热套式圆筒需要有较准确的过盈

8、量，对卷筒的精度要求很高，且套合或组装成整体容器后，需再进行热处理以消除套合预应力及深环焊缝的焊接残余应力。热套式圆筒除了具有包扎式圆筒的大多数优点外，还具有工序少，周期短等优点。（3）绕板式17绕板式圆筒由内筒、绕板层和外筒三部分组成。它是在多层包扎式圆筒的基础上发展起来的，两者的内筒相同，所不同的是多层绕板式圆筒是在内筒外面连续缠绕若干层3～5mm厚的薄钢板而构成筒节，绕板层只有内外两道纵焊缝。为了使绕板开始端与终止端能与圆筒形成光滑连接，一般需要有楔形过渡段。外筒作为保护层，