压力容器及压力管道知识培训材料之四压力容器结构基础知识压力容器结构基础知识

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1、压力容器及压力管道知识培训材料之四压力容器结构基础知识1压力容器的基本构成压力容器的结构形式是多种多样的，它是根据容器的作用、工艺要求、加工设备和制造方法等因素确定的。最常见的是圆筒形容器和球形容器。容器的结构是由承受压力的壳体、连接体、密封元件和支座等主要部件组成。此外，作为一种生产工艺设备，有些压力容器，如用于化学反应、传热、分离等工艺过程的压力容器，其壳体内部还装有工艺所要求的内件。因为内件不直接影响压力容器强度，这里不作介绍。一、壳体壳体是压力容器最主要的组成部分，贮存物料或完成化学反应所需要的压力空间，其形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等数种，但最常见的是

2、圆筒形和球形两种。1、圆筒形壳体。其形状特点是轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于内件的设置和装卸，因而获得广泛的应用。圆筒形壳体由一个圆柱形筒体和两端的封头或端盖组成。⑴筒体。筒体直径较小时（一般小于500mm），可用无缝钢管制作；直径较大时，可用钢板在卷板机上先卷成圆筒，然后焊接而成。随着容器直径的增大，钢板需要拼接，因而筒体的纵焊缝增多。当壳体较长时，因受钢板尺寸的限制，需将两个获两个以上的筒体（此时每个筒体称为筒节）组成所需要长度的筒体。为便于成批生产，筒体的直径的大小已标准化，。筒体的公称直径，对于焊接筒体是指它

3、的内径；而用无缝钢管制作的筒体，公称直径则是指它的内径。圆筒形筒体按其结构又可分为整体式和组合式两大类，其结构特点和应用范围见第二节。⑵封头与端盖。凡与筒体焊接连接而不可拆的，称为封头与筒体以法兰等连接接而可拆的则称为端盖。根据几何形状不同，封头可分为半球形、椭圆形、碟形、有折边锥形、无折边锥形和平板形封头（亦称平盖）等数种。对于组装后不再需要开启的容器，如无内件或虽有内件而不需要更换、检修的容器，封头和筒体采用焊接连接形式，能有效地保证密封，且节省钢材和减少制造加工量。对需要开启的容器，封头（端盖）和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间必须装置密封件。2

4、、球形壳体。容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点是中心对称，具有以下优点：受力均匀在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，即在相同的内压下，球形所需要的壁厚最薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体的1/2（不计腐蚀裕度）；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。如制造相同容积的容器，球形的要比圆筒形的节约约30~40%的钢材。此外，表面积小，对于用作需要与周围环境隔热的容器，还可以节省隔热材料或减少热的传导。所以，从受力状态和节约用材来说，球形是压力容器最理想的外形。但是，球形壳体也存在某些不足：一是制造比较困难，工时成本较高，往往要采用冷压或热压成形。二是球形壳体用

5、于反应、传质或传热时，既不便于内部安装工艺内件，也不便于内部相互作用的介质的流动。由于球形壳体存在上述不足，所以其使用受到一定的限制，一般只用于中、低压的贮装容器，如液化石油气贮罐、液氨贮罐等。其他形状的壳体，如锥形壳体，因为用得较少，故不作介绍。一、连接件压力容器中的反应、换热、分离等容器，由于生产工艺和安装检修的需要，封头和筒体需采用可拆连接时就要使用连接件。此外，容器的接管与外部管道连接也需要连接件。所以，连接件是容器及管道中起连接作用的部件，一般均采用法兰螺栓连接结构。法兰通过螺栓起连接作用，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而保证密封。用于管道连接合密封的法兰叫管法

6、兰；用于容器端盖和筒体连接后密封的法兰叫容器法兰。在高压容器中，用于端盖与筒体连接，并和筒体焊在一起的容器法兰又称筒体端部。容器法兰按其结构分为整体式、活套式和任意式三种。三、密封元件　　是可拆连接结构的容器中起密封作用的元件。它放在两个法兰或封头与筒体端部的接触面之间，借助于螺栓等连接件的压紧力而起密封作用。根据所用材料不同，密封元件分为非金属密封元件（如石棉橡胶板、橡胶O形环、塑料垫、尼龙垫等）、金属密封元件（如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等）和组合式密封元件（如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫等）。按截面形状的不同可分为平垫片、三角形与八角形垫片、透镜式垫片等。不同的密

7、封元件和不同的连接件相配合，就构成了不同的密封结构。用于压力容器的密封结构主要有：平垫密封、双锥密封、伍德密封、卡扎里密封、楔形环密封、C形环密封、O形环密封、B形环密封等，是压力容器的一个相当重要的组成部分。其完善与否不但影响到整个容器的结构、重量和制造成本，而且关系到容器投产后能否正常运行。四、管、开孔及其补强结构1.接管。接管是压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。常用的接管有三种型式，即螺纹短管、法兰短管与平法兰。螺纹短管式接管是一段带有内螺纹或外螺纹的短管。短管插入并焊接在容器的器壁上。短管螺纹用来与外部管件连接。这种型式的接管一