多层包扎式结构在高压容器中的应用.pdf

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1、静设备石油化T设备技术，2Ol4，35(2)·1·PetroChemicalEquipmentTechnology多层包扎式结构在高压容器中的应用李宇达(中石化宁波_T-程有限公司，浙江省宁波市315103)摘要：针对目前国内化工行业中高压容器的现状，对采用多层包扎结构设计的压力容器进行了介绍，对筒体制造过程中采用的两种多层包扎方式进行了对比，得出了传统包扎结构易存在深环焊缝等不足之处，在改进的包扎结构中将会避免产生上述不足。针对某项目中的一台具体设备一氨合成塔，结合其设计参数，对设计过程中涉及到的筒体材料的选择、设备本体壁厚的

2、计算、筒体与封头的焊接及支座结构的设计均进行了分析和探讨，为此类高压容器的设计提供了一定的参考。关键词：多层包扎高压容器氨合成塔压力容器是广泛应用于化工行业的特种设的层板数可自由设定，故此种结构成为世界上使备。近年来，随着我国化工行业的飞速发展，压力用最广泛、制造和使用经验最为丰富的一种多层容器越来越趋向于大型化和高参数化u。此类压压力容器结构，南京化工机械厂于1956年在我力容器的操作工况一般都处于高温、高压下，且操国首次掌握此技术并批量生产】，其结构如图1作介质一般都具有强腐蚀性或易燃、易爆性。故所示。在设计此类设备时对材料

3、的选择是极为关键的。目前，这类压力容器的结构有单层(整体锻焊式、单层卷焊式、电渣焊式)和多层(包扎式、绕板式、绕带式、绕丝式、热套式、整体多层夹紧式)，其中◎多层包扎式容器具有以下优点：1)对制造条件的要求不高，不需复杂的重型图1传统多层包扎结构示意机械；该结构每一层层板是由三瓣钢板纵缝焊成，2)安全性较高，由于多层包扎容器的层板层然后利用钢丝绳的拉紧力及纵焊缝的收缩力来包一般均采用12mm左右厚的钢板逐层包扎而成，扎出所需要的简节，然后在两端对接的封头上开从而使得简体在应力作用下不会发生金属变形，坡口，再逐段施焊，将简体制造完

4、成。所以具有较好的韧性，且不易发生脆性破坏；该结构具有以下几个缺点：3)多层层板简体上开有穿透层板报警孔，当1)由于在筒体两端与封头或锻件的联接处内筒因腐蚀原因发生泄漏时，能在早期发现，及时存在深环焊缝，此结构一般不需要进行焊后热处理。此外，多层包扎结构还具有材料利用率高处理，原因如下：优点，所以此结构在这类高压容器中被普遍采①热处理会消除层板间的预紧力，且各层层用“】。本文将对多层包扎式结构进行介绍，并结板厚度较小，不需要进行焊后热处理；合某项目中的一具体设备一氨合成塔的设计，对②厚板焊缝坡口处堆焊了一层3mm的堆其材料的选择

5、及相关结构进行介绍。l多层包扎容器的发展历史、结构、及其特点收稿日期：20l3—1223。1．1传统多层包扎结构作者简介：李宇达，男，2007年毕业于兰州理工大学机械设1931年，美国史密斯公司在总结前人经验计制造及其自动化专业，目前从事压力容器专业设计工作，和多次试验的基础上提出了多层包扎式压力容器助理工程师。的设计方法，由于对制造装备要求不苛刻且压制Email：liyd．snec@sinopec．com第35卷第2期李宁达．多层包扎式结构及其在高压容器中的应用2．2材料选择如果内筒体选择过薄，使其刚性不足，在包扎层板考虑到该

6、氨合成塔的设计压力、设计温度及时将需要大量的支撑件。综上并结合以往设计经介质特性，故在选材时应着重满足以下几个要求：验，取内筒厚度为24mm；1)本设备承受较高的压力，因此材料必须有2)盲板层厚度。较高的强度。盲板层起到消除层板包扎于内筒上时对内筒2)材料必须具备较高的韧性来吸收局部的造成的影响及检漏的作用，当需检测内筒是否泄高峰应力以及抵抗冲击性动载荷，才能做到材料漏及防止各层之间出现压差，每一层的层板上应一旦破裂时只漏不爆。至少设置2个直径大于6mm的排气孔，排气孔3)由于所接触的介质具有腐蚀性，故所选材可以是穿过多层板的径

7、向钻孑L，也可以是在各层料必须有良好的抗氢腐蚀性能。板问交错布置。由于盲板层不参与简体强度校综上，SA一387Grl1作为一种常见铬钼钢，其核，故将盲板层的厚度定为6mm；强度、材料性能、合金含量及制造性能均十分优3)假设并验证层板的厚度和层数。良，故将其与介质直接接触的内简材料选为初定层板厚度为12ITlm，层数为i1层。根SA一387Grl1。其SA一387Gr11有两种使用状态：据GB15O．3—20l1《压力容器第3部分：设计》退火状态和正火+回火状态。SA一387Gr．11Cll公式(3—5)计算圆筒许用应力：为退火状

8、态使用的板材，其许用应力强度较低，因≠一妻+。而钢材耗量较大，但焊后热处理工艺较为简单。SA一387Gr．11C12为正火+回火状态使用的板材，一l45．79MPd式中：Eo]——设计温度下圆筒材料的许用应力；在温度为300℃时，许用应力强度值为148MPa，[