高压容器设计文献综述

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1、毕业设计(论文)综述报告题目DN1000整体多层包扎式高压容器设计学院名称机械工程学院指导教师冯小康职称教授班级过控082班学号20084420231学生姓名王作年月日1.本设计（课题）研究的目的和意义高压容器可广泛适用于化工、化肥、能源及冶金的高压容器领域，如军事工业中炮筒和核动力装置的应用，化学和石油化工中合成氨、合成甲醇、合成尿素、油类加氢等合成反应的高压缓冲与存储容器，电力工业中核反应堆与水压机的蓄力器等，并且自20世纪50年代以来，压力容器出现了大型化、高参数和选用高强度材料的趋势。高压容器设计与制造技术发展的核心问题是：既要随着生产的发展能制造出大壁厚的容器

2、，又要设法尽量减小壁厚以方便制造。层板包扎式筒体结构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。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。该种结构形式的容器具有综合性能高、安全性高和只漏不爆等特点。近几年来，我国在氨合成塔上己经开始使用多层包扎式结构，并且由传统多层包扎结构工艺逐步向液压多层包扎工艺改进。针对传统多节筒体焊接工艺的特点，随着液压多层包扎技术的应用，使整体式预应力拉伸工艺技术得以实现，如图1.1所示。该多层包扎式高压容器是在一整体内筒上采用机械手逐层夹紧包扎层板，且层板纵环焊接接头相互错开而成的一种压力容器。图1.1整体式预

3、应力多层包扎式筒体结构液压包扎机在整体内筒上将多层层板错位包扎，液压夹紧后焊接成型；与传统高压容器相比，筒体无深纵、环焊缝；操作时预紧程度高，夹紧力足够，满足不同层板壁厚的包扎要求；操作简便、自动化程度较高，筒体包扎层间贴合率高。多层包扎式高压容器由于在制造过程中就产生了一定的预应力，而在投入工作后又与工作压力进行了叠加，各层板间相互抵消，形成自增强结构。2.本设计（课题）国内外研究历史与现状（总结国内外典型的研究成果、专利）从本世纪初德国化学家，工程师Nemct，Habe等人设计、制造了单层能耐压力的高压容器以来，高压容器的设计、制造及理论研究已有了很大的进展，已由单

4、一铸造、锻造、厚板卷焊筒体，发展到组合式的多层结构，其主要结构型式有：传统多层包扎容器(图1.2)，多层热套容器(图1.3)，多层绕板容器(图1.4)，多层绕带容器(包括型槽钢带和扁平钢带)(图1.5)，多层螺旋绕板容器(图1.6)和新型整体多层包扎容器(图1.7)等等结构。他们主要解决了厚壁、超厚壁高压、超高压的制造。图1.2传统多层包扎容器图1.3多层热套容器图1.4多层绕板容器图1.5多层绕带容器图1.6多层螺旋绕板容器图1.7整体多层包扎容器国外研究现状1931年美国A·O·Smith公司提出了用钢丝绳包扎层板筒节的多层结构，在这基础之上又发展出多层热套，多层绕

5、板式等结构。这些结构型式虽然解决了厚壁制造的问题，但其共同的缺点都是存在筒节组焊的深厚环焊缝。它不但焊接工作量大、检验困难，而且质量难以保证，有人计算过，焊接这些焊缝的工作量占全部产品制造工作量的60%。因此，深厚环焊缝是这些结构型式中存在的隐患、致命的弱点。70年代末期，联邦德国Krupp公司研制了整体多层包扎式高压容器，它是对美国smith公司多层包扎容器的一个改进。这一技术首先在联邦德国获得专利，并于1979年在英国获得专利，1981年又在美国获得专利。该结构最主要的特点是:利用液压钳（图1）(机械手)，在一内管或内筒上将层板逐层包上，纵、环焊缝错开。该结构型式制

6、造工艺简单、质量易保证，制造设备与前述结构相比要简单得多，而且适用于现场组装，特别对不便于运输的大型容器更为有利。图1液压钳机械手该高压容器的结构形式引起了国内外专家的高度重视。但是，Krupp公司采用整体多层夹紧式结构制造了工作温度可达500℃的加氢反应器。对于层间间隙的控制，ASM规范认为间隙小于0.25mm对筒体强度影响不大，可忽略不计，国内化工行业标准也对层板端部层间间隙及层板允许松动面积做了较为具体的规定。对间隙控制越严格，层板扎紧工艺越复杂。在保证容器强度不受影响的前提下，适当降低对间隙的控制标准可简化制造工艺，提高生产效率。国内研究现状我国浙江大学朱国辉教

7、授于1964年提出用倾角错绕代替槽扣合，用扁平钢带代替型槽钢带。于1965年分别在南京第二化机厂和杭州锅炉厂研制成功。我国长沙化工机械厂与华南理工大学自1984年开始研制该结构形式的高压容器，并于1990年试制成功整体多层夹紧式高压容器。1998年化工部颁布了整体多层夹紧式高压容器的行业标准，该标准规定了整体多层夹紧式高压容器适用的设计压力不大于35MPa，设计温度为-20~350ºC。整体多层包扎式高压容器的优越性近年来得到广泛认可，应用领域不断扩大，如低温的氨分离器及中温(200℃)的尿素合成塔。自贡大业高压容器有限责任公司、安徽六方