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解读压力容器应用及日常运用

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-12  浏览次数:6
核心提示:解读压力容器应用及日常运用压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。压

  解读压力容器应用及日常运用

  压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。

  压力容器早期主要应用于化学工业,压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后,要求压力容器承受的压力提高到100兆帕以上。

  随着化工和石油化学工业的发展,压力容器的工作温度范围也越来越宽;新工作介质的出现,还要求压力容器能耐介质腐蚀;许多工艺装置规模越来越大,压力容器的容量也随之不断增大。20世纪60年代开始,核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求,这进一步促进了储运设备压力容器的发展。

  许多生产工艺过程需要在压力下进行,许多气体和液化气需要在压力下贮存,因此压力容器应用越来越广泛地用于各工业部门。许多新技术的发展,对压力容器不断提出了新的更高的要求。如:煤转化工业的发展,需要单台重量达数千吨的高温压力容器;快中子增殖反应堆的应用,需要解决高温耐液态钠腐蚀的压力容器;海洋工程的发展,需要能在水下几百至几千米工作的外压容器。

  压力容器在使用中如果发生爆炸,会造成灾难性事故。历史上曾多次发生过使成百人伤亡的压力容器爆炸事故,就是小型液化石油气瓶的爆炸也会造成人身伤亡;核电站用反应堆压力容器如发生事故,就会使放射性物质外逸,造成更为严重的后果。

  因此,防止压力容器运用中发生事故,始终是压力容器设计、制造和使用者首要的任务。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、便于制造、使用可靠和造价经济等目的,各国都制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件,对压力容器的设计、制造、检验 和使用等各个方面提出具体和必须遵守的规定。随着压力容器技术的发展,在不断积累经验的基础上,标准、规范、技术条件的内容也不断得到完善和提高。

  压力容器介绍形状:主要为圆柱形,少数为球形或其他形状。圆柱形压力容器通常由筒体、封头、接管、法兰等零件和部件组成,压力容器工作压力越高,筒体的壁就应越厚。

  压力容器介绍形式:有多种结构形式,如多层式、绕板式、型槽绕带式、热套式、厚板卷焊式和锻焊式等。

  多层式压力容器在20世纪30年代就已开始在工业上使用。这种结构的压力容器由若干个多层筒节组焊而成,各筒节由内筒和在外面包扎的层板组成。

  多层式压力容器的优点是制造设备较筒单,材料的选用有较大的灵活性。这种结构即使在某一层钢板中出现裂缝,裂缝也只能在该层层板中扩展,不会扩展到其他层板上,所以安全性高是这种容器的突出优点,它的缺点是生产工序多、劳动生产率低。

  绕板式压力容器是将成卷的薄钢板连续地缠绕在内筒外面,达到所需要壁厚为止,因而不必逐层包扎层板和焊接每层层板的纵焊缝。

  型槽绕带式压力容器是在绕带机床上,对型槽钢带通电加热到红热状态,再用压辊将钢带压合到内筒表面预先加工出的螺旋沟槽内,使之相互啮合,每绕完一层钢带后再绕下一层,直到所需的筒体厚度为止。这种结构的型槽钢带层层啮合,可使钢带层承受容器的一部分轴向力;筒体上没有贯穿整个壁厚的环焊缝;使用安全性高;缺点是需要使用特殊轧制的型槽钢带和专用机床。

  热套式压力容器是在内筒外面套合上一至数层外筒,组成筒节。通常先将外层筒体加热,使其直径增大,以便套在内层筒体上。冷却后的外层筒体就能紧贴在内筒上,同时对内筒产生一定的预加压缩应力。热套压力容器用的钢板比多层压力容器的层板厚,层数少,所以生产效率较高。

  锻焊式压力容器是由锻造的筒节经组焊而成,结构上只有环焊缝而无纵焊缝。70年代以来,由于冶炼、锻造和焊接等技术的进步,已可送88570吨重的大型优质钢锭,并能锻造最大外径为10米、最大长度为4.5米的筒体锻件,因而大型锻焊式压力容器得到了发展,成为轻水反应堆压力容器、石油工业加氢反应器和煤转化反应器的主要结构形式。

  压力容器的设计通常包括:分析压力容器的使用要求和操作条件,确定合理的结构形式;选择合适的材料,规定制造工艺和质量要求;按容器可能发生的失效破坏形式,确定最佳结构尺寸,使容器各部位均能满足所需的强度、刚度或不致引起断裂等要求。

  在各国制定的规范中,大多数仍将容器壁筒化成为均匀受力的薄膜进行处理,以薄膜应力来描述整个容器的应力水平。然而,容器各部位的实际应力状态是很复杂的,所以设计时多采用较大的安全系数。为了避免压力容器应用中发生脆性破坏,除对材料要求具有足够的强度外,还要考虑冲击值等要求。

  在实际使用中,压力容器的破坏大多是由于腐蚀、疲劳、辐照和容器器壁中存在过大的缺陷等原因造成的,因此按常规的强度设计有时还不够严密,还应区别不同情况进行特殊设计。如对高温压力容器必须按持久强度进行计算,因为在这种情况下温度对材料的性能有重大的影响;对于操作压力或温度频繁变动的压力容器,压力或温度的反复升降还可能引起疲劳失效,对这类压力容器应当进行疲劳强度设计;在存在缺陷的情况下,还应根据疲劳裂纹扩展理论对容器的使用寿命作出估算。

  很多压力容器造成事故的重要原因之一是选用材料不当。例如,采用焊接性差的钢材焊制压力容器时,就容易在焊接接头中产生裂缝;有些镍铬不锈钢的压力容器,常因钢号或成分选用不当,在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏;选用铁素体钢制造低温压力容器时,如钢的转变温度高于容器的工作温度,则容器工作时容易发生脆性破坏。

  压力容器运用的选材不仅要考虑机械强度的要求,也需要考虑其耐蚀性。介质的成分、温度和压力等操作条件,往往对材料的耐蚀性有很大的影响。

  为保证压力容器的安全使用,在制造时就必须按照有关标准、规范,对压力容器的原材料和加工制造过程进行严格的质量检验,因此,对投入运行的压力容器也需要进行定期检验。

  压力容器的检验内容主要有:对材料的化学成分和力学性能的常规理化检验;对焊接接头的各种性能检验;对压力容器各部分存在的各类缺陷的无损检测;用高于操作压力的液体对容器进行耐压试验等。

  质量检验在压力容器制造过程中占重要的地位。在有些反应堆压力容器的生产周期中,有一半的时间都是用于质量检验。

  相关阅读:http://www.bandengwang.cn/gong/list-4.html

 
 
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