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1、368化工机械2008年*多层压力容器的研究及其进展**朱孝钦***宋鹏云胡明辅王坚郭春义李南京(昆明理工大学)(云南大为化工装备制造有限公司)摘要综述了多层压力容器的各种结构及其研究进展,对我国多层压力容器的生产和发展做了分析和展望,并指出了进一步的研究方向。关键词压力容器结构形式进展中图分类号TQ0503文献标识码A文章编号02546094(2008)06036806符号说明而且在材料的合理利用、安全性等方面具有特殊E容器材料的弹性模量,MPa;的优点,因而多层容器特别是多层高压容器作为f容器接触表面的摩擦系数;压力容
2、器的一种结构形式,已被广泛应用于过程Kj容器径比,Kj=Rj+1/Ri;工业生产的各个领域中。例如化学工业的氨合成p容器内操作压力,MPa;R、Ri1容器内筒的内、外半径,mm;Rj容器第(j-1)层层板的外半径(j=2,3,,n,n+1),mm;塔、尿素合成塔,石油炼制的加氢反应器、全多层高压氢气储罐等。随着科学技术的不断发展,需要压力容器在高温、高压及强腐蚀等苛刻条件下工作。因此,对多层容器的深入研究为使其适应Rl、Rw、Rwk绕带容器内筒半径、整个绕带层和第k层各种生产条件、满足工业生产大型化要求和保证钢带的平均半径
3、,mm;其安全可靠运行具有重要的意义。Ue层板纵焊缝横向有效收缩量,mm;容器材料的泊松比;1多层压力容器的结构、特点及其发展历史极坐标系的极角,rad;自从1931年美国Smith公司提出了用钢丝j、容器第j层间隙、热套容器的过盈量,绳包扎层板筒节的多层容器结构以来,通过不断mm;的努力和探索,对多层压力容器结构的研究已经!i、!w、!wk绕带容器内筒厚度、整个绕带层和第k层有了很大进展,并开发出了多种多层压力容器的钢带的厚度,mm;结构形式。∀热套容器中与其结构参数、材料性能有关1.1多层包扎式容器的系数,MPa/mm
4、;#zi、#zw、#zk绕带容器内筒、整个绕带层和第k层钢带多层包扎式容器是美国Smith公司在1931年最早提出的,也是世界上使用最广泛,制造和使上的轴向应力,MPa。用经验最为丰富的一种多层压力容器结构[2,3]。压力容器在生产领域中的应用非常广泛[1],是化工、炼油、轻工及能源等多个行业所必需的关1956年在我国南京化工机械厂研制成功,其结构如图1所示[3]。该容器虽然因层板包扎时钢丝绳[3]。该容器虽然因层板包扎时钢丝绳键设备,它有单层和多层两类结构。由于多层结的拉紧力和纵焊缝的收缩作用会在内筒、层板上构与单层结构
5、相比,不但解决了厚壁制造的问题,产生一定的预应力,但制造时不需要大型复杂的*云南省科技计划资助项目(200710)。**李南京,男,1978年8月生,硕士研究生。云南省昆明市,650224。***朱孝钦,通讯联系人。第35卷第6期化工机械369装置,中小型厂也能制造,且层板层数不受限制,对高压、大直径容器也适用;不足之处是制造周期长、钢板利用率低、层板包扎的松紧程度不易控制、层间间隙检查也较为困难,尤其是筒节间对接存在的深厚环焊缝对容器的制造质量和安全有较为显著的影响。图3多层绕板式容器结构示意图1.4多层绕带式容器图1多
6、层包扎式容器结构示意图多层绕带式容器是通过在内筒的外面缠绕多层钢带而成,根据钢带的形式有以下两种不同的1.2多层热套式容器结构:多层热套式容器的结构如图2所示[3]。与单[3]。与单a.型槽绕带式容器。它是德国Chirenbeck层容器相比,其优点是生产效率高、材料来源广泛且利用率高和焊缝质量易保证;缺点是过盈量不博士在1938年提出的,用扎有型槽的特制钢带缠绕筒体并制造成容器,其结构如图4所示[3]。[3]。好控制,特别是较大容器在套好后进行整体加热它虽然解决了深厚环焊缝的问题,但由于内筒上退火处理时,能源消耗大,还必须
7、有大型的加热设的型槽难于加工、轴向强度不够好、成本较高以备,并且只能套短筒节,这样就必须通过深厚环焊及加工设备大等限制了其发展,目前很少被采缝才能组焊成整个容器。多层热套式容器于用。1962年在捷克首先用于生产,我国只有几家较大的工厂(如上海锅炉厂、湖南湘东化工机械厂等)才能生产这种结构形式的多层容器。图4型槽绕带式容器示意图b.扁平绕带式容器。针对型槽绕带式结构图2多层热套式容器结构示意图存在的不足,1964年朱国辉提出用倾角错绕代替槽扣合、用扁平钢带代替型槽钢带的扁平绕带式1.3多层绕板式容器多层绕板式容器是在多层包扎
8、式容器的基础上发展起来的,其结构如图3所示[4],1964年由日本首创。我国于1966年在北京金属结构厂试制成功,长沙化工机械厂从1978年开始试制生产。虽然它具有比上述两种形式经济、强度好和适应性广的优点,但仍然存在深厚环焊缝,而且绕板板材来源困难,特别是大直径、大壁厚的高压容器则需要大型绕板机,从而
