大型高压容器的结构优化及发展趋势.pdf

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1、2009年第13期中国高新技术企业NO.13.2009（总第124期）Chinesehi-techenterprises（CumulativetyNO.124）大型高压容器的结构优化及发展趋势陈誉欣（广州南沙龙沙有限公司工程部，广东广州511455）摘要：随着科技的快速发展，高压容器已普遍用于石油、化工、冶金、核站、宇航、医药和食品等领域，而且是这些领域的关键设备，它的应用范围越来越广，结构尺寸越来越大，结构型式和工作条件越来越复杂，操作压力和操作温度越来越高，从而对高压容器的设计要求越来越高。文章阐述了扁平绕带容器的特点，指出了大型高压容器的结构优化及其发展

2、趋势。关键词：大型高压容器；扁平绕带；结构优化；只漏抑爆中图分类号：U418文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）13-0020-02随着科技的快速发展，高压容器已普遍用于石油、化工、冶全的前提下，最大限度地提高其经济性。筒体的安全性与材料金、核站、宇航、医药和食品等领域，而且是这些领域的关键设的可靠性、制造工艺的成熟性、焊接技术、热处理、检验方法、筒备，它的应用范围越来越广，结构尺寸越来越大，结构型式和工体的破坏特性等密切相关。而筒体结构的经济性与制造方法、作条件越来越复杂，操作压力和操作温度越来越高，从而对高总的材料利用率、生产效率、原材料

3、的供应等有关。所以，设计压容器的设计要求越来越高。为此，世界各国对高压容器的研筒体结构时，既要考虑安全性，又要考虑经济性，还应兼顾各种究历来极为重视，我国压力容器安全工程各个方面所取得的成因素的影响，以保证操作安全、技术先进、经济合理，只有两者就已为我国进入世界压力容器先进大国行列奠定了坚实的基兼优的结构才是大型高压容器的优化结构。础，但仍存在一些亟待解决的问题。二、高压容器优化结构一、高压容器的结构优化（一）高压容器的分析（一）结构优化问题的提出近百年来世界各国为了改善容器的不均匀受力，提高容器高压容器工作条件苛刻，有时还伴有冲击载荷，有的工作的承载能力和制

4、造质量，保证容器安全性，降低制造成本等目介质具有强腐蚀性，加上设计、制造、使用和管理要求高，使用的，研制了多种高压容器筒体结构型式，它们围绕着安全性和不当易发生破坏，造成巨大的经济损失。高压容器多为圆筒形经济性在不同程度、不同方面解决了一些问题。目前高压容器结构，容器直径大、筒体长、器壁厚，结构笨重庞大、制造困难，因制造方法和使用环境不同而多种结构并存，因此，大型容器需用多种昂贵的大型设备和专门技术。这样的高压厚壁容器，的核心问题是容器的结构型式。高压厚壁容器内径可达3m，长从强度设计、制造运输、到保证安全使用的整个过程必然存在度可达30m，壁厚可达300mm

5、。对这类贵重设备，若采用锻焊、着特殊的矛盾。高压容器必须经过设计才能满足工程需要，这厚板卷焊、薄板包扎、多层热套或型槽绕带等结构型式，制造都些工程问题中最重要的是容器的安全性和经济性。高压容器的很困难，质量不易保证，价格高昂，而扁平绕带式容器却是制造制造在一定程度上反映了一个国家的科技水平，对于造价昂贵最简单、使用最安全的容器。的高压容器引入优化设计思想，无论是提高安全性还是经济（二）新型扁平绕带式压力容器的突出特点性，都有十分重要的意义。新型扁平绕带式压力容器由于安全性很高，在国内得到了（二）结构优化的基本要求广泛的应用，已制造了7000多台扁平绕带式压力容

6、器，经济效高压容器的优化设计需同时考虑多项优化目标，如投资益已超过十亿元。1996年扁平绕带式压力容器被列入美国少，能耗低，安全可靠，便于操作和维修等。优化设计方法可分ASME锅炉压力容器规范第Ⅷ篇第Ⅰ分篇，该标准的制定对扁为三个步骤:首先是基本结构的优化；其次是结构参数的优化，平绕带式压力容器的进一步发展具有重要的意义，为在世界范即在确定容器基本结构、材料、几何外形及载荷等参数的前提围内推广应用奠定了基础。下，选择最合理的结构参数，使某项或几项设计指标取得最优新型扁平绕带式压力容器具有“安全性能优良、制造简便值；第三是数学方法的优化，即对参数优化所采用的数学

7、模型经济、可实现在线监控”等优点，它充分考虑了容器的受力和失实现精确快捷的计算。在这三个步骤中应以基本结构优化为前效特点，从根本上改变了压力容器的安全性能和失效方式，解提，如果基本结构本身不合理，则设计参数优化是没有工程意决了深厚纵、环焊缝的焊接、厚板质量缺陷、安全性能不足等问义的，所以，对于高压容器，只有建立在基本结构优化设计基础题，而且具有安全可靠和制造经济性，其突出特点表现为：上的设计参数优化才更有工程意义。1．结构合理。容器全长均为多层绕带结构，扁平钢带逐层（三）结构优化的标准倾角相反缠绕，且为偶数层，使得钢带环向分力产生的扭矩可衡量一种高压容器结构型

8、式优化的标准是在充分保证安相互抵销。合