厚壁短管和整体锻造补强等数种。
(1)补强圈补强结构是在开孔的边沿焊一个加强圈,其材料与容器材料相同,厚度一般也与容器的壁厚相同,其外径约为孔径的2倍。加强圈一般贴合在容器外比壁上,与壳体及接纳焊接在一起,圈上开一带螺纹的小孔,备作补强周围焊缝的气密性试验之用。
(2)厚壁短管补强结构是把与开孔联接的接纳的一段管壁加厚,使这段接纳除了承受压力所需的厚度外,还有很大一有些剩余厚度用来加强孔边。厚壁短管刺进孔内,并高出容器壁的表里表,与容器表里表面焊接。厚壁短管的壁厚一般等于或稍大于器壁的厚度。刺进长度约为壁厚的3~5倍。这种补强结构补强作用较好,由于用以补强的金属都会合在孔边的有些应力最大的区域内,而且制作简略,用料也省,因此被广泛选用。分外是一些对应力会合比照活络的低合金高强度钢制作的容器,开孔补强更合适用壁厚短管补强结构。但这种补强方法只合适于开孔标准较小的容器。
(3)整体锻造补强结构。这些年在球形容器制作中选用的结构是先把开孔与有些球壳锻构成一个整体,再车制成形后与壳体进行焊接。这种补强结构合理,使焊缝避开了孔边应力会合的当地,因此受力情况较好。但制作困难,本钱较高,多用于高压或某些重要的容器上。
上述三种补强结构均用于需开孔补强的容器,但容器上有些开孔是不需补强的,这是由于容器在计划时存在某些加强要素,如:考虑钢板标准、焊缝系数而使容器壁厚加厚,考虑接纳的金属在一定计划内也有加强作用等。所以开孔较小削弱程度不大,孔边应力会合程度在容许计划以内时,开孔处可以不另行补强。
1.5支座 支座对压力容器起支承和固定作用。用于圆筒形容器的支座,随圆筒形容器设备方位不相同,有立式容器支座和卧式容器支座两类。此外,还有用于球形容器的支座。
2 圆筒体结构
2.1、整体式筒体 整体式筒体结构有单层卷焊、整体锻造、锻焊、铸—锻—焊以及电渣重溶等五种结构方法,兹分别介绍如下:
1、单层卷焊式筒体是用卷板机将钢板卷成圆筒,然后焊上纵焊缝制成筒节,再将若干个筒节组焊成构成筒体,它与封头或端盖构成容器。这是运用最广泛的一种容器结构,具有如下一些利益:
①构构老到,运用阅历丰厚,理论较完善;
②制作技术老到,技术流程较简,材料运用率高;
③便于运用调质(淬火加回火)处置等热处置方法,改善和行进材料的功用;
④开孔,接纳及内件的装设简略处置;
⑤零件少,出产及管理方法均便当;
⑥运用温度无束缚,可作为热容器及及低温容器。
但是,单层卷焊式筒体也存在某些缺点,一是其壁厚一般遭到钢材扎制和卷制才华的束缚,我国当时单层卷焊筒体的最大壁厚一般≤120 mm ,二是标准相同的压力容器商品,单层卷焊筒体所用钢板厚度最大,厚钢板各向功用差异大,且概括功用也不如薄板和中厚板,因此发生脆性损坏的危险性增大;三是在壁厚方向上应力分布不均匀,材料运用不可合理。跟着冶金和压力容器制作技术的改善,单层卷焊结构的上述缺少将逐渐得到打败。
2、整体锻造式筒体是最早选用且沿用至今的一种压力容器筒体结构方法:在钢坯上选用钻孔或热冲方法先开一个孔,加热后在孔中穿一心轴,然后在压机上进行锻压成形,终究再通过切削加工制成,筒体的的顶、底部可和筒体一起锻出,也可分别锻出后用螺纹联接在筒体上,是没有焊缝的全锻结构。如容器较长,也可将筒体分几节锻出,中间用法兰联接。
整体锻造式筒体常用于超高压等场合,它具有质量好、运用温度无束缚的利益。因制作存在一些缺点,如制作时需要有锻压、切削加工和起重设备等一套大型设备;材料运用率较低;在结构上存在着与单层卷焊筒体相同的缺点。因此,这种筒体结构一般只用于内径为300~500mm的小型容器上。
3、锻焊式筒体是在整体锻造式筒体的基础上,跟着焊接技术的行进而展开起来的,是由若干个锻制的筒节和端部法兰组焊而成,所以只需环焊缝而没有纵焊缝。与整体锻造式比照,无需大型锻造设备,故容器标准可以增大,坚持了整体锻造式筒体质料密实、质量好、运用温度没有束缚等首要利益。因此常用于直径较大的化工高压容器,且在核容器上也获得了广泛的运用。
4、铸—锻—焊式筒体是跟着锻造、锻造技术的行进和焊接技术的展开而出现的一种新式的筒体。制作时根据容器的标准,在特制的钢模中直接浇铸成一个空心八角形铸锭,钢模中间设有一活动式激冷柱塞,在钢水凝聚进程中,可以更换柱塞以控制激冷速度,使晶粒细化。浇铸后切除冒口及两端,超热在压机上锻构成筒节,经加工和热处置后组焊成容器。这种制作技术可大大降低金属消耗量,但制作技术凌乱。
5、电渣重熔式筒体(或称电渣焊成形筒体)是近年展开起来的一种制作进程高度机械化、自动化的筒体结构方法。制作时,将一个很短的圆筒(称为母筒)夹在特制机床的卡盘上,运用电渣焊在母筒上连续不断的堆焊直至所需长度。熔化的金属构成一圈圈的螺圈条,通过冷却凝聚而成为一体,其表里表面一起进行切削加工,以获得所需要的标准和光洁度。这种筒体的制作无需大型工装设备,工时少,造价低,器壁内各有些的质料比照均匀,无夹渣与分层等缺点。是一种很有未来的制作高压容器的技术。
2.2组合式筒体结构又可分为多层板式结构和绕制式结构两大类。
1、多层板式筒体结构包括多层包扎、多层热套、多层绕板、螺旋包扎等数种。这种筒体由数层或数十层紧密贴合的薄金属板构成,具有以下一些利益:一是可以通过制作技术进程在层板间发生预应力,使壳壁上的应力沿壁厚分布比照均匀,壳体材料可以得到比照充分的运用,所以壁厚可以稍薄;二是当容器介质具有腐蚀性时,可以选用耐腐蚀的合金钢作为内筒,而用碳钢或其他强度较高的低合金钢作层板,能充分表现不相同材料的利益,节省宝贵金属;三是当壳壁材猜中存有裂纹等严肃缺点时,缺点一般不易涣散到其它各层;四是由于运用的是薄板,具有较好的抗裂功用,所以脆性损坏的可以性较小;五是在制作进程上不需要大型锻压设备。其缺点是:多层板厚壁筒体与锻制的端部法兰或封头的联接焊缝,常因两联接件的热传导情况不相同较大而发生焊接缺点,有时还会因此而发生脆断。由于多层板筒体在结构上和制作上都具有较多的利益,所以这些年制作的高压容器,分外是大型高压容器多选用这种结构,而且制作方法也在不断展开。现分述如下:
(1)多层包扎式是美国斯密思(A.O.Smith)公司于1931年开创的一种筒体结构型式,现已为很多国家选用,是一种当时运用最广泛、制作和运用阅历最为老到的的组合式筒体结构。其制作技术是先用15~25mm的钢板卷焊成内筒,然后再将6~12mm厚的层板压卷成两块半圆形或三块瓦片形,用钢丝绳或其它设备扎紧并点焊固定在内筒上,焊好纵缝并把其表面面修磨光滑,依此继续直至抵达计划厚度中止。层板间的纵焊缝要互相错开一定角度,使其分布在筒节圆周的不相同方位上。此外,筒节上开有一个穿透各层层板(不包括内筒)的小孔(称为信号孔、泄露孔),用以及时发现内筒分裂泄露,避免缺点拓展。筒体的端部法兰以前多用锻制,这些年也开端选用多层包扎焊接结构。和其它结构型式比照,多层包扎式筒体出产周期长、制作中手工操作量大。但这些缺少会跟着技术的行进而不断得到改善。
(2)多层热套式筒体最早用于制作超高压反应容器和炮筒上。它是由几个用中等厚度(一般为20~50mm)的钢板卷焊成的圆筒体套装而成,每个外层筒的内径均略小于由套入的内层筒的外径,将外层筒加热胀大后把内层筒套入,这样将各层筒依次套入,直至抵达计划厚度中止。再将若干个筒节和端部法兰(端部法兰可选用多层热套结构)组焊成筒体。前期制作这种筒体在计划中均应考虑套合预应力要素,以保证层间的核算过盈量(筒外径大于外筒内径的数量),这就需要对每一层套合面进行精密加工,增加了加工上的困难,这些年技术改善后对过盈量的控制需要较宽,套合面只需进行粗加工或喷砂(或喷丸)处置而不经机加工,大大简化了加工技术。筒体组焊后进行退火热处置,以消除套合应力和焊接剩余应力。多层热套式筒体兼有整体式和组合筒体两者的利益,材料运用率高,制作便当,无需其它专门技术配备,展开运用较快。当然,多层热套式筒体也有缺点,因其层数较少,运用的是中厚板,所以在防脆断才华要差于多层包扎式。
(3)多层绕板式筒体是在多层包扎式的基础上展开而来的。它由内筒、绕板层、楔形板和外筒四个有些构成。内筒一般用10~40mm厚的钢板卷焊而成;绕板层则用厚3~5mm的成卷钢板结构,首要将成卷钢板的端部焊在内筒上,然后用专用的绕板机床将绕板连续地盘绕在内筒上,直至抵达所需要的厚度中止。起维护作用的外筒厚度一般为10~12mm,是两块半圆形壳体,用机械方法紧包在绕板层外面,然后纵向焊接。由于绕板层是螺旋状的,因此在绕板层与内、外筒之间均出现了一个底边高于绕板厚度的三角形空区域,为此在绕板层的始端与结束都得事前焊上一段较长的楔形板以加添空位。故筒体只需表面里筒有纵焊缝,绕板层根本上没有纵焊缝,省却需逐层修磨纵焊缝的工作,其材料运用率和出产自动化程度均高于多层包扎式结构。但受限于卷板宽度,筒节不能做得很长(当时最长的为2.2米),且长筒体的环焊缝较多。我国于1966年就研制成多层绕板式容器,但由于受绕板机床才华和卷板宽度的制约,当时只能绕制外径为400~1000mm的筒节,且最大长度仅为1600mm.
(4)螺旋包扎筒体是多层包扎式结构的改善型。多层包扎式筒体的层板层为中间圆,跟着半径的增加,每层层板的翻开程度不相同,因此需要准确下料以保证设备焊接空地,这不只费时而且费料。螺旋包扎式结构则有所改善,后者选用楔形板和加添板作为包扎的第一层。楔形板一端厚度为层板厚度的两倍,然后逐渐减薄至层板厚度,这样第一就构成一个与层板厚度相等的台阶,使往后各层呈螺旋形逐层包扎。包扎至终究一层,可用与第一层楔形板方向相反的楔形板收尾,使全部筒节仍呈圆形。这种结构比多层包扎式下料工作量要少,而且材料运用率也有所行进。
2、绕制式筒体结构。这种结构型式包括型槽绕带式和扁平钢带式两种。这种筒体是由一个用钢板卷焊而成的内筒和在其外面盘绕的多层钢带构成。它具有多层板筒体的一些利益,而且可以直接盘绕成所需长度的筒体,因此可以避免多层板筒体那样深而窄的环焊缝。
(1)型槽绕带式筒体制作时先用18~50mm厚的钢板卷焊一个内筒并将内筒的表面面加工成可以与型钢带互相啮合的沟槽,然后盘绕上数层型钢带至所需厚度。钢带的始端和结束用焊接固定。由于型钢带的双面都带有凸凹槽,盘绕时钢带层之间及其和内筒之间均能彼此啮合,使筒体能承受一定的轴向力。此外,在盘绕。时一面用电加热钢带,一面拉紧钢带,并用辊子压紧和定向,盘绕后用空气和水冷却,使钢带收缩而对内层发生预应力。筒体的端部法兰也可以用相同方法绕成,并将表面面加工成圆柱形,然后在其外面热套上法兰箍。
型钢绕带容器适用于大型高压容器,此种结构一般用于直径600mm以上,温度350℃以下,压力19.6MPa以上的工况。
(2)扁平钢带式筒体属我国开创,其全称应为扁平钢带倾角错绕式筒体由内筒、饶带层和筒体端部三有些构成。内筒为单层卷焊,其厚度一般为筒体总厚度的20~25%,筒体端部一般为锻件,其上有30°锥面以便与钢带的结束相焊。扁平钢带以倾角(钢带盘绕方向与筒体横断面之间的夹角,一般为26°~31°)错绕的方向盘绕于内筒上。这样带层不只加强了筒体的周向强度,一起也加强了轴向强度,打败了型槽绕带式筒体轴向强度缺少的缺点。相邻层钢带更换选用左、右旋螺纹方向盘绕,使筒体中发生附加扭矩的疑问得以消除,改善了受力情况。
该结构适用于直径∠1000mm,压力∠31.36MPa,温度∠200℃的工况条件。
压力容器的筒体结构还有套箍式、绕丝式等型式,运用较少,在此不一一介绍了。
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