多层包扎式结构在高压容器中应用优势

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1、多层包扎式结构在高压容器中应用优势摘要：高压容器在实践运用中压力高，固所需筒体的厚度较厚。若采用单层厚板式结构，则对材料的要求高，并且要求制造厂要拥有大型的加工设备，制造难度大，再则板材的价格却随厚度增加，若采用整体多层包扎式结构，不但不存在以上材料和大型加工设备问题，而且还能避免深焊缝对容器的危害，既提高了容器的安全性又降低了生产成本。文章对单层厚板式结构和整体多层包扎式结构进行比较，阐述了多层包扎式结构在高压容器中运用的优势。关键词：高压容器；单层厚板式；整体多层包扎式；比较；优势中图分类号：TE966文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)05-0038-02近年来随

2、着设备的大型化，对于设备的安全性提出了较高的要求。在行业的激烈竞争中，必须认清高压容器的哪种结构既安全成本又低。本文以我公司某项目制造的20万t/a合成甲醇中的甲醇合成塔为例，分析比较高压容器的两种基本结构单层板式和多层包扎的优劣性和经济性，为高压容器结构的运用选择提供参考。1甲醇合成塔的设计1.1甲醇合成塔设计参数甲醇合成塔设计参数如表1所示。1.2材料选择甲醇合成塔的材料选择主要考虑容器的工况条件，材料的使用性能，材料的焊接性能和冷热加工性能以及经济合理性，具体分析如下：①甲醇合成塔的工况条件主要包括设计压力、设计温度和介质特性。这是我们设计选材的基本参数和主要根据。本设备设计压力为

3、高压，决定了材料应选择力学性能较好的材料；设计温度较高决定了材料应选择耐高温的材料；介质为易燃介质决定了材料不得选用沸腾钢且含碳量不应过高。除此之外，材料还应有良好的耐腐蚀性。②材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。根据上述甲醇合成塔的工况条件，该设备材料的力学性能应选择较高强度的材料，不仅能承受较高的压力，而其能减薄壳体厚度，减轻设备重量。在考虑强度较好的情况下，还应考虑材料要有足够的韧性和塑性。③材料在具备以上两点的基础上还应有良好的加工工艺性能和焊接性能，良好的焊接性能是保证压力容器组焊焊缝有较高可靠性的前提条件，所以对压力容器来说材料有良好的焊接性能是十分重要的，一般来

4、说，降低钢中的含碳量并控制碳锰含量的比例，对获得良好的焊接性能有利。控制硫的含量在0.03%、磷的含量在0.02%以下，可以防止热脆性产生裂纹。其次应具有良好的热处理性能，以便通过适当的热处理获得需要的材料综合机械性能。④甲醇合成塔的价格大部分取决于材料的价格、制造费用和使用寿命，所以在材料的选择上必须首先考虑材料的经济性。⑤材料的选择除遵循以上原则外还必须符合相应的国标、部标和有关技术条件要求。根据以上综合分析，甲醇合成塔用单层结构式壳体材料可选用Q345R,多层包扎结构时内筒和层板均可选用Q345RO材料选用标准为GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》。2单层式圆筒与多层包扎式

5、结构的分析比较2.1单层式2.2多层包扎式2.3材料价格分析比较材料价格比较如表2所示，可以看出，采用多层包扎式结构材料成本要比单层式结构经济得多。2.4结构及制造方面的比较2.4.1单层式圆筒将下料好的钢板加热到适当温度后在大型的卷板机上卷成圆筒，经焊接纵焊缝即成为筒节，再通过环焊缝将几段筒节组焊到所需长度后，与封头或端部法兰组焊成容器。其优点是结构简单、工序少、生产效率高、自动化程度高。其缺点是不能完全避免较薄弱的深环焊缝和纵焊缝，焊缝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。对于厚壁单层式圆筒在制造时卷板需要大型卷板机，要有较好的热处理炉和热处理工艺。因此，大型筒

6、体在制造和原材料的供应上都较为困难。2.4.2多层包扎式多层包扎式是由内筒与多层层板两部分组成，内筒一般由厚度为20〜30mm的优质钢板（或者合金钢板）卷焊而成，层板通常由6〜20的高强度钢板卷焊而成。多层包扎式容器筒体又分为分段式包扎和整体包扎两种，这里只介绍更优越的整体包扎。整体多层包扎是一种错开环焊缝和采用液压钳逐层包扎的圆筒结构（图1）。它先将内筒拼接到所需的长度，再包扎层板。其有两种结构：一种是将内筒的两端焊上端部法兰或封头，然后再在整个长度上逐层包扎层板，待全长度上的包扎好并焊接磨平后再包扎第二层直到所需厚度；另一种是将内筒拼接到所需长度后，不与端部法兰或封头相焊，而是直接包

7、扎层板，等包扎到所需厚度后再与封头法兰相焊。整体多层包扎筒体主要采用液压预拉装置、液压机械将预先卷好的层板筒节，按一定的尺寸要求逐层液压夹紧在一整体组焊好的内筒上。相邻层板环缝相隔不小于100〜150mm，其纵缝相对错开一定的角度相互错开布置。其每层层板上只有一条纵焊缝，且相邻层板间的环焊缝相互错开，没有深纵、环焊缝。具体制作过程如下2）：①首先用一般方法制成整体内筒，然后消除应力热处理；将内筒组合在转台上，其两端分别焊上封头与端部