压力容器的基本知识

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《销售经理理学院》56套讲座座+1143550份资料《销售人员员培训学学院》72套讲座座+448799份资料1.2压力力容器基基本知识识1.2.11概概述1.2.11.1压力力容器的的定义及及用途从广义上说说，凡承承受流体体介质压压力的密密闭壳体体都可称称作压力力容器。按GB1550-119988《钢制制压力容容器》的的规定，设设计压力力低于00.1MMPa的的容器属属于常压压容器，而而设计压压力高于于0.11MPaa的容器器属于压压力容器器。从安全角度度看，单单纯以压压力高低低定义压压力容器器不够全全面，因因为压力力不是表表征安全全性能的的唯一指指标。在在相同压压力下，容容器的容容积越大大，其积积蓄的能能量就越越多，一一旦发生生破裂造造成的损损失和危危害也就就越大。此此外，容容器内的的介质特特性对安安全的影影响也很很大，气气体的危危害程度度大于液液体，尤尤其易燃燃易爆的的气体或或液化气气体，如如果容器器发生事事故，除除了爆炸炸造成的的损失外外，由于于介质泄泄漏或扩扩散而引引起的化化学爆炸炸、起火火燃烧、中中毒污染染，导致致的后果果极其严严重。因因此，压压力、容容积、介介质特性性是与安安全相关关的三个个重要参参数。《压力容器器安全技技术监察察规程》从从安全管管理角度度出发，将将同时具具备下列列三个条条件的容容器称为为压力容容器：l.最高工工作压力力（Pw）大于于等于00.1MMPa（不不含液体体静压力力）；2.内直径径（非圆圆形截面面指其最最大尺寸寸）大干干等于00.155m，且且容积（V）大于等于0.025m3；3.盛装介介质为气气体、液液化气体体或最高高工作温温度高于于等于标标准沸点点的液体体。《特种设备备安全监监察条例例》附则则中规定定，压力力容器的的含义是是：盛装装气体或或液体，承承载一定定压力的的密闭设设备，其其范围规规定为最最高工作作压力（Pw）大于或等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPa×L的气体或液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPa×L的气体、液化气体和标准沸点等于或低于60℃的液体的气瓶；医用氧舱等。可以认为这这个规定定是对压压力容器器作出的的最权威威的定义义，只要要符合上上述规定定的容器器即为压压力容器器，其设设计、制制造、安安装、使使用、检检验、修修理和管管理都必必须接受受安全监监察。压力容器是是工业生生产中的的常用设设备，它它广泛地地用于石石油、化化工、动动力、食食品等行行业中，尤尤其是石石油化工工，许多多化学反反应过程程都需要要在有压压力的条条件下才才能进行行，或者者要用增增高压力力的方法法来加快快反应速速度，如如用乙烯烯和水（高高压过热热蒸汽）制制造乙醇醇（酒精精），就就需要在在7.00MPaa下进行行；用氮氮和氢合合成氨则则要在332.MMPa下下才能较较好地反反应。这这样，不不但反应应器本身身是压力力容器，而而且必须须经过的的精制、加加热或冷冷却等工工艺过程程中所使使用的所所有的设设备也都都是压力力容器。在人们的日日常生活活中也离离不开压压力容器器，如压压缩空气气是一种种使用得得最为普普遍的动动力源。它它可以带带动气锤锤、风镐镐或其他他风动工工具进行行加工、矿矿山开采采等。压压缩空气气来源于于空气压压缩机，而而空气压压缩机的的辅助设设备如气气体冷却却器、油油水分离离器、储储气罐等等都是压压力容器器。压力容器发发生事故故时不仅仅使容器器本身遭遭到破坏坏，往往往还会诱诱发一连连串恶性性事故，给给国民经经济造成成重大损损失。如如19779年112月吉吉林煤气气公司液液化石油油气球罐罐的爆炸炸，引起起燃烧，并并使附近近的三个个同样的的球罐和和50000只气气瓶爆炸炸，约6600吨吨液化石石油气流流出燃烧烧，大火火持续燃燃烧200小时，死死伤近百百人，直直接经济济损失达达5000余万元元。又如如某电化化厂一个个盛装液液氯介质质的容器器发生爆爆炸后，约约有4吨吨的液氯氯介质外外流，造造成大面面积的毒毒害区，中中毒范围围波及77.355平方公公里。压力容器的的潜在的的危险性性，还表表现在其其使用条条件比较较苛刻：：它要承承受大小小不同的的压力载载荷（有有时还是是脉动的的）和其其他附加加载荷（如如重力、地地震、风风载等）；；容器内内的压力力还会因因操作失失误或反反应异常常而升高高，往往往在尚未未被发现现的情况况下容器器即被破破坏；不不少压力力容器工工作时不不仅承受受较高的的压力，同同时还经经常处于于高温或或低温状状态。此此外内部部介质的的特性对对容器的的运行安安全和使使用寿命命影响较较大，尤尤其是化化工容器器，其介介质常常常具有强强烈的腐腐蚀性（氢氢腐蚀、硫硫化氢腐腐蚀、各各种浓度度的酸、碱碱、盐腐腐蚀等）。要要保证容容器长期期安全运运行，就就必须在在设计、选选材、制制造、检检验和使使用管理理上严格格要求，所所以世界界上许多多国家都都设置了了专门机机构，负负责压力力容器的的安全监监督工作作。1.2.11.2压力力容器的的主要工工艺参数数压力容器的的工艺参参数是进进行压力力容器强强度计算算和结构构设计的的主要依依据。工工艺参数数是由生生产的工工艺要求求确定的的。影响响压力容容器设计计的主要要工艺参参数有压压力、温温度、直直径等。1.压力容容器的压压力参数数压力容器的的压力参参数有工工作压力力（操作作压力）、最最高工作作压力和和设计压压力。工工作压力力（操作作压力）是是指压力力容器在在正常的的操作条条件下，压压力容器器所承受受的内（外外）部表表压力。工工作压力力是由生生产工艺艺的要求求决定的的。最高工作压压力对于承承受内压压的压力力容器，其其最高工工作压力力是指在在正常使使用过程程中，容容器顶部部可能出出现的最最高压力力；对于于承受外外压的压压力容器器，其最最高工作作压力是是指在正正常使用用过程中中，容器器可能出出现的最最高压力力差值；；对于夹夹套容器器，其最最高工作作压力是是指在正正常使用用过程中中，夹套套顶部可可能出现现的最高高压力差差值。一一般用来来表示。设计压力是指指在相应应设计条条件下用用以确定定压力容容器壳体体壁厚及及其元件件尺寸的的压力，用用P来表示示。在正正常的情情况下，设设计压力力应等于于或略高高于最高高工作压压力。公称压力为了了提高制制造质量量，并降降低制造造费用，增增加零部部件的互互换性，使使容器及及其零部部件的制制造趋于于标准化化，把标标准化后后的压力力数值称称为公称称压力，容容器设计计时应尽尽量采用用标准的的公称压压力系列列参数。容容器的公公称压力力是指容容器在规规定温度度下的最最大操作作压力。用用符号PPg来表示示。2.压力容容器的温温度参数数压力容器的的温度参参数有工工作温度度（操作作温度）、设设计温度度。工作温度（操操作温度度）是指容容器在操操作过程程中，在在工作压压力（操操作压力力）下壳壳体可能能达到的的最高或或最低温温度。设计温度是指指容器在在操作过过程中，在在相应的的设计压压力下壳壳体或元元件可能能达到的的最高或或最低温温度。3.直径一般所说的的容器直直径系指指其内径径，单位位多用mmm表示示出于标准化化的需要要，把容容器的直直径按尺尺寸大小小排成一一定数目目的系列列，该系系列中的的各尺寸寸称为容容器的公公称直径径，用符符号Dg来表示示。在确确定容器器直径时时应选取取与之相相近的公公称直径径，以利利于封头头、法兰兰等零部部件的标标准化。1.2.11.3压力力容器的的分类压力容器的的使用极极其普遍遍，型式式也很多多，根据据不同的的要求，压压力容器器的分类类方法可可以有很很多种，例例如：按按容器的的壁厚可可分为：：薄壁容容器和厚厚壁容器器。一般般认为当当容器的的壳体厚厚度大于于容器内内直径的的1／110时为为厚壁容容器，小小于或等等于至11／200时属于于薄壁容容器；按按容器的的承受压压力方式式可分为为：内压压容器和和外压容容器。当当容器内内部承受受压力时时称内压压容器，当当容器外外部承受受压力时时称外压压容器，如如夹套容容器、真真空容器器等；按按容器的的工作温温度可分分为：高高温容器器、常温温容器、低低温容器器。一般般情况下下，当压压力容器器的工作作温度小小于等于于—20℃时称为为低温容容器；当当压力容容器的工工作温度度大于等等于金属属材料的的蠕变开开始温度度时称为为高温容容器；按按容器壳壳体的几几何形状状可分为为：球形形容器、圆圆筒形容容器、圆圆锥形容容器。从安全的角角度出发发目前广广泛采用用的比较较重要的的分类方方法有两两种：1.按压力力容器的的安全重重要程度度分类。《压力容器器安全技技术监察察规程》根根据容器器在使用用中的重重要作用用、设计计压力以以及介质质的危害害性程度度，从高高到低将将压力容容器依次次分为第第三类压压力容器器、第二二类压力力容器以以及第一一类压力力容器：：（1）第三三类压力力容器下列列情况之之一的容容器：1）高压容容器；2）中压容容器（仅仅限毒性性程度为为极度和和高度危危害介质质）；3）中压储储存容器器（仅限限易燃或或毒性程程度为中中度危害害介质，且且PV乘乘积大于于等于110MPPa·m3）；4）中压反反应容器器（仅限限易燃或或毒性程程度为中中度危害害介质，且且PV乘乘积大于于等于00.5MMPa··m3）；5）低压容容器（仅仅限毒性性程度为为极度和和高度危危害介质质，且PPV乘积积大于等等于0..2MPPa·m3）；6）高压、中中压管壳壳式余热热锅炉；；7）中压搪搪玻璃压压力容器器；8）使用强强度级别别较高（指指相应标标准中抗抗拉强度度规定值值下限大大于等于于5400MPaa）的材材料制造造的压力力容器；；9）移动式式压力容容器，它它包括铁铁路罐车车（介质质为液化化气体、低低温液体体）、罐罐式汽车车（液化化气体运运输车、低低温液体体运输车车、永久久气体运运输车）和和罐式集集装箱（介介质为液液化气体体、低温温液体）等等；10）球形形容器（容容积大于于等于550m33）；11）低温温液体储储存容器器（容积积大于55m3）。（2）第二二类压力力容器下列列情况之之一的容容器（除除了已被被规定为为第三类类压力容容器的以以外）：：1）中压容容器；2）低压容容器（仅仅限毒性性程度为为极度和和高度危危害介质质）；3）低压储储存容器器和低压压反应容容器（仅仅限易燃燃或毒性性程度为为中度危危害介质质）；4）低压管管壳式余余热锅炉炉；5）低压搪搪玻璃压压力容器器。（3）第一一类压力力容器介质为无毒毒、非易易燃低压压容器和和易燃或或毒性程程度为中中度危害害介质的的低压换换热容器器、分离离容器为为第一类类压力容容器。由于压力容容器品种种规格极极其复杂杂繁多，按按《压力力容器安安全技术术监察规规程》划划分第三三类压力力容器、第第二类压压力容器器以及第第一类压压力容器器的具体体规定也也较多，为为便于对对照查找找，现将将压力容容器分类类归纳成成表，见见附录CC。按照《压力力容器安安全技术术监察规规程》的的规定分分类，压压力容器器的类别别和介质质有很大大的关系系，因此此确定介介质毒性性程度和和爆炸程程度是一一个重要要的方面面。《压压力容器器安全技技术监察察规程》中中规定：：压力容容器中化化学介质质毒性危危害和易易燃介质质的划分分参照HHG2006600《压力力容器中中化学介介质毒性性危害和和爆炸危危险程度度分类》的的规定，无无规定时时，按下下述原则则确定毒毒性程度度：极极度危害害（I级级）最高容容许浓度度＜0..1mgg／m33高高度危害害（Ⅱ级）最高容容许浓度度0.11～＜11.0mmg／mm3中中度危害害（Ⅲ级）最高容容许浓度度1.00～＜110mgg／m33轻轻度危害害（Ⅳ级）最高容容许浓度度≥10mmg／mm3当压力容器器的介质质为混合合物质时时，应以以介质的的组分并并根据毒毒性或易易燃介质质的划分分原则，由由设计单单位的工工艺设计计或使用用单位的的生产技技术部门门提供介介质毒性性程度或或者是否否属于易易燃介质质的依据据，无法法提供依依据时，按按毒性危危害程度度或爆炸炸危险程程度最高高的介质质确定。2.根据使使用情况况分类。按使用情况况不同，压压力容器器可分为为固定式式容器和和移动式式容器两两大类。我我国对这这两类容容器分别别制订了了不同的的规程或或技术规规范。例例如对移移动式容容器中的的气瓶制制订了《气气瓶安全全监察规规程》，对对铁路罐罐车和汽汽车罐车车分别制制订了“管理规规定”。（1）固定定式容器器固定式容器器的特点点是：具具有固定定的安装装和使用用地点，工工艺操作作条件和和操作人人员都比比较固定定。它可可以按用用途和工工作压力力进一步步分类。1）按用途途分类：：根据容容器在生生产工艺艺过程中中所起的的主要作作用不同同，可以以归纳为为四大类类，即反反应容器器、储存存容器、换换热容器器和分离离容器。a.反应容容器：主主要用来来完成介介质化学学反应的的设备，如如反应器器、聚合合釜、变变换炉和和氨合成成塔等。考考虑到反反应容器器的操作作条件复复杂，压压力不易易控制，发发生爆破破的危险险性大，因因而对其其设计、制制造、使使用等方方面提出出严格的的要求。b.储存容容器：主主要用以以储备工工作介质质，以保保持工艺艺操作压压力稳定定，保证证生产的的连续进进行。介介质在容容器内一一般不发发生化学学或物理理的变化化。常见见的压缩缩气体或或液化气气体储罐罐、压力力缓冲器器都属于于这一类类。大型型的储存存容器多多做成球球形容器器，小型型的储存存容器常常为卧式式圆筒形形容器。这类容器的的操作条条件没有有反应容容器复杂杂，但是是由于容容积比较较大，储储存的介介质多，即即使在操操作压力力比较低低的情况况下，其其爆炸的的潜在的的能量也也是很大大的，因因而对这这类容器器也提出出了比较较严格的的要求。c.换热容容器：主主要用来来使介质质在容器器内实现现热交换换，以达达到生产产工艺过过程中所所需要的的将介质质加热或或冷却的的目的。如如热交换换器、冷冷却器、蒸蒸发器、废废热锅炉炉等。换热容器的的型式很很多，就就传热方方式来分分，可以以有蓄热热式、直直接式、间间接式三三种，现现在常用用的是直直接式和和间接式式两种，前前者将高高温介质质直接传传给低温温介质，使使介质被被加热或或冷却。这这种情况况只适用用于两种种介质可可以互相相混合的的场合。如如蒸煮锅锅、消毒毒器、水水洗塔等等。后者者是通过过换热元元件来进进行的，常常见的有有蛇管式式、列管管式、排排管淋洒洒式等。d.分离容容器：分分离容器器的主要要作用是是让介质质通过容容器时，利利用降低低流速、改改变流动动方向或或用其它它物料吸吸收等方方法来分分离气体体中的混混合物，以以达到净净化气体体或提取取回收杂杂质中的的有用物物料的目目的。在在分离容容器中主主要介质质不发生生化学反反应，压压力都是是来自器器外，如如分离塔塔、净化化器、回回收塔、洗洗涤塔、吸吸收塔等等。2）按压力力来分类类：压力力是压力力容器最最主要的的一个参参数，压压力越高高，爆炸炸的能量量越大。为为了便于于对压力力容器进进行分级级管理和和安全监监督，我我国《压压力容器器安全技技术监察察规程》将将容器的的设计压压力分为为四个压压力级另另别，即即低低压容器器（代代号L）：：0.11MPaa≤P＜11.6MMPa中中压容器器（代代号M）：：1.66MPaa≤P＜110MPPa高高压容器器（代代号H）：：10MMPa≤≤P＜1100MMPa超超高压容容器（代号号U）：：1000MPaa≤P＜110000MPaa（2）移动动式容器器移动式容器器是一种种盛装容容器。它它的主要要用途是是装运气气体，容容器在气气体制造造厂充装装气体，然然后运送送到使用用单位。这这类容器器没有固固定的地地点，一一般也没没有专责责的操作作人员，使使用环境境经常变变迁，管管理比较较复杂，因因而也比比较容易易发生事事故。移移动式容容器按其其容积的的大小及及结构形形状分为为气瓶、罐罐车。气瓶外形如如瓶，头头部装有有各种阀阀门，底底部焊有有底座，按按所盛装装气体的的特性分分为压缩缩气体气气瓶（如如氧、氢氢、氮、氦氦等）、液液化气体体气瓶（如如二氧化化碳、乙乙烯、氟氟里昂、液液氨、液液氯等）和和溶解气气体气瓶瓶（如乙乙炔）。罐车是固定定安装在在流动的的车架上上的一种种卧式贮贮罐。它它的容积积较大，常常达数十十立方米米，罐是是专门为为运输液液化气体体用的。由由于它的的直径较较大，一一般不宜宜承受高高压，所所以它所所充装的的都是低低压液化化气体。包包括铁路路罐车（介介质为液液化气体体、低温温气体）、汽汽车罐车车（如低低温液体体运输车车、液化化石油气气罐车和和液氨罐罐车）和和罐式集集装箱（介介质为液液化气体体、低温温液体）等等。1.2.11.4我国国的压力力容器法法规和标标准我国的压力力容器规规范和标标准是一一种开放放性的标标准体系系，它是是由法规规、基础础标准、相相关标准准、附属属标准及及产品标标准五大大部分组组成。如如图2-11列出了了压力容容器的法法规标准准体系关关系图。1.《固定定式压力力容器安安全技术术监察规规程》与与GBll50《钢钢制压力力容器》标标准的关关系法规《特种设备安全监察条例》《压力容器安全技术监察规程》基础标准《GB150钢制压力容器》等相关标准材料标准材料检验法标准材料试验法标准附属标准零部件标准工艺方法标准产品检验标准产品标准型式参数标准专用产品标准《压力容器器安全技技术监察察规程》是是压力容容器的基基本法规规。它以以安全为为基本出出发点对对压力容容器的设设计、制制造、安安装、检检验、使使用和维维修提出出了最基基本的要要求。其其权威性性高于GGBl550《钢钢制压力力容器》标标准和其其他任何何标准、规规章规定定，《压压力容器器安全技技术监察察规程》第第5条规规定“本规程程是压力力容器质质量监督督和安全全监察的的基本要要求，有有关压力力容器的的技术标标准、部部门规章章、企事事业单位位规定等等，如果果与本规规程相抵抵触时，应应以本规规程为准准”。所以以各种标标准、规规章、法规《特种设备安全监察条例》《压力容器安全技术监察规程》基础标准《GB150钢制压力容器》等相关标准材料标准材料检验法标准材料试验法标准附属标准零部件标准工艺方法标准产品检验标准产品标准型式参数标准专用产品标准图2-1压力力容器的的标准体体系关系系2.GB1150《钢钢制压力力容器》基基础标准准与相关关标准、附附属标准准、产品品标准的的关系GBl500《钢制制压力容容器》是是基础标标准，是是压力容容器标准准体系中中的核心心，它以以大多数数压力容容器为对对象，着着重解决决共性的的问题。它它引用了了很多相相关标准准和附属属标准、产产品标准准，这些些标准都都是为基基础标准准服务或或由它派派生出来来的。通通俗地说说，这些些被引用用标准是是GBll50《钢钢制压力力容器》的的子标准准。相关标准包包括材料料标准、材材料试验验法标准准和材料料检验法法标准。例例如GDD66554《压压力容器器用碳钢钢及低合合金钢技技术条件件》只是是压力容容器用钢钢应符合合的条件件即常说说的材料料的验收收标准，但但不是符符合验收收标准的的所有材材料都能能用于压压力容器器。盛装装不同的的介质、在在不同工工况条件件下的压压力容器器对材料料的要求求不尽相相同，因因此GBBl500《钢制制压力容容器》规规定了不不同的材材料的使使用范围围以及不不同工况况条件下下的压力力容器对对材料的的附加要要求，这这就是常常说的材材料使用用标准。如如GBll50《钢钢制压力力容器》规规定了设设计温度度小于——10℃大于—20℃时，厚厚度大于于20mmm的116MnnR应进进行设计计温度下下的低温温冲击。附属标准包包括零部部件标准准（封头头、法兰兰、人孔孔及支座座等）、工工艺方法法标准和和产品检检验标准准，它是是为基础础标准服服务的，离离开了基基础标准准和专门门的产品品标准往往往无法法独立应应用。例例JB447300《压力力容器无无损检测测》规定定了射线线、超声声波、磁磁粉、渗渗透等无无损检测测的方法法以及如如何评级级，但检检测对象象的合格格级别则则需要由由GBll50《钢钢制压力力容器》等等基础标标准来回回答。如如GBll50《钢钢制压力力容器》规规定当压压力容器器进行1100％％射线检检测时，底底片评定定的合格格级别是是Ⅱ级。图1-2立式压力容器产品标准包包括型式式参数标标准和专专用产品品标准。其其中型式式参数标标准是出出于产品品规格尺尺寸及结结构型式式的系列列化、标标准化需需要而制制定的，以以便于在在实际工工作中选选用，从从而大大大减少工工作量。而而专用产产品标准准是在基基础标准准上，针针对不同同材质（如如铝容器器）、不不同外形形和结构构特点（如如球形容容器、换换热容器器）的压压力容器器而提出出的专用用技术要要求。图1-2立式压力容器1.2.22压压力容器器的典型型结构和和特点压力容器的的类型类类别虽然然很多，但但是它的的基本构构成都可可以分解解为筒体体、端盖盖（封头头）、法法兰、开开孔与接接管、支支座等几几种元件件。本节节单介绍绍常见压压力容器器结构型型式。1.2.22.1低、中中压压力力容器的的简体结结构图1-3卧式压力容器石油、化工工生产中中大量采采用的低低、中压压容器，一一般属于于薄壁容容器（DDo／Di≤1.22；Do指容器器的外径径，Di指容器器的内径径），它它的外形形结构形形式大都都是球形形和圆筒筒形，在在个别情情况下才才使用矩矩形、串串接球形形、椭圆圆形、扁扁圆形等等特殊形形状的容容器。图1-3卧式压力容器1.圆筒形形的筒体体结构形形式圆筒形筒体体是低、中中压容器器的最常常见的筒筒体结构构，该容容器便于于在内部部装设工工艺附件件并便于于工作介介质在内内部相互互作用，因因此被广广泛用作作反应、换换热和分分离容器器。图22-2和和图2-33为常见见的立式式和卧式式压力容容器的典典型结构构。圆筒形筒体体除了在在直径较较小的情情况下可可以直接接采用无无缝钢管管外，一一般都是是用焊接接结构，即即用钢板板先制成成圆筒形形后进行行焊接。小小直径的的圆筒体体可采用用一条纵纵焊缝，而而大直径径的圆筒筒体因受受钢板宽宽度尺寸寸的限制制，需采采用二条条以上的的纵焊缝缝。同样样，长度度较短的的圆筒体体只有与与封头相相组焊的的两条环环焊缝，长长的圆筒筒体则有有很多条条环焊缝缝。图1-4常见的球形储罐结构型式2.球形容容器图1-4常见的球形储罐结构型式体积较大的的压力容容器一般般制成球球形容器器，因为为它的直直径比较较大，所所以球形形容器大大多是由由许多块块按一定定的尺寸寸压制成成形的球球面板组组焊而成成，其制制造、安安装有一一定难度度，特别别是由于于它的焊焊缝长，焊焊接工作作量大，焊焊接质量量和无损损检测要要求也较较高。球球形容器器一般只只用作贮贮存容器器。《钢钢制球形形储罐》中中规定了了三种结结构型式式，如图图2-44所示。4.2.22高高压容器器的筒体体结构由于承受的的压力较较高，高高压容器器的筒体体一般都都比较厚厚，在高高压容器器设计时时，必须须综合考考虑其特特点，选选择合适适的结构构。（图图2-55）图2-5高压压容器的的典型结结构高压容器的的筒体结结构型式式可分为为整体式式和组合合式两大大类，整整体式的的筒体结结构有单单层锻造造和整体体锻造，组组合式有有多层包包扎式、螺螺旋包扎扎式、热热套式和和绕制式式等。其其中多层层包扎式式、热套套式是目目前使用用最广泛泛、制造造和使用用经验最最为成熟熟的简体体结构型型式，本本节主要要介绍这这两种结结构。1.多层包包扎式筒筒体结构构图1-6多层包扎式筒体这种结构型型式的筒筒体是由由数层紧紧密贴合合的薄钢钢板构成成，分为为内筒与与层板两两部分，如如图2-66。内筒筒一般都都由厚度度为155～200mm的的优质钢钢板卷焊焊而成，层层板则是是由6~~8mmm的薄钢钢板先预预弯成半半圆形或或瓦片形形用钢丝丝绳（或或钢带）扎扎紧并点点焊固定定在内筒筒上，再再松去钢钢丝绳（或或钢带），焊焊接纵焊焊缝，以以此法逐逐层包扎扎直至达达到设计计要求的的厚度。图1-6多层包扎式筒体它有以下的的特点：：设计用用材方便便；筒体体的应力力分布均均匀；对对于腐蚀蚀性介质质只要内内筒选用用相应的的耐蚀材材料而层层板仍可可用普通通低合金金钢，从从而节省省了材料料成本；；在环焊焊缝附近近的层板板上开安安全孔后后可以检检查内筒筒是否破破裂，防防止恶性性事故的的发生。它它的不足足之处是是：材料料的利用用率低；；制造工工序多，制制造周期期长；尤尤其是存存在深的的环焊缝缝，探伤伤困难。图1-7多层热套式筒体结构2.多层热热套式筒筒体结构构图1-7多层热套式筒体结构这种结构是是采用225～550mmm的中厚厚钢板，卷卷焊成若若干个直直径不等等的圆筒筒，如图图2-77。每层层筒的内内外表面面只需经经粗加工工或只用用喷砂（或或喷丸）处处理而不不经机加加工，每每相邻两两层筒之之间以过过盈量相相互配合合，即套套合前内内筒的外外径较外外筒的内内径略大大，套合合时需将将外筒加加热使之之膨胀，然然后松套套在内筒筒上，经经冷却后后，外筒筒收缩而而与内筒筒贴合。此此过程采采用由内内向外逐逐层套合合的顺序序，直至至达到设设计所需需的壁厚厚。从多层热套套式筒体体的制造造过程可可以看出出：多层热套式式容器的的制造工工艺和单单层卷焊焊容器的的制作除除了套合合的过程程外，其其余是相相近的，所所以工艺艺容易掌掌握；制制造的周周期短；；各层圆圆筒的对对接焊缝缝均可1100％％射线探探伤检验验，故可可保证焊焊接质量量；通过过热处理理可消除除绝大部部分套合合预应力力，其残残余套合合预应力力则可以以改善筒筒体在受受内压时时沿壳壁壁应力分分布不均均匀的状状况。但但由于是是中厚钢钢板制作作，所以以其抗裂裂性能不不如多层层包扎筒筒体。热套式高压压容器的的内径一一般为7700~~40000mmm，设计计压力为为10..5～770MPPa，壁壁厚为550～5500mmm。1.2.22.3压力力容器的的封头封头（或端端盖）是是压力容容器的重重要组成成部分，常常见的形形式有半半球形、椭椭圆形、碟碟形、形形及平板板形。1.半球形形封头半球形封头头（图22-8）的的优点和和球形容容器相同同，受力力状态较较好，节节省材料料，壁厚厚只需圆圆筒体壁壁厚的二二分之一一，半球球形封头头多用于于高压容容器如尿尿素合成成塔、CCO2汽提塔塔等。对对于中、低低压压力力容器，为为了焊接接方便，以以及考虑虑到封头头冲压过过程中的的减薄量量，封头头和筒体体通常取取同一厚厚度。2.椭圆形形封头和和碟形封封头椭圆形封头头是由半半个椭球球壳和直直边部分分组成，如如图2-99所示。椭椭圆曲线线的曲率率半径变变化是连连续的，所所以封头头中的应应力分布布也比较较均匀，其其受力情情况仅次次于半球球形封头头。它是是目前中中、低压压压力容容器中应应用最广广泛的封封头形式式。长短短轴之比比为2的的椭圆形形封头称称为标准准椭圆形形封头，其其封头深深度（不不包括直直边部分分）为其其直径的的1／44。图1-8半球形封头图1-9椭圆形封头图1-10碟形封头碟形封头又又称带折折边球形形封头，它它由几何何形状不不同的三三部分组组成，如如图2-110所示示。第一一部分是是以R为半径径的部分分球面；；第二部部分是高高度为hh的圆筒筒形部分分；第三三部分是是连接以以上两部部分的过过渡部分分，其曲曲率半径径为r。R与r均以内内表面作作为圆基基准，一一般情况况下有RRi=Di；r／Ri=0.图1-8半球形封头图1-9椭圆形封头图1-10碟形封头从几何形状状来看，由由于椭圆圆形封头头深度较较浅，因因而比半半球形制制造方便便，但相相比于碟碟形封头头则制造造较难，为为了保证证椭球壳壳形状的的准确则则必须用用模压。碟碟形封头头为一不不连续曲曲面，在在三部分分的连接接处会产产生较大大的边缘缘应力，故故应力分分布不象象椭圆形形封头那那样均匀匀，在工工程使用用中不是是很理想想。但当当椭圆形形封头的的模具加加工有困困难时，一一般则以以碟形封封头来代代替。椭圆形封头头和碟形形封头的的圆筒部部分，又又称直边边部分，其其目的是是为了使使边缘应应力不直直接作用用在封头头与筒体体相连接接的焊缝缝上。直直边高度度一般为为25~~50mmm。3.无折边边球形封封头无折边球形形封头是是一块深深度较小小的球面面体。如如图2-111所示示，它结结构简单单、制造造方便，常常用作容容器中两两个独立立受压室室的中间间分隔封封头。由由于封头头球面无无过渡区区，在连连接边缘缘有较大大边缘应应力，为为保证连连接处的的焊接质质量，应应使封头头和与其其相连的的筒体厚厚度相近近，角焊焊缝应采采用全焊焊透结构构。这种种封头一一般只用用于直径径较小、压压力较低低的压力力容器上上。4.锥形封封头锥形封头有有两种结结构型式式，一种种是无折折边的锥锥形封头头，如图图2-112，另另一种是是带折边边的锥形形封头，如如图2-113。图2-111无无折边球球形封头头图图2-112无折边边的锥形形封头无折边的锥锥形封头头一般应应用于半半锥角≤≤30°，且内内压不大大的场合合。由于于锥体与与圆筒体体直接连连接造成成了壳体体形状的的突然不不连续，在在连接处处附近产产生的边边缘应力力。为了了提高连连接处的的稳定性性，常采采用加强强圈以增增强连接接处的刚刚性。带折边的锥锥形封头头一般应应用于半半锥角＞＞30°°的场合合，常用用带折边边的锥形形封头的的半锥角角为300°和455°，过渡渡圆弧曲曲率半径径与直径径的比值值常取00.155，直边边高度为为25~~40mmm。图2-133带带折边的的锥形封封头锥形封头的的受力情情况比半半球形封封头、椭椭圆形封封头、碟碟形封头头差，采采用其结结构形式式的目的的是当容容器内的的工作介介质有颗颗粒状或或粉末状状的物料料，或者者是粘稠稠的液体体时，有有利于卸卸下这些些物料；；锥形封封头也有有利于流流体的均均匀分布布，改变变流体的的流速。5.平盖封封头平盖封头与与其它封封头比较较，结构构最简单单，制造造方便，但但受力情情况最差差，在相相同的受受压条件件下，平平盖封头头的厚度度比其它它封头要要大得多多。图2-144（a）是是一种受受力情况况最差，用用于直径径较小和和压力较较低的压压力容器器；常与与法兰连连接用于于经常拆拆卸场合合的平盖盖封头。图2-144（b）是是一种结结构简单单，制造造方便，为为高压容容器中常常用的锻锻制平封封头；高高压容器器中的锻锻制平封封头为了了减小边边缘应力力的影响响加工一一直边，其其直边高高度L一一般不小小于500mm；；过渡区区的圆弧弧半径rr≥0.55h，且r≥1／66Di。（a）法兰兰与平盖盖连接（bb）高压压用平封封头图2-144平平盖封头头1.2.22.4压力力容器的的开孔与与接管（a）插入式（b）嵌入式图1-15常见的接管与壳体的焊接结构为了使设备备能够进进行正常常的操作作、测试试和检修修，压力力容器的的壳体和和封头一一般都要要开孔。如如物料进进出口；；测量压压力、温温度以及及装设安安全装置置的连接接孔；液液面计孔孔、人孔孔和手孔（a）插入式（b）嵌入式图1-15常见的接管与壳体的焊接结构1.接管与与壳体的的连接接管与壳体体的连接接都是采采用焊接接的型式式，如图图2-115为常常见的焊焊接结构构。2.接管与与外部的的连接型型式接管与外部部连接的的接口一一般有三三种型式式：螺纹纹短管式式、法兰兰短管式式和平法法兰式。螺纹短管式式接口是是一小段段带有内内螺纹或或外螺纹纹的短管管，短管管插入并并焊接在在容器的的壳体上上，（a）螺纹纹短管式式（b）法法兰管短短式（cc）平法法兰式图2-166接接口管与与壳体的的连接结结构如图2-116（aa）所示示，短管管上的螺螺纹用于于与外部部管件相相连接，这这种型式式的接口口管一般般只用于于连接较较小的接接口管。短短管的长长度应考考虑便于于安装螺螺栓，一一般不小小于800～1000mmm。法兰短管式式接口是是一段焊焊有一个个管法兰兰的短管管，用法法兰和外外管件相相连接。短短管插入入并焊接接在容器器的壳体体上，如如图2-116（bb）所示示，这种种接口管管因为要要用紧固固件来连连接法兰兰，所以以短管在在容器壳壳体外的的伸出长长度一般般要求1100~~1500mm，法法兰短管管式接口口管多用用于直径径较大的的接口管管。平法兰式接接口是法法兰短管管式的一一种特殊殊型式，实实际上即即是一个个去掉了了短管而而直接焊焊在容器器开孔处处的管法法兰。如如图2-116（cc）所示示，这种种接口管管与容器器的连接接型式有有贴合式式和插入入式两种种，它的的特点是是既可以以做为接接口管与与外部管管件连接接，又可可兼做补补强圈，对对容器壳壳体的开开孔起补补强作用用。3.开孔补补强容器壳体开开孔后，造造成了壳壳体结构构的不连连续，从从而引起起应力集集中，使使开孔边边缘处的的局部应应力增加加了好几几倍。为为了降低低开孔边边缘处的的局部应应力，需需要对壳壳体的开开孔部位位进行补补强。开开孔补强强的方法法有两种种：局部部补强和和整体补补强。局部补强局部部补强是是在开孔孔边缘的的一定范范围内补补强，常常用的补补强结构构有补强强圈补强强和厚壁壁短管补补强，如如图2-117所示示。补强圈补强强是在开开孔边焊焊一个金金属圈（金金属圈的的材料一一般与容容器材料料相同），使使它贴合合容器的的外壁并并和壳体体及接管管焊在一一起，和和容器的的器壁一一起受力力。如图图2-117（aa）所示示。补强强圈上开开有一个个信号孔孔，用以以检查泄泄漏。厚壁短管补补强是增增厚接管管在靠壳壳体一端端的一段段管壁厚厚度，如如图2-117（bb）所示示，由于于这种结结构中所所有用来来补强的的金属，都都直接处处于较高高的应