多層包扎壓力容器設計探究范文

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摘要：多層包扎壓力容器其具有較高的安全性，在使用和經濟效果上有明顯優勢，得到了廣泛應用。本文主要對多層包扎壓力容器的設計展開分析，從殼體設計、殼體與封頭的連接結構設計、支撐結構和吊耳的設計三方面展開分析，探討加工制作以及安裝施工中需要注意的問題，希望能夠有助于工業化生產的不斷進步。

關鍵詞：多層包扎；壓力容器；壓力容器設計

目前，我國經濟水平快速增長，工業化事業得到了很大進步，在工業生產過程中壓力容器是必不可少的一項內容，隨著快節奏的生產需求，對壓力容器的質量和性能也提出了更高的標準，在這種環境中壓力容器的設計工作面臨嚴峻考驗，逐漸向著參數化、標準化、模式化的方向轉變。當前生產中所使用的壓力容器有單層、多層等選擇。近年來，多層包扎壓力容器在使用上發生較多的安全事故，設計及制造工藝引起社會各界的廣泛關注，在工業生產中合成氨、尿素、煤氣化等裝置上都得到了廣泛應用，很多設備采用多層包扎結構形式。

1殼體設計

1.1殼體內筒的確定與層板厚度的選擇

在進行殼體設計的過程中應該按照國家規定的相關標準進行多層包扎壓力容器設計，根據殼體材料的不同，對厚度要求也有所區別，當殼體材料選擇為低合金鋼或者碳鋼材料時，需要將厚度控制在24mm，當殼體材料為不銹鋼或者有色金屬的情況時，結合工業生產的實際情況進行相應的設計，厚度不應該低于8mm。殼體的厚度選擇對其性能和使用具有直接影響，如果厚度偏大，在容器制造、焊接、探傷等方面都不能很好的控制，甚至會對化工工藝造成影響；如果厚度太薄，又達不到殼體強度和剛性要求，在使用中很容易造成安全事故，不僅對操作人員的生命造成威脅還會影響企業效益與發展。在當前設計中，多層包扎壓力容器的殼體通常為選擇8mm-20mm的鋼板材料。

1.2多層包扎壓力容器的殼體設計

多層包扎壓力容器的殼體內筒利用鋼板材料進行卷制處理形成，制作過程中應該進行相應的力學檢測和無損傷檢測，確保力學性能和整體結構能夠滿足設計要求。對殼體進行焊接施工合格后，對殼體焊接處進行消應力熱處理。卷筒鋼板制作中可以采取拼接方式，但是需要注意焊縫不宜過多，禁止超過2條。當容器中涉及到腐蝕性液體的時候，應該設置檢漏系統，確保安全使用。加強層板相互之間的縫隙和松動，在制造過程中盡量保持較大的包扎力，加強設備的水壓試驗的管理和控制。

1.3殼體開孔設計

設計人員在進行多層包扎壓力容器設計中應該盡量減小開孔數量，特別是對于一些較大孔徑的開孔是嚴厲禁止的。對于必須要進行開孔部位，應該盡量減小對殼體的傷害，選擇在上下封頭處或者法蘭處進行操作。開孔過程中禁止在同一層板上超過2個開孔數量，積極采取有效的補強措施，提高整體結構的安全系數。其次，對不同直徑的接管孔進行焊接時，需要采取相應的方式，比如：50mm以下，可以采取殼體內筒與層板之間的直接焊接；50mm以上，可以將層板與殼體內筒分層焊接，不管是那種方法，都必須注意焊接質量。

2殼體與封頭(端部)連接結構設計

因多層包扎壓力容器為多層結構，其上下封頭處或者法蘭處為單層結構，所以兩端為較為薄弱的部分，在設計中應該重點考慮。目前，相關設計標準中對于封頭部位與連接部分的焊接方法主要表現在兩種形式。一種是深環焊縫直接相焊結構，另一種是階梯焊結構，除了上面這兩種方法根據實際情況還可以采取斜向結構。通過對以往的設計案例和使用情況進行分析，階梯焊結構是焊接操作中最為有效的一種方法（見圖1）。通過對圖片進行分析，在這種結構中沒有存在深環焊縫的情況。并且在操作中應該注意焊接焊縫，保持一定的有效距離，降低可能由焊接不合理造成的整體結構問題。注意焊接操作的整個過程，對于存在的缺陷問題及時處理，將裂紋控制在合理的范圍內，避免擴大損害的可能性。圖中的結構具有很好的抗疲勞特性，當存在裂縫問題時，可以通過壓板檢漏系統降低損害，得到有效的保護效果，提高設備的安全性。

3支撐結構和吊耳的設計

多層包扎壓力容器自身具有一定的重量，內部結構較為復雜，設計人員在進行支撐部位和吊耳的設計過程中應該提高對支座形式的重視。通常情況下，可以采取一般支座形式，在進行設計的過程中多層包扎壓力容器主要表現在立式結構，支撐件在設計的過程中應該盡量不進行外側層板設計，如果有需要可以采取必要措施，將負荷進行轉移，傳遞到其他部位環節，降低問題現象。在對ASME進行設計時根據相關規定進行多層包扎壓力容器的設計工作，支撐形式多采取裙座或者環形支座，主要的受力點集中于單層結構的封頭部位。多層包扎壓力容器進行現場布置設計時，支撐力在殼體上的時候，通常將主要的結構設計成掛式耳座。對于吊耳結構設計，盡量設置在上部封頭處最為合理，不應設置在外部層板。4結語綜上所述，當前我國市場競爭力日益激烈，如果想在緊張的環境中取得一席之地，就需要有過硬的技術和專業的技術人才，工業企業發展中，多層包扎壓力容器所具有的可靠性和安全性是生產的必備條件，在維護和保養上成本費用相對較低，得到眾多企業的青睞和廣泛應用，大大提升企業的生產效益與生產水平，在很大程度上促進了企業的發展，提高企業市場競爭力。通過對多層包扎壓力容器每個組成部分進行優化設計處理，在滿足安全生產的條件下，提高產品性能，為企業帶來更有力的技術支持。

參考文獻:

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[2]陳建存.多層包扎式高壓容器的爆炸事故[J].化工設備與管道,2012(06).

作者：吳芳芳 單位：山東宏易城實業有限公司