整体多层包扎式高压容器设计概述.pdf

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1、机械管理开发2013年10月MANAGEMENTANDDEVEL0PMENTOctober，2013总第135期Toralof135设计试验整体多层包扎式高压容器设计概述赵刘红。康泰瑞(太原重工煤化工设备分公司，山西太原030024)【摘要】整体多层包扎容器广泛用于高压力系统中。文章通过一典型多层包扎容器结构重点介绍此类容器的结构特点、主要零部件的结构设计及强度计算、主要焊缝的特殊形式及热处理要求等。【关键词】结构特点；结构设计；强度计算[中图分类号】TQ053．2【文献标识码】A【文章编号】1003—773X(2013)05—0050—0

2、3引言限制，多层容器内筒及层板均采用薄板，一般厚度在随着近几十年来我国石油化工行业的快速发展，工业产25mm以内，压力升高增加层板层数即可满足对简体强度的能逐步提升，产品工艺不断改进，压力容器设备不断向着大要求。型化、高参数化的趋势发展。目前在我国合成氨、尿素、煤气化等装置上的高压设汁参数设备均采用了多层包扎容器结构。但是我国多层包扎设计及制造技术还相对国外较落后，所以许多重点产品还依赖国外进口。目前，高压容器结构可分为单层和多层两种形式。单层高压容器采用锻焊式及板焊式结构；多层高压容器采用包扎、绕板式、绕带式、绕丝式、热套式等结构，其中多

3、层包扎式容器具有材料利用率高，安全可靠等优点而被普遍采用。本文将以一典型多层包扎容器结构一一高压空气储罐(见图1)，重点介绍整体多层包扎容器的结构特点及其主要组件的设计，高压气罐主要性能参数见表1。表1设计参数容器类别第1H类设计压力32MPa工作压力29MPa设计沮度50℃1一下封头2一筒体3一筒体端部4～平盖5一主螺栓6一螺母工作温度常温7一双锥密封介质空气窖积79m’图1高压空气储罐设备内直径1005mm表2多层容器结构及单层容器结构优缺性对比1多层高压容器与单层高压容器比较单层结构多层结构厚璧同内压作用受力不均匀层板厚度小．每层应力

4、基本均匀对于高压容器若采用单层结构形式，一般筒体封头用钢厚板性能差薄板性能优于厚板板厚度相对较大，甚至无法采购到此厚度板材，只能采用锻厚板100％无损检测屡板无此要求件加工，增加了成本；多层包扎容器结构避免了板材厚度的厚板焊后100％无损检测内简100％无掼检测．外层无此要求焊后消除应力热处理不应进行焊后热处理有一条贯穿整个厚度的纵缱每一层纵缝错开．整个厚度不存在贯穿纵缱．安全性好f收稿日期】2013-07-08有耐蚀要求时．整个材料都要考虑只需考虑内筒【作者简介】赵刘红(1985一)，女，助理工程师，主要从事容无信号孔开信号孔(泄■孔)。

5、报警，安垒性高厚板对卷扳机的要求高薄板对卷板机的要求低器设计及研究工作；康泰瑞(1985-)，男，助理工程师，主要从事机械设计制造工作。2高压空气储罐设计一5O一机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELoPMENT第5期(总第135期)2013年10月高压空气储罐设计需考虑，设备的整体结构、零部件结筒体厚度计算公式：s：!旦【l】2【c『】‘一Pc构、选材、厚度计算(校核)，焊缝结构及无损检测要求等内容。圆筒的计算应力：at：里[1101)没备整体结构应力求简单；2)零部件结构主要包括筒体、上下封头、接管、密封巾

6、嚣+巾。[1]面及连接用螺柱、螺母等；o值应小于或等于o‘3)材料尽量选择压力容器常用材料；多层包扎容器内筒为主要受压元件，且对内筒材质、4)厚度计算应合理调整层板厚度及层数确保筒体强焊缝的无损检测要求都较为严格。经上述公式计算内筒材度；质采用Q345R，内筒名义厚度为18mm，按GB150—2011规5)焊缝结构应尽量简单，焊材用量少，易于无损检定内筒板材供货状态为正火，且逐张进行超声波检测I级测，并确保焊缝性能；合格。内筒环、纵焊缝应进行100％射线检测Ⅱ级合格，6)无损检测应按相关标准执行。并进行100％超声波复验I级合格(设计人员要

7、求)。故内2．1高压空气储罐的结构及强度计算筒的焊接接头系数取巾1．0，层板焊接接头系数取0．95。本设备由下部封头、筒体、筒体端部、平盖、密封垫2．1．4简体端部结构及密封片、连接用螺栓、螺母及插管等组件组成。2．1．4．1简体端部2．1．1符号整体多层包扎容器由于其筒体的结构特点，此类容Pc一设计压力，MPa；器的开孔一般在封头处，尤其大开孔，如人孔等，不宜Di·——封头或筒体内直径，mm；选择在简体上。若工艺管口布置要求必须在简体上开6一圆筒或封头的计算厚度，mm；孔，其接管应采用厚壁管，并采用内插式的结构。多层6．_一圆筒或封头的名

8、义厚度，am；包扎容器一般简体厚度较厚，接管与筒体的焊缝宜采用6。_圆筒或封头的有效厚度，mm；“u”型坡口。本文所列高压空气储罐其内径为1000mm，容器直径较6．——内筒的名