第二章壓力容器基本結(jié)構(gòu)

1、第二章壓力容器基本結(jié)構(gòu)作者: 日期：第二章壓力容器基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)壓力容器的結(jié)構(gòu)形式一、球形容器球形容器的本體是一個(gè)球殼，通常采用焊接結(jié)構(gòu)，由于球形容器一般直徑都較大，難以整體成形，大多由許多塊預(yù)先按一泄尺寸壓制成型的球而板拼焊而成。球形容器 受力時(shí)英應(yīng)力分布均勻,在相同的壓力載荷下，球殼體的應(yīng)力僅為直徑相同的圓筒形殼體的1 / 2,即如果容器的直徑、工作壓力、制造材料相同時(shí)，球形容器所需的計(jì)算壁厚僅為圓筒 形容器的1/2,另外，相同的容積，球形的表而積最小。綜合而積及厚度的因素，故球形容 器與相同容積、工作壓力、材料的圓筒形容器相比，可節(jié)省材料30%4 0%。球形容器制造復(fù)雜、拼焊要求髙，而且

2、作為傳質(zhì)、傳熱或反應(yīng)的容器時(shí)，因工藝附件難以安 裝,介質(zhì)流動(dòng)困難，故廣泛用作大型貯罐;也可用作蒸汽直接加熱的容器，可以節(jié)省隔熱材料， 減少熱雖損失,如造紙行業(yè)用于蒸煮紙漿的蒸球。二、圓筒形容器圓筒形容器的幾何形狀特點(diǎn)是軸對(duì)稱，外觀沒有形狀突變，因而受載應(yīng)力分布也較均勻，承 載能力較髙，與球形容器相比，受力狀態(tài)雖不如球形容器，但制造方便，質(zhì)量易得到保證,工藝內(nèi) 件易于安排裝拆，可用作任何用途的容器。與英他形式容器相比，受力狀態(tài)要理想得多。故 圓筒形容器是目前使用最廣泛的一種壓力容器。三、箱形容器箱形結(jié)構(gòu)容器分為正方形結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)兩種。由于苴幾何形狀突變，應(yīng)力分布不均勻， 轉(zhuǎn)角處局部應(yīng)力較高，

3、所以這類容器結(jié)構(gòu)不合理，較少使用。一般僅用作壓力較低的容器， 如蒸汽消毒柜及化纖設(shè)備的加熱箱體。四、錐形容器單純的錐形容器在工程上很少見，其連接處因形狀突變，受壓力載荷時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較大的附加 彎曲應(yīng)力。一般使用的是由錐形體與圓筒體組合而成的組合結(jié)構(gòu)。這類容器在錐形體與圓筒 體結(jié)合部仍存在較大局部應(yīng)力，故這類容器通常因生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)采用，錐形體作為 收縮器或擴(kuò)大器以逐漸改變流體介質(zhì)的流速,或者作為錐底以便于粘稠、結(jié)晶或固體物料排 除第二節(jié)壓力容器的組成壓力容器的結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單，主要由一個(gè)能承受一泄壓力的殼體及必要的連接件、密封件和內(nèi)件構(gòu)成。另外，由于各種工藝用途不同，有時(shí)還需配置相應(yīng)的工藝

4、附件, 但這些附件一般不承受介質(zhì)的壓力，對(duì)容器安全影響很小，故只是作為附件。常見壓力容器一般由筒體、封頭（管板）、法蘭、接管、人（手）孔、支座等部分組成。1一、簡(jiǎn)體簡(jiǎn)體是壓力容器最主要的組成部分，與封頭或端蓋共同構(gòu)成承壓殼體,是貯存物料或完成化 學(xué)反應(yīng)的壓力空間。常見的是圓筒形筒體，其形狀特點(diǎn)是軸對(duì)稱，圓簡(jiǎn)體是一個(gè)平滑的曲而，應(yīng)力分布比較均勻, 承載能力較高，且易于制造，便于內(nèi)件的設(shè)置與裝拆，因而獲得廣泛應(yīng)用。筒體直徑較小時(shí)（一般V50 0mm）,可用無縫鋼管制作，直徑較大時(shí)，可用鋼板在卷板機(jī)上 先卷成圓筒然后焊接而成。隨著容器直徑的增大，鋼板需要拼接，因而筒體的縱焊縫條數(shù)增 多。當(dāng)簡(jiǎn)體較長(zhǎng)時(shí)

5、，因受鋼板尺寸的限制，需將兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡(jiǎn)節(jié)組焊成所需長(zhǎng)度的筒 體。為便于成批金，簡(jiǎn)體直徑的大小已標(biāo)準(zhǔn)化，可按下表中所示的公稱直徑選用(帶括號(hào)的 尺寸盡量不采用)。對(duì)焊接筒體，表中公稱直徑是指它的內(nèi)徑，而用無縫鋼管制作的筒體，表中 公稱直徑是指它的外徑。焊接簡(jiǎn)體的公稱直徑單位：mm30 0 90(1 9 00) 3400 (350) 10 002 0 0 0 36004 0 0 ( 1 100) (21 0 0) 3800(45 0 ) 120 0 2200 4000500(1 3 00) (2 30 0) (550 )1400 240 06 00 (1500)2 6 00(6 5 0) 1

6、60 0 2800 700 (1700)3 000800用無縫鋼管制筒體的公稱宜徑單位:mm筒體公稱直徑159 219 273 32 5 377 426所用無縫鋼管的公稱直徑1 50 200250 3 0 0 350 400圓柱形筒體按英結(jié)構(gòu)又可分為整體式和組合式兩大類。二、封頭與端蓋凡與筒體焊接連接而不可拆的，稱為封頭;與筒體及法蘭等連接而可拆的則稱為端蓋。對(duì)于組裝后不再需要開啟的容器，如無內(nèi)件或雖有內(nèi)件而不需要更換、檢修的容器,封頭和 筒體采用焊接連接形式，能有效地保證密封，且節(jié)省鋼材和減少制造加工量。對(duì)于需要開啟的容器，封頭(端蓋)和筒體的連接應(yīng)采用可拆式的，此時(shí)在封頭和通體之間 必須裝

7、置密封件。封頭按形狀可以分為三類,即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。凸形封頭凸形封頭有半球形、碟形、橢圓形和無折邊球形封頭。1、半球形封頭半球形封頭實(shí)際上是一個(gè)半球體，在相同直徑和相同壓力下，所需板厚最小。但其深度大(與 半徑相同)，整體壓制困難，通常直徑較大的半球形封頭由幾塊形狀相同的球而板及頂部中心 的一塊圓形球而板(球冠)組焊而成，且對(duì)組焊要求高，因而除用于壓力較髙、直徑較大的貯罐 及其他有特殊要求的容器外，一般較少采用。22、橢圓形封頭橢圓形封頭由半球體及圓簡(jiǎn)體(即直邊)兩部分組成。由于其曲率半徑連續(xù)變化，沒有形狀突變, 受力情況僅次于半球形封頭。制造較半球形封頭容易。橢圓形封頭的深度決

8、泄于橢圓形的長(zhǎng) 軸與短軸之比(即封頭直徑D與深度的兩倍2h之比)，深度愈大受力情況愈好，但加工也愈 困難。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的深度為直徑的1/4（即D/2h=2）。橢圓形封頭是目前壓力容器使用 最普遍的-種。3；碟形封頭碟形封頭又稱帶折邊球形封頭。由幾何形狀不同的三個(gè)部分組成，中央為球面，與筒體連接的 部分為圓簡(jiǎn)體，球而體與圓簡(jiǎn)體用過度圓?。凑圻叄┻B接。因過度圓弧半徑遠(yuǎn)小于球體半徑, 故英受力狀況較上述兩種封頭差,通常只用于壓力較低，直徑較大的容器。4、無折邊球形封 頭無折邊球形封頭是一塊深度較小的球而體。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便。但在它與筒體的連接處由 于形狀突變而存在很高的局部應(yīng)力，故只適用于直徑

9、較小、壓力較低的容器上。錐形封頭介質(zhì)中含有顆粒狀、粉末狀物質(zhì)或?yàn)檎吵硪后w的容器，為便于物料匯集及卸料，容器底部常 采用錐形封頭，有時(shí)為保證氣體介質(zhì)在容器中均勻分布或改變流體流速，也采用錐形封頭。 錐形封頭有帶折邊和無折邊兩種。無折邊錐形封頭是一段圓錐體，圓錐體與圓筒體直接連接造成形狀突變而引起局部應(yīng)力過髙, 故僅適用于壓力較低且半徑錐角小于300的場(chǎng)合。帶折邊的錐形封頭是在錐體與圓筒體之間有一圓弧折邊，可以降低局部應(yīng)力,帶折邊錐形封頭的半錐角一般不大于45 0。標(biāo)準(zhǔn)帶折邊錐形封頭的半錐角有300及45 0兩種，過度圓弧曲率半徑與封頭直徑D之比值為05。平板封頭平板封頭受力時(shí)強(qiáng)度較低，相通直徑、

10、相同壓力下所需的厚度最大，除用作人孔蓋以及一些 高壓容器外，一般很少采用。三、法蘭1、由于生產(chǎn)工藝需要和安裝檢修的方便，不少容器需采用可拆的連接結(jié)構(gòu)，如壓力容器的端蓋 與通體之間、接管與管道之間的連接，通常采用法蘭結(jié)構(gòu)。法蘭通過螺栓、楔口等連接件壓 緊密封件保證容器的密封。故法蘭連接是由法蘭、螺栓、螺母及密封元件所組成的密封連接 件。2、法蘭的分類法蘭按照所連接的部件可分為容器法蘭及管道法蘭。容器法蘭用于容器的端蓋與筒體連接; 管道法蘭用于接管（管道）與管道之間的連接。法蘭按苴整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭、任意式法蘭三種。法蘭按其密封而形式分 為平面法蘭、凹凸法蘭、樺槽法蘭三種。33、密封

11、件的分類密封元件是放在兩法蘭接觸而之間或封頭與筒體頂部的接觸而之間，借助于螺栓等連接件的 壓緊力達(dá)到密封的目的。密封元件按其所用材料的不同分為非金屬密封元件（如石棉墊、橡膠墊、橡膠“O”型圈、 聚四氟乙烯板等）、金屬密封元件（如紫銅墊、鋁墊、軟鋼墊等）、和組合式密封元件（如鐵 包石棉墊、銅絲纏繞石棉墊等）。密封元件按其截而形狀分為平墊片、三角形墊片、八角形墊片、透鏡式墊片等。4、密封結(jié)構(gòu)不同的密封元件和不同的連接件相組配，可構(gòu)成各種不同的密封結(jié)構(gòu)。（1）強(qiáng)制密封:強(qiáng)制密 封是通過緊固端蓋與筒體法蘭之間的連接螺栓或接管與管道法蘭之間的聯(lián)結(jié)螺栓等強(qiáng)制方 式將密封而壓緊，從而達(dá)到密封的目的。如平墊密

12、封、卡扎里密封等屬于強(qiáng)制密封。（2）自 緊密封：自緊式密封是利用容器內(nèi)介質(zhì)的壓力使密封而產(chǎn)生壓緊力達(dá)到密封目的。其密封力 隨著介質(zhì)壓力的增大而增大，因而在較高的壓力下也能保證可靠的密封性能。如組合式密封、 “0”形環(huán)密封、“C”形環(huán)密封、楔形密封、八角墊和橢圓墊密封、平墊自緊密封、伍徳密 封等。半自緊密封：它既利用容器內(nèi)介質(zhì)的壓力，又利用緊固件的聯(lián)結(jié)使密封而產(chǎn)生壓緊力達(dá)到 密封目的，如雙錐密封就屬于半自緊密封。四、接管1、用途為適應(yīng)壓力容器安全運(yùn)行及工藝生產(chǎn)的需要而設(shè)置于封頭（端蓋）及筒體上，用于介質(zhì)的進(jìn)岀、 安全附件的安裝等。2、接管形式螺紋短管、法蘭短管、平法蘭短管。（1）螺紋短管式接管是

13、一段帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的短管，短管插入并焊接在容器的器壁上， 短管螺紋用來與外部管件連接。一般用于連接直徑較小的管道，如接裝測(cè)量?jī)x表等。法蘭短管式接管一端焊有管法蘭，一端插入并焊接在容器的器壁上,法蘭用以與外部管件 連接。一般用于直徑稍大的接管。平法蘭接管是法蘭短管式接管除掉了直管的一種特殊形式，實(shí)際上就是直接焊接在容器開 孔上的一個(gè)管法蘭，這種接管與容器的連接有貼合式和插入式兩種型式。五、人孔和手孔1、用途：根據(jù)容器的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)等情況,設(shè)置人孔或手孔等檢查孔，供容器左期檢驗(yàn)、檢査或淸除污 物用。2、分類：（1）按其形狀分為圓形及橢圓形兩種。按其封閉形式分為外閉式及內(nèi)閉式兩種。3、開孔處的補(bǔ)強(qiáng)容器的筒體或封頭開孔后，孔邊的最大應(yīng)力要比器壁上平均應(yīng)力大幾倍，對(duì)4容器安全不利。為了補(bǔ)償開孔處的薄弱部位，就需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)措施。開孔處的補(bǔ)強(qiáng)方法有整體 補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)兩種。容器上的開孔處補(bǔ)強(qiáng)一般均采用局部補(bǔ)強(qiáng)法，英原理是等面積補(bǔ)強(qiáng)。 局部補(bǔ)強(qiáng)常用的結(jié)構(gòu)有補(bǔ)強(qiáng)圈、厚壁短管和整體鍛造補(bǔ)強(qiáng)等數(shù)種。六、支座支座是用于支承容器重量并將它固定在基礎(chǔ)上的附加部