壓力容器的組成部分詳解

壓力容器通常是由板和殼組成的焊接結(jié)構(gòu)。其中圓柱殼、球罐（或球頭）、橢圓頭、碟形頭、球冠頭、圓錐頭、膨脹節(jié)對應(yīng)的殼體分別為圓柱殼、球殼、橢圓殼、球冠+環(huán)殼、球冠，錐殼和環(huán)板+環(huán)殼。專注于焊接車間！不斷為您提供優(yōu)質(zhì)的焊接內(nèi)容，平蓋（或平頭）、環(huán)板、法蘭、管板等受壓元件分別對應(yīng)于圓板、環(huán)板（外半徑與內(nèi)半徑之差大于板厚的10倍），圓環(huán)（外半徑與內(nèi)半徑之差小于板厚的10倍）和彈性地基圓板。上述7種殼體和4種板可以組合成多種壓力容器結(jié)構(gòu)。此外，密封元件、支架、附件等構(gòu)成一個完整的壓力容器。圖1-1顯示了水平壓力容器的總體結(jié)構(gòu)。結(jié)合下圖簡要介紹了壓力容器的基本組成。

（1）氣缸的作用是提供工藝所需的壓力空間，是壓力容器重要的壓力元件之一。其內(nèi)徑和體積通常由工藝計算確定。圓柱和球面圓柱是工程中常用的圓柱結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋼瓶直徑較?。ㄒ话阈∮?000mm）時，鋼瓶可采用無縫鋼管制作，鋼瓶上無縱向焊縫；當(dāng)鋼瓶直徑較大時，鋼板可在卷板機(jī)上卷成鋼瓶或在水壓機(jī)上壓成兩個半鋼瓶，然后與焊縫焊接在一起形成整個氣缸。由于焊縫的方向與筒體的縱向（即軸向）方向平行，所以稱為縱向焊縫，簡稱縱向焊縫。如果容器直徑不大，一般只有一條縱向焊縫；隨著容器直徑的增大，由于鋼板尺寸的限制，可能會有兩條或兩條以上的縱向焊縫。此外，長度較短的容器可直接與筒體兩端的頭部連接，形成封閉的壓力空間，也可制成壓力容器殼體。但是，當(dāng)容器較長時，由于鋼板尺寸的限制，需要將鋼板卷焊成筒體的若干段（筒體的一段稱為筒體段），然后將兩段或多段組裝焊接成筒體所需的長度。筒體段與筒體段之間、筒體與端蓋之間的連接焊縫，由于其方向垂直于筒體的軸向，所以稱為環(huán)焊縫。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，筒體可分為單層式和組合式兩種。

①單層圓筒的壁厚方向為一整層材料，即只有一層壁厚（為防止內(nèi)部介質(zhì)腐蝕，不包括內(nèi)襯防腐層）。按制造方法，單層筒體可分為單層輥焊式、整體鍛造式、鍛焊式、非焊瓶式等，單層輥焊結(jié)構(gòu)是目前制造和使用廣泛的筒體形式之一。它用鋼板在大型軋鋼機(jī)上卷起鋼瓶，形成鋼瓶截面

通過焊接縱向焊縫，然后與頭部或端部法蘭組焊而成容器。圖1-1所示筒體為單層滾焊結(jié)構(gòu)。整體鍛造結(jié)構(gòu)是氣缸的早形式。在制造過程中，筒體與法蘭可以整體鍛造或螺紋連接，整個筒體無焊縫。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了分段鍛造，然后焊接組裝整個鍛造焊接筒體。非焊接筒體的制造方法主要有兩種：一種是用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管兩端熱旋壓而成；另一種是鋼錠沖壓后熱旋壓而成。一般情況下，整體鍛造和鍛造焊接鋼瓶主要用于高壓和超高壓容器，而非焊接鋼瓶通常用于制造非焊接大容量壓力容器。整體鍛造筒體材料金相組織致密，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，特別適用于焊接性能差的高強(qiáng)度鋼制超高壓容器。但是，制造業(yè)需要非常大的冶煉、鍛造和加工設(shè)備，材料消耗量大，鋼材利用率低（僅26%～29%），加工量大。因此，一般只適用于內(nèi)徑為5300～800mm、長度不大于12M的超高壓小型容器，如聚乙烯反應(yīng)釜、人造晶體釜等。

②組合筒壁是由厚度方向上的兩層或多層不連續(xù)材料構(gòu)成的。根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造方式，組合氣缸可分為多層式和纏繞式兩大類。具體結(jié)構(gòu)將在本書4章中描述。

（2）根據(jù)頭部幾何形狀的不同，頭部可分為球形、橢圓形、碟形、球形冠、錐殼和扁蓋，其中球形、橢圓形、碟形和球形冠頭統(tǒng)稱為凸頭。當(dāng)容器組裝后無需打開時（一般容器內(nèi)無內(nèi)部零件或有內(nèi)部零件但無需更換或修理），可直接將缸蓋與氣缸焊接，有效保證密封，節(jié)省材料，減少加工制造工作量。因內(nèi)部零件維修或更換需要多次打開的容器，其頭部與氣缸的連接應(yīng)是可拆卸的。此時，氣缸蓋和氣缸之間必須有密封裝置。

（3）密封裝置的壓力容器上有許多密封裝置，如：缸蓋與氣缸之間的可拆卸連接、容器連接管與外管之間的可拆卸連接、人孔蓋與手孔蓋之間的連接。壓力容器的正常運行在很大程度上取決于密封裝置的可靠性。螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接）是應(yīng)用廣泛的密封裝置之一。其作用是通過螺栓連接和擰緊螺栓來壓縮密封元件，從而確保密封。法蘭按連接部件分為容器法蘭和管道法蘭。用于連接容器蓋（或頂蓋）和氣缸以及兩個氣缸之間的法蘭稱為容器法蘭；用于連接管道的法蘭稱為管道法蘭。在高壓容器中，用于連接頂蓋和鋼瓶并與鋼瓶焊接的容器法蘭也稱為鋼瓶端部。

（4）由于工藝和維護(hù)的需要，在各種尺寸或已安裝的連接管上，如人孔、手孔、觀察窗孔、進(jìn)料口和出口連接管，以及壓力表、液位表的安裝等，經(jīng)常在壓力容器的汽缸或缸蓋上開孔和連接管，閥、測溫儀等連接管開口。手孔和人孔是用于檢查、組裝、拆卸和清洗容器內(nèi)部的裝置。手孔的內(nèi)徑應(yīng)允許操作員的手自由通過。因此，手孔直徑一般不應(yīng)小于150mm?？紤]到人臂長度約650-700mm，對于直徑大于1000mm的容器不宜設(shè)置手孔，而應(yīng)設(shè)置人孔門。有兩種常見的檢修孔形狀：圓形和橢圓形。為使操作人員自由進(jìn)出，圓形檢修孔直徑至少為400mm，橢圓形檢修孔尺寸一般為350mm×450mm。氣缸或氣缸蓋打開后，打開部分的強(qiáng)度減弱，應(yīng)力增加。這種弱化程度隨著開孔直徑的增大而增大，因此應(yīng)盡量減少容器上開孔的數(shù)量，特別是避免開大孔。對于容器上已開的孔，還應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計，以保證所需強(qiáng)度。

（5）支承壓力容器由支承件支承并固定在底座上

打開。圓柱形容器和球形容器的支承不同。根據(jù)安裝位置的不同，圓柱形容器支架分為立式容器支架和臥式容器支架。立式容器支架包括腿支架、支撐支架、耳支架和裙座。球罐支座多為柱或裙座支座。

（6）由于壓力容器的使用特點和內(nèi)部介質(zhì)的化學(xué)過程特性，附件往往需要在容器上設(shè)置一些裝置和測控儀表，以監(jiān)視工作介質(zhì)的參數(shù)，從而保證壓力容器的使用和工藝的正常運行。壓力容器的附件主要包括閥、爆破片裝置、緊急切斷閥、聯(lián)鎖裝置、壓力表、液位計、溫度測量儀表等。上述六部分（氣缸、氣缸蓋、密封裝置、開孔噴嘴、，支架和附件）構(gòu)成壓力容器的外殼。對于儲存容器來說，外殼就是容器本身；對于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等過程的容器來說，工藝所需的內(nèi)部零件必須安裝在外殼內(nèi)，才能形成完整的產(chǎn)品。