安徽方圓壓力容器(安徽方圓壓力容器招聘)

高壓筒體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

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　　筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　高壓筒體一般具有較大的壁厚，因而出現(xiàn)了許多筒體結(jié)構(gòu)形式。筒體的組成結(jié)構(gòu)可分為單層式和組合式兩類。由于制造形式的不同，單層式筒體中有整體鍛造式、鍛焊式、鑄-鍛-焊式，單層卷焊式，電渣重焊式等。組合式筒體還可分為多層式和纏繞式兩種。多層式筒體包括多層包扎式、多層螺旋包扎式、多層熱套式。而多層卷焊式就其以纏繞方法構(gòu)成筒體而言可作為纏繞式筒體，但其他特點(diǎn)則接近于多層式容器。纏繞式容器，包括以各種形狀的鋼材連續(xù)纏繞的筒體。

　　設(shè)計(jì)選擇筒體結(jié)構(gòu)，既要考慮其安全性亦要考慮它的經(jīng)濟(jì)性。一般地說，筒體的安全性與使用材料的可靠性、制造工藝的成熟性、焊接技術(shù)、熱處理、檢驗(yàn)方法、筒體的破壞特性密切相關(guān)，而筒體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性更與制造方法、總的材料利用率、生產(chǎn)效率、原材料的供應(yīng)等有關(guān)。因此設(shè)計(jì)選用筒體結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對各種筒體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有所了解，然后根據(jù)容器的工作條件進(jìn)行合理選擇，以保證操作安全、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

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　　筒體類型的選用及特點(diǎn)

　　筒體包括單層圓筒和多層圓筒兩種基本類型，具體介紹如下：

　　單層圓筒包括以下幾種形式。

　?。?）鍛造式：整個(gè)筒體沒有焊縫，如果筒身要求很長，則采用法蘭連接。

　　由于受到鍛造能力以及鋼錠重量的限制，整體鍛造容器一般為內(nèi)徑1.5m以下，隨著焊接水平的發(fā)展，出現(xiàn)了將若干鍛造筒節(jié)焊接起來的鍛-焊式容器 。

　?。?）單層卷焊式：單層卷焊式高壓容器是制造和使用較多的一種容器結(jié)構(gòu)，用單層卷板制造高壓容器是最簡單的一種方法。單層卷焊式容器有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

　　結(jié)構(gòu)成熟，理論較完善。

　　制造工藝簡單，生產(chǎn)效率高。

　　可以利用調(diào)制等熱處理方法，提高材料性能。

　　開孔及內(nèi)件的裝設(shè)容易處理。

　　零件少，生產(chǎn)及管理方便。

　　但是單層卷焊式容器缺點(diǎn)也是突出的。首先是厚板的性能總沒有薄板好。厚度的方向性能差異大。在壓延方向和垂直方向上的延性和韌性都存在著相當(dāng)大的差值，板厚方向的性能更差。由于偏析、夾雜物含量、分布及其形狀的影響，或表面和內(nèi)部淬火的效果不同等，加上斷面內(nèi)部材質(zhì)的不均一致，成為焊接剝離裂紋的原因。

　　另外，厚板的轉(zhuǎn)變溫度較高，脆性破壞的可能性加大，而有時(shí)單層結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生事故，可能導(dǎo)致重大損失。

　?。?）電渣重熔式： 電渣焊成型或電渣重熔式的高壓換熱器的主要特點(diǎn)是，整個(gè)高壓容器筒壁是借助連續(xù)不斷的對焊熔化的金屬構(gòu)成的，熔化的金屬形成一連續(xù)的螺圈條，相鄰兩個(gè)螺圈連接，新堆焊的金屬和前一圈易固化的金屬接觸時(shí)，立即被強(qiáng)制冷卻，使之固化。此螺圈不斷形成，直到所需要的筒體長度為止。在堆焊時(shí)，螺圈的內(nèi)外表面不斷進(jìn)行機(jī)械加工，已得到所需要的內(nèi)徑及外徑尺寸。

　　這種容器有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　操作工程自動(dòng)化水平較高。

　　操作方法簡單，制作集中在一臺(tái)專用的電渣焊機(jī)上操作。

　　工時(shí)消耗少，造價(jià)低。

　　壁厚內(nèi)各部分材質(zhì)比較均勻，無夾渣與分層等缺陷。

　　但是，這種容器目前尚未有大量生產(chǎn)和應(yīng)用。

　　多層筒體結(jié)構(gòu)包括兩種基本形式，多層包扎式和多層卷板式。本文主要討論多層包扎式的特點(diǎn)。

　　多層包扎式有如下特點(diǎn)：

　　這是目前世界上使用最廣泛、制造和使用經(jīng)驗(yàn)最為豐富的組合式圓筒結(jié)構(gòu)。筒節(jié)由厚度為12~25mm的內(nèi)筒和厚度為4~12mm的多層層板兩部分組成，筒節(jié)通過深環(huán)焊接組焊成完整的圓筒，為了避免裂紋現(xiàn)象向厚度方向擴(kuò)展，各層板之間的縱焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開75°。筒節(jié)的長度視鋼板的寬度而定，層數(shù)則隨所需的厚度而定。制造時(shí)，通過專用裝置將層板逐層、同心的包扎在內(nèi)筒上，并借縱焊縫的焊接收縮力使層板和內(nèi)筒、層板與層板之間互相貼緊，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。每個(gè)筒節(jié)上均有安全孔，這種小孔可使層間空隙中的氣體在工作是因溫度升高而排出；當(dāng)內(nèi)筒出現(xiàn)泄漏時(shí)，泄漏介質(zhì)可通過小孔排出，起到報(bào)警作用。多層包扎式圓筒旨在工藝簡單，不需要大型復(fù)雜的加工設(shè)備；與單層式圓筒相比安全可靠，層板間隙具有阻止缺陷和裂紋向厚度方向擴(kuò)展的能力，減少了脆性破壞的可能性，同時(shí)包扎預(yù)緊力可有效改善圓筒的應(yīng)力分布；對介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)介質(zhì)的特性選擇合適的內(nèi)筒材料。

　　多層包扎式容器使用的是薄板或中厚板（內(nèi)筒為12～25mm，層板為6～12mm），因此各層板的材質(zhì)、強(qiáng)度等都是均勻的。

　?。?）制造、焊接

　　由于多層容器是用薄板層層相迭使其具有所需的壁厚的，所以其制造過程所需的僅是專用拉緊包扎裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度較高，并易于包緊。多層環(huán)焊縫較容易出現(xiàn)的焊接缺陷是多層交界處產(chǎn)生咬邊或夾渣缺陷。為了解決這一問題，常采用預(yù)先堆焊端面的辦法。

　?。?）焊后熱處理

　　容器壁厚越厚，焊接坡口形狀就越要開成深槽形。多層容器焊接收縮產(chǎn)生的應(yīng)變分散到縱軸方向，不會(huì)產(chǎn)生如厚壁圓筒那樣大的殘余應(yīng)力。為此，多層圓筒與多層圓筒或單層筒體的焊接，對于碳鋼和普通低合金鋼一般可不進(jìn)行熱處理。但是對于高溫高壓設(shè)備，大多數(shù)要求采用Cr-M o低合金鋼，這類鋼有焊后硬化性，所以極有必要進(jìn)行焊后熱處理。

　?。?）耐腐蝕性和抗氫性

　　當(dāng)容器內(nèi)部介質(zhì)有腐蝕性時(shí)，在容器內(nèi)表面施加耐腐蝕金屬材料不外乎三種方法：復(fù)合鋼板、堆焊和襯里層。復(fù)合鋼板在制造上有尺寸限制，而多層容器內(nèi)筒為中等以下厚度，這種厚度的復(fù)合鋼板可以在最佳條件下制造，其耐腐蝕性與剝離強(qiáng)度都很好。不論復(fù)合或襯里，由于操作壓力的波動(dòng)，可能引起復(fù)合層的剝離和鼓泡。這是由于氫氣滲透積聚引起的，而多層容器由于筒節(jié)上設(shè)有排氣孔，因此氫氣可由排氣孔泄出，是復(fù)合層與母材間的氫分壓降低而避免鼓泡和剝離現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　（4）強(qiáng)度

　?。╝）耐壓強(qiáng)度：多層包扎容器在制造過程中難免在層與層間出現(xiàn)間隙，由于間隙的存在，在升壓過程中內(nèi)壁應(yīng)變顯然要大于理論值，外壁應(yīng)變則小于理論值。但是，如果再卸壓以后重新升壓至第一次升壓數(shù)值以下，則仍然和單層容器一樣呈現(xiàn)出彈性特性來。由于多層容器制造完成后，必須進(jìn)行1.25倍工作壓力的水壓試驗(yàn)。因此，在正常操作壓力下，多層容器具有單層容器相同的特征。

　?。╞）破壞特性：多層容器由于采用較薄的鋼板制造，所以就是總壁厚增大，在厚度方向也可防止產(chǎn)生應(yīng)力，因而避免了三項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài)。且由于多層材料的韌性好，具有不易引起脆性破壞的特性。多層容器爆破時(shí)，由于內(nèi)壓使容器產(chǎn)生很大的塑性變形后，達(dá)到很大內(nèi)壓并由外層至內(nèi)層依次開列，形成緩慢的塑性破壞。

　?。╟）熱應(yīng)力和熱疲勞：多層容器在高溫使用時(shí)，由于層間熱阻的影響，其導(dǎo)熱系數(shù)比單層容器低，因此可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。一般高溫容器外壁均有良好的保溫，因而其熱應(yīng)力的影響是很小的。

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