扁平绕带式高压容器工程优化及其应用研究进展.pdf

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1、扁平绕带式高压容器工程优化及其应用研究进展’浙江大学化工机械研究所郑津洋朱国辉黄载生王乐勤,建立在本文认为高压容器工程优化可分为基本结构优化设计和设计参数优化设计二类基本结构优化设计基础上的设计参数优化设计更有工程科技意义同时介绍了高压筒体结构和高压密封装置的结构优化发展概况并从结构强、,,度设计方法和工程应用等三个方面简要回顾了真正体现高压容器发展方向的扁平绕带式高压容器在过去年中所。取得的技术进展筒体结构引言。筒体结构有单层式和组合式两类由于制、,、高压容器优化设计方法技术和手段大致造形式的不同单层式筒体中有整体锻造式锻。,、一一、可分成二类一类可称为基本结构优

2、化设计也焊式铸锻焊式单层卷焊式和电渣重熔式,。就是人们所说的发明创造是设计者在长期设等组合式筒体还可分为多层式和缠绕式两。。、计实践中积累起来的宝贵经验的结晶例如高种多层式筒体包括多层包扎式多层螺旋包压筒体和高压密封装置的结构设计它涉及到扎式、多层热套式包括套箍缠绕式筒体指以、、、可制造性材料利用率生产效率和安全特性各种形状的钢带钢板或钢丝连续缠绕在内筒,,、、等它对容器的质量和性能有着重大的直接影外的筒体主要有型槽钢带式绕丝式绕板式,。。响不以计算机辅助为先决条件另一类是设计和扁平钢带式筒体,,、,参数优化设计包括模糊优化可靠性优化形在生产规模或装置处置能力木断扩

3、大高,、,状优化等设计方法它是在给定压力容器的基压容器的直径壁厚和重量越来越大操作条件、、,、,本结构材料几何外形和载荷的情况下选择日趋严酷如高温强腐蚀和辐射安全要求,,最优的结构参数使某项或几项设计指标取得越来越高如对化工厂来说停工一天所造成的。,、最优值设计指标的选取可以是最小重量最产值损失就可能大大超过单台设备的成本的,,,,低成本和最佳尺寸也可以是其它指标如多层情况下若仍采用单层筒体结构会面临诸多问热套,厚壁圆筒最优过盈量和容器变径段最佳尺题主要表现在。,,寸等其主要目的是降低投资和成本减轻重大锻件及厚钢板的的性能没有薄板好,,。。量提高寿命它须以计算机辅助

4、为前提显厚度方向性能差异大在压延方向和垂直方向,,然对于高压容器的设计参数优化应以基本结上的延性和韧性都存在着相当大的差异脆性,,,构优化为前提如果基本结构本身不合理则设转变温度较高脆性破坏的可能性大加之容器。,,计参数优化是没有工程科技意义的本身没有足够的防脆断能力一旦发生事故可能导致’渗痛的损失。基本结构优化设计,较厚的单层筒体结构由钢板弯卷或锻,、、承受内压作用和实现安全可靠密封是高压造成型必须进行厚焊缝加工焊接检验和热,国,,容器的二个最基本功能际上为在充分保证处理各项技术都相当困难且都离不开大型设,高压容器安全运行的前提下尽可能做到经济〔‘一”,研制了多种

5、高压筒体和高压密封装置其中应用较广和效果较好的主妥有国家教委博士点基金资助研究项巨,。备如大型锻造设备和卷板设备等筒体有绕丝框架结构和厚内简绕丝结构两种型,、,,制造成本高昂容器越长越大成本越式前者用于承担轴向力的门式框架扰如一台,、、、、,,,高因无论是锻造弯卷机加工热处理焊接水压机的框架成本很高后者制造亦很困难,。。及深厚焊缝中缺陷检测和消除都异常昂贵且对内筒的横断破坏缺乏保护能力苏联研制、,〔一‘。,,需防腐耐温等特殊场合单层筒体无的螺旋绕板式高压容器是在高压容器内··,,,以论是选材还是抗腐结构设计都缺乏灵活性很筒的外面根据内筒直径大小不同少有回旋余地。倍的

6、内筒直径为螺距螺旋错绕宽为为避免一单层筒体给高压容器发展带来的限的薄钢板,直到高压容器筒体所需的“”,、。,,制和先天的不良安全性克服设备太大太笨厚度这种结构没有深环焊缝无需热处理材、,,,生产效率不高材料利用不经济等弊端人们相料节省万制造工时可节省倍机械化,,,继研制了多种组合式筒体力求在工艺装备上程度高但美中不足的是仍然需要轧制困难的,,以小攻大在筒壁结构上以薄攻厚在材料利宽薄钢板和功率很大的大型绕板机床且两端,,,。用上以贱攻贵在制造工艺上以简攻繁它们的制造技术相当困难“”凭籍其先天的优良安全性能与单层结构进行我国发明的在仅占总壁厚、男的薄。了至今仍在继续的竞

7、争但由于它们在解决容内筒外倾角错绕宽为、扁平钢带的,““,以器轴向承力间题上所采用的技术措施不一样倾角错绕扁平钢带式高压筒体大倾角错使得在制造困难程度、生产成本高低上存在显绕技术科学地解决了压力容器的轴向承力问,。,已成为我著差异导致与单层筒体的竞争能力明显不同题国数量最多的高压筒体结构形式,”一’。多层式筒体的筒节虽是多层制造显得灵之一约台扁平绕带式压力容器的,“”,,活具有先天安全性但筒节与筒节之间深环制造和使用实践证明它和国际上占统治地位“”,,焊缝的焊接质量对容器的制造质量和安全有重的厚板卷焊筒体技术相比可提高工效一倍,,,要影响这是因为①探伤困难由于环