真空绝热深冷压力容器结构
新版《固定式真空绝热深冷压力容器》介绍

2019年12月10日GB/T 18442.1~6-2019《固定式真空绝热深冷压力容器》标准颁布实施。
新版标准较旧版有较大的改动,概括如下:①内容和格式上与现行国家标准、安全法规进一步协调一致,加强了标准的通用性,术语更加清晰、严谨;设计、制造权责更加明确。
②对容器承压部分、外壳体、夹层内材料等各个部分均给出了明确的执行标准,给出推荐材料并提出额外的指标要求。
③汲取了近年来固定式真空绝热深冷压力容器(以下简称“深冷容器”)在材料、设计、制造、检验方面的新技术、新成果、新工艺,总结了运行管理方面的经验,并对容器失效形式进行分析,有针对性地丰富和完善标准条款,以指导设计。
④去掉部分刚性条款,赋予设计者与制造厂更多创新与实践的机会。
笔者将对新标准中的总则、材料、设计、制造部分主要改动内容进行分析解读。
1总则部分在深冷容器自身界定范围、术语、设计制造资质、各方职责方面均有变化(见表1)。
引入TSG07《特种设备生产和充装单位许可规则》,“许可规则”中对设计、制造单位的资质进行了一定的调整,本标准旨在与安全技术法规协调一致。
原A2设计、制造资质基本可以涵盖深冷容器制造厂的业务范围,现调整后的设计与制造资质一起进行取证,(见表2)。
2材料部分新版标准对材料部分进行了一定的扩展:一是对夹层保冷相关材料列出执行标准,二是对受压件部分提出更详细的技术要求,增强了标准的完备性(见表3)。
1.一重集团大连工程技术有限公司工程师,辽宁大连116600;2.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师,辽宁大连116600;3.一重集团大连工程技术有限公司助理工程师,辽宁大连116600新版《固定式真空绝热深冷压力容器》介绍侯景纯1,赵石军2,杨夫裕2,张健昌3摘要:对GB/T 18442.1~4-2019《固定式真空绝热深冷压力容器》标准中部分条款进行解读。
鉴于新版标准有较大改动,仅对其中总则、材料、设计、制造部分主要变化内容进行介绍。
真空绝热深冷压力容器结构及设计工艺要点研究

真空绝热深冷压力容器结构及设计工艺要点研究作者:徐亚玲来源:《智富时代》2019年第02期【摘要】本文主要对真空绝热深冷压力容器的基本结构及制造过程中的设计工艺要点进行了简单明了的介绍,以使更多人能够了解其结构以及制造中的设计工艺要点。
【关键词】真空绝热深冷压力容器;基本结构;设计工艺要点中图分类号:TH49 文献标识码:B近几年,真空绝热深冷压力容器市场需求旺盛,生产厂家越来越多,用于贮运的真空绝热深冷压力容器也越来越多,尽管不同的厂家对于该类容器的设计制造有所不同,但其基本结构大致一样。
本文将简单介绍真空绝热深冷压力容器的基本结构及设计制造的工艺要点,以帮助更多的人了解真空绝热深冷压力容器。
一、真空绝热深冷压力容器的基本构造真空深冷绝热压力容器一般由内容器、外壳、真空绝热层、内容器与外壳间支撑装置以及管路附件装置构成。
(一)内容器用于盛装深冷液体,主体材料一般为奥氏体不锈钢(其中用于盛装液态二氧化碳的主体材料使用的是低温压力容器用低合金板,如16MnDR板)。
(1)对于工艺人孔的设置,深冷容器允许不设置检查孔及人孔,但实际大部分制造厂家为了提高制造质量及检查精度,还是设置了工艺人孔。
(2)对于内容器相关附件,进液部分设置上进液喷头(立式罐)、防冲管、喷淋管(卧式罐)以保证冷液均匀进入;下进液分布或搅拌器(一般仅LNG需要),以防止LNG分层;出液设置防涡器,以防止涡旋型蒸发和保护机械型抽液设备的使用安全;采用引管穿壁接头、凸缘(即单双面管接头)以避免薄壁管与较厚的壳壁直接相焊,从而改善了结构的焊接性能。
(二)外壳用于密封维持真空绝热层真空以及运输安装,主体材料一般为碳素钢或低合金钢。
外壳上的重要结构是防爆装置、抽真空和侧真空装置以及从内容器引出管路的固定。
管路固定通常采用不锈钢制的平封头、椭圆封头、管帽或大直径不锈钢管等,以保证流通低温液、气时管路不与外壳直接接触,避免外壳被冻裂。
(三)真空绝热夹层用于保持内容器低温状态,主要包括绝热材料、吸附材料及吸附装置等。
真空绝热深冷压力容器监督检验的重点与常见问题

对真空绝热深冷压力容器的安全质量控制提供一定借鉴。
关键 词 : 真空绝热深冷压力容器; 质 量控 制 ; 监 督 检 验
中图分类号 : T Q 0 2 4
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 3 — 7 7 3 X ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 6 8 — 0 3
收稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 1 — 1 6
1 ) 所用材料是否符合国家标准或行业标准 、 产品 所用设计规范与设计 图样 的要求口 1 。对于真空绝热深 冷压力容器所用管件、 阀门等元件, 其制造单位许可资格 应当符合《 压力管道元件制造许可规则》 的要求与规定p 1 。 2 ) 对使用的压力容器专用钢板 , 从材料制造厂家购进 的, 应有材料制造厂家提供 的质量证明书原件 ; 从材料 经销商处进货的 , 经销商应提供盖有经销商单位质量 检验公章 和经办人章 的有效质量证 明书复印件 。 目 前, 部分厂家的质量证 明书复印件上 , 有经销单位质检 章却没有经办人签章 的情况。3 ) 主要受压元件材料 质量证明书上所列项 目、 数据是否符合法规及相应材 料标准要求 , 特别是硫 、 磷含量。 目 前有些厂家碳素钢 板和低合金钢板 , 存在抗拉强度超过标准上限的现象 , 应予重视 , 必要 时要求厂家复验 。大部分厂家使用不 锈钢卷板 开平板制作真空绝热深冷压力容器 的内容 器, 按照 G B l 5 0 _ _ 2 0 l 1 的要求 , 应进行复验 , 这一点不 容忽视 。4 ) 对于有供货状态 、 超声要求 、 冲击要求的 碳素钢和低合金钢材料 , 要检查质量证 明书 中的相关 项 目及 数 据是 否 符合 相 关法 规 及标 准 的要 求 。 ( 5 ) 焊 接材料质量证 明书中所列项 目、 数据是否符合相关法 规 及材 料 标 准 的要 求 . 特 别是 焊接 低 温 压 力容 器 用 钢 ( 如液态 C O 储 罐 内容 器 的 1 6 M n D R材 料) 的 焊 条 ( J 5 0 7 R H ) , 应进行扩散氢含量或含水率 的复验 , 很多生 产厂家经常忽略这点。 1 . 3 焊接控 制 的检 查
真空绝热深冷压力容器结构及设计工艺要点研究

检查 孔及 人孔 ,但 实际 大部分 制造厂 家 为 了提 高 制
造 质量 及检 查精度 , 还是 设置 了工艺人 孑 。 ( 2 ) 对 于 内容 器相关 附件 , 进液 部分 设置 上进 液
性能。
1 . 2外壳
真 空深冷 绝热压 力容 器一 般 由 内容器 、 外壳 、 真 空 绝热层 、内容器 与外壳 问支 撑装 置 以及 管路 附件
0 引言
锈钢 ( 其 中用 于盛装 液态二 氧化碳 的主体材 料使 用
的是 低温 压力 容器用 低合金 板 , 如1 6 Mn D R板 ) f 3 ] 。 ( 1 ) 对于 工艺人 孑 L 的设 置 , 深 冷容 器允 许不 设 置
近几年, 真空绝热深冷压力容器市场需求旺盛 ,
生 产厂家 越来越 多 ,用 于贮 运 的真空绝 热 深冷压 力 容器 也越 来越 多 ,尽 管不 同 的厂 家对 于该类 容 器 的
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侯 静 ’张 红军
Ho u J i n g Z h a n g Ho n  ̄u n ( 1 . 新 疆 维吾尔 自治 区特种设 备 检验研 究 院 , 新 疆 乌鲁 木齐 8 3 0 0 1 1 ; 2 乌 鲁 木齐 市隆盛 达环保 科技有 限公 司, 新疆 乌 鲁木 齐 8 3 0 0 3 2 ) ( 1 . Xi n j i a n g Uy g u r A u t o n o mo u s R e g i o n S p e c i a l E q u i p me n t I n s p e c t i o n ns I t i t u t e , X i @a n g Ur u r n q i 8 3 0 0 1 l ; 2 . U r u mq i S t a g e o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n T e c h n o l o g y C o . , L t d . , Xi  ̄i a n g Ur t m a q i 8 3 0 0 3 2 )
国家标准《深冷容器高真空多层绝热用材料》

ICS 中华人民共和国国家标准GB/T ××××-××××深冷容器—高真空多层绝热用材料Cryogenic Vessel-Materials for high vacuum multi-layer insulation 征求意见稿2012 年 3 月××××-××-××发布××××-××-××实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管理委员会GB/T XXXX—XXXX 目次前言…………………………………………………………………………………………………………… Ⅱ1 范围…………………………………………………………………………………………………… 12 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………13 术语和定义…………………………………………………………………………………………………14 产品分类和标记……………………………………………………………………………………………25 技术要求……………………………………………………………………………………………………36 试验方法……………………………………………………………………………………………………57 检验规则……………………………………………………………………………………………………58 标识、标志…………………………………………………………………………………………………79 贮存、运输…………………………………………………………………………………………………8 (规范性附录)表观导热系数的测试方法………………………………………………………11附录 A (规范性附录)放气速率的测试方法附录B (静态法)…………………………………………………15 I GB/T XXXX—XXXX 前言本标准编制依据GB/T1.1-2009 的规定。
真空绝热深冷压力容器结构设计及制造工艺要点简介

防爆装置: 用于防止压 力容器爆炸, 保护设备安
全
报警装置: 用于监测压 力容器异常 情况,及时 报警,确保
安全运行
操作前检查:确保 容器密封性、压力 表、安全阀等设备 正常
操作中注意事项: 避免超压、超温、 超负荷运行,定期 检查设备运行情况
操作后维护:及时 清理容器内残留物 ,定期进行设备维 护和保养
表面处理:采用喷砂、抛丸等方法去除表面氧化皮、锈蚀等 涂装要求:选择耐腐蚀、耐磨损、耐高温的涂料,保证涂层厚度和均匀性 涂装工艺:采用喷涂、刷涂等方法,保证涂层附着力和耐久性 质量控制:定期检查涂层质量,确保涂层性能稳定可靠
材料性能:考虑 耐腐蚀、耐高温、 耐低温等性能
材料成本:考虑 经济性、可加工 性等因素
材料检验:对材料进行检验, 如硬度、强度、韧性等,保
证材料的性能和质量
材料标识:对材料进行标识, 如材料名称、规格、批次等,
方便管理和追溯
安全阀:用 于防止压力 容器超压, 保护设备安
全
压力表:用 于监测压力 容器内的压 力,确保安
全运行
温度计:用 于监测压力 容器内的温 度,确保安
全运行
安全联锁装 置:用于防 止误操作, 确保安全运
标准规范:符合国家或行业标准 认证要求:通过相关认证机构的审查 评价方法:采用第三方评价机构进行评价 审查程序:按照规定的程序进行审查,确保产品符合标准规范和认证要求
定期进行压力容器的检查和维护,确保其安全性和可靠性 采用先进的制造工艺和技术,提高压力容器的性能和寿命 加强员工培训,提高员工的操作技能和安全意识
安全运行
绝热材料应具有足够的强度 和刚度,以承受压力和温度 变化
绝热材料应具有良好的导热 系数和热稳定性
真空绝热深冷压力容器结构、设计及制造工艺要点简介

真空绝热深冷压力容器结构、设计及制造工艺要点简介目录一,真空绝热深冷压力容器的基本构造二、内容器的结构设计要点三、外壳的结构设计要点四、内容器与外壳支承连接设计要点五、仪表及管路结构的特殊性六、关于吸附剂和吸附装置七、涉及安全的结构、计算核查及关键制造工艺保证要点立式粉末真空绝热罐高真空多层绝热罐一,真空绝热深冷压力容器的基本构造1.1,内容器(材质一般为奥氏体不锈钢)—设计用于盛装深冷液体,一般包括:筒体、封头——旋转形承压主壳体;工艺人孔(非必备)——因深冷容器允许不设置人孔,不设置人孔时,如工序需要两封头装焊后再装焊内件、或穿壁接头需内侧施焊,就需设置工艺人孔。
工序需要完成后永久封闭;深冷容器允许不设置检查孔及人孔——允许不设置是因为:a、深冷容器结构设计要抓绝热这个主要矛盾、检查孔及人孔必然加大漏热;b、大部分深冷液体对金属无腐蚀或仅轻微腐蚀、无需进罐检查和清理内壁,确可以不设置检查孔及人孔;c、深冷容器内容器100%RT检测、经耐压试验和最严格的氦致密检测、奥氏体不锈钢(包括焊接接头及焊缝)在低温下强度不降反升、韧性也下降不多,有条件不设置检查孔及人孔;d、“允许”不等于禁止,不等于不要慎重考察,对于腐蚀性介质(如CO2配低合金钢内容器的深冷容器),还是应考虑设置检查孔或人孔。
工艺吊耳——内外壳体装配需要;抗外压加强环——内容器因氦致密检测需要工艺性抽真空操作,当图样规定真空夹层要进行气压或气密试验时内容器也受外压;抗支承反力的局部加强环或板——壳体受支承作用之局部应力较大,一般需设置强环或板;上进液喷淋头、下进液分布或搅拌器(一般仅LNG需要)、溢流管咀、差压液位计引管特殊管咀、出液防涡器等管系内件——设上进液喷淋头是为了冷液均匀进入、设下进液分布或搅拌器是为了防LNG分层,设溢流管咀是为了直光控制充满率,设防涡器是为了防涡旋型蒸发和保护机械型抽液设备使用安全;引管穿壁接头(凸缘)——为改善结构的焊接性能而设,避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊;1.2,外壳(材质一般为碳素钢或低合金钢)-用于密封维持真空绝热层真空,一般包括:筒体、封头——旋转形承外压主壳体;抗外压加强环——外壳在真空工况下工作;抗支承反力的局部加强环或板——壳体受支承作用之局部应力较大,一般需设置强环或板;;引管穿壁接头——为改善结构的焊接性能而设,避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊;;防爆装置座;吊耳;支座;1.3,真空绝热夹层,一般包括:绝热材料——纯真空型、粉末真空型、纤维真空型、反辐射真空型;绝热材料的护持材料——防沉降、防松、防脱;引管——功能管线需穿越真空绝热夹层;吸附材料及其吸附装置——为延长真空寿命而设吸附材料,为吸附材料发挥效能而设吸附装置;内容器与外壳相互连接、支撑的构件——内容器不可能悬浮于外壳中,必有连接、支撑的构件;抽真空流道管——为加大抽吸速度而设;1.4,管路系统,一般包括:安全泄放与放空管;差压液位计引管;满液指示管(溢流管、最高液位直观取信管);上、下进液管;增压器进液、出气管——深冷液体卸液特殊需要,取自容器本身液体汽化反馈给气相空间,产生气压挤压出液。
真空绝热压力容器真空度检测-精品文档资料

真空绝热压力容器真空度检测真空绝热压力容器由外壳和内壳组成,夹层是真空,绝热性能主要靠夹层真空度保证(见图一)。
低温液体在绝热性能不好的情况下将汽化增速,低温液体高汽化比的特性使内筒压力急剧增高,危险性非常高。
TSG R7001-2013《压力容器定期检验规则》规定:第二十四条真空绝热压力容器除进行外部宏观检验外,还应当进行以下补充检验:(一)夹层上装有真空测试装置的,检验夹层的真空度;(二)夹层上未装有真空测试装置的,必要时进行压力容器日蒸发率测量[1]。
日蒸发率的大小是真空绝热压力容器绝热性能地表象,也是真空度大小反映的结果,额定日蒸发率由设计单位提供[2],并且应符合GB18442.3-2011《低温绝热压力容器第三部分:设计》对静态蒸发率要求[3]。
一、测试仪器的选用在用真空绝热压力容器上装设的真空规管种类比较多,要求使用不同的真空度检测仪。
常见的规管为热偶式,真空度检测仪型号有ZJK-B1、PHM4/6、ZDO等热偶真空计。
热偶真空计的测量原理是测量电流在不同的真空度下产生的热量不同,真空规管中的热偶装置在不同的微小热量下变形量不同,进而通过仪器显示测量结果。
不同的电流会产生不同的热量。
在用的低温容器比较常见成都兰石生产的ZJ51型真空规管,在真空绝热压力容器上用的真空规管电流数值标注一般在100-130mA之间,有些在规管上会标注,标注的电流数值该真空规管的标定电流值,这类规管可以用ZJK-B1和ZDO型号的真空计检测。
这类规管应该特别注意一个问题,真空规管有注明电流值时,使用ZDO型真空计测量真空度时,应当将电流值调节至相应的数值,可将测量结果误差降到最低。
未标注电流值时一般可以设定电流值为110mA。
ZJK-B1型号的真空计是用一个标准规管校准后再检测。
PHM4/6为一种进口真空计器,对应的真空规管也是进口的,目前在多层绝热压力容器中使用较多。
真空计和标准规管应经过计量检定合格并在检验有效期内使用。
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真空绝热深冷压力容器结构、设计及制造工艺要点简介目录一,真空绝热深冷压力容器的基本构造二、内容器的结构设计要点三、外壳的结构设计要点四、内容器与外壳支承连接设计要点五、仪表及管路结构的特殊性六、关于吸附剂和吸附装置七、涉及安全的结构、计算核查及关键制造工艺保证要点立式粉末真空绝热罐高真空多层绝热罐一,真空绝热深冷压力容器的基本构造1.1,内容器(材质一般为奥氏体不锈钢)—设计用于盛装深冷液体,一般包括:筒体、封头——旋转形承压主壳体;工艺人孔(非必备)——因深冷容器允许不设置人孔,不设置人孔时,如工序需要两封头装焊后再装焊内件、或穿壁接头需内侧施焊,就需设置工艺人孔。
工序需要完成后永久封闭;深冷容器允许不设置检查孔及人孔——允许不设置是因为:a、深冷容器结构设计要抓绝热这个主要矛盾、检查孔及人孔必然加大漏热;b、大部分深冷液体对金属无腐蚀或仅轻微腐蚀、无需进罐检查和清理内壁,确可以不设置检查孔及人孔;c、深冷容器内容器100%RT检测、经耐压试验和最严格的氦致密检测、奥氏体不锈钢(包括焊接接头及焊缝)在低温下强度不降反升、韧性也下降不多,有条件不设置检查孔及人孔;d、“允许”不等于禁止,不等于不要慎重考察,对于腐蚀性介质(如CO2配低合金钢内容器的深冷容器),还是应考虑设置检查孔或人孔。
工艺吊耳——内外壳体装配需要;抗外压加强环——内容器因氦致密检测需要工艺性抽真空操作,当图样规定真空夹层要进行气压或气密试验时内容器也受外压;抗支承反力的局部加强环或板——壳体受支承作用之局部应力较大,一般需设置强环或板;上进液喷淋头、下进液分布或搅拌器(一般仅LNG需要)、溢流管咀、差压液位计引管特殊管咀、出液防涡器等管系内件——设上进液喷淋头是为了冷液均匀进入、设下进液分布或搅拌器是为了防LNG分层,设溢流管咀是为了直光控制充满率,设防涡器是为了防涡旋型蒸发和保护机械型抽液设备使用安全;引管穿壁接头(凸缘)——为改善结构的焊接性能而设,避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊;1.2,外壳(材质一般为碳素钢或低合金钢)-用于密封维持真空绝热层真空,一般包括:筒体、封头——旋转形承外压主壳体;抗外压加强环——外壳在真空工况下工作;抗支承反力的局部加强环或板——壳体受支承作用之局部应力较大,一般需设置强环或板;;引管穿壁接头——为改善结构的焊接性能而设,避免薄壁管与较厚壳壁直接相焊;;防爆装置座;吊耳;支座;1.3,真空绝热夹层,一般包括:绝热材料——纯真空型、粉末真空型、纤维真空型、反辐射真空型;绝热材料的护持材料——防沉降、防松、防脱;引管——功能管线需穿越真空绝热夹层;吸附材料及其吸附装置——为延长真空寿命而设吸附材料,为吸附材料发挥效能而设吸附装置;内容器与外壳相互连接、支撑的构件——内容器不可能悬浮于外壳中,必有连接、支撑的构件;抽真空流道管——为加大抽吸速度而设;1.4,管路系统,一般包括:安全泄放与放空管;差压液位计引管;满液指示管(溢流管、最高液位直观取信管);上、下进液管;增压器进液、出气管——深冷液体卸液特殊需要,取自容器本身液体汽化反馈给气相空间,产生气压挤压出液。
即使用机械抽吸出液也需一定气压维持吸入口的防气蚀压头;抽真空引管;吸附材料破空管——吸附装置中零件,为吸附材料发挥效能而设吸附装置;1.5,阀门、附件、仪表控制各管路开、闭的控制阀门;紧急切断阀(一般易燃、有毒介质者设)——防手动阀失灵和火灾情况无法操作手动阀;真空封结阀——抽空结束后维持夹层真空;真空检测阀——抽空结束后夹层真空就开始下降,投用后需掌握在用期间实际真空度;仪表控制阀;安全泄放装置切换或三通阀——如下述需双设安全泄放装置;内容器安全阀(一般两件,一件在线“值班”,另一件待岗或离岗校检);内容器防爆片装置(一般两件,一件在线“值班”,另一件待岗);外壳防爆装置——万一内容器中液体漏入夹层时,外壳需防超压爆裂;压力表;液位计;真空检测规管;阻火器(一般易燃介质者设)——排放(包括主动排放和超压泄放)易燃介质时,应通过阻火器排放,以防回火;静电接地端子(一般易燃介质者设)。
二、内容器的结构设计要点2.1、结构设计的对象是设计载荷,内容器结构承受的基本载荷有:2.1.1 设计压力(P,单位MPa,表压)。
2.1.2 储液量达到额定充满率时,介质产生的液柱静压力。
液柱静压力按照介质在标准大气压下沸点时的状态进行计算。
如果其值低于5%P时,可以忽略不计。
2.1.3 操作工况下,内容器支承处的反力。
这种反力应由最大介质重量、内容器重量以及必要时的地震载荷共同决定。
2.1.4 温差载荷内容器从环境温度冷却到操作温度过程中,内容器在支承点处承受的温差载荷。
由于内容器、管道及外壳之间不同的热膨胀引起的管道反作用力。
并分别考虑下列工况:进液冷却过程:内容器热状态,管道系统冷状态,外壳热状态;充装及卸料过程:内容器、管道系统均是冷状态,外壳热状态;储存过程:内容器冷状态,管道系统热状态,外壳热状态。
容器制造过程中夹层抽真空时,由于内、外壳体不同温度载荷,应考虑下列连接处的载荷:内容器在支撑点处的温差载荷;内、外容器之间的管道以及与内容器连接处的载荷。
2.1.5 耐压试验时的压力载荷及在内容器支承处产生的反力。
2.1.6 空罐承受的载荷:空罐运输时内容器、夹层支承及连接处至少承受下列惯性载荷:运输方向2g加速度;向上方向1g加速度;向下方向1.7g~2g加速度;与运输方向垂直的水平方向至少1g加速度。
吊装时的载荷按照具体起吊工况确定,如对内容器及夹层支承连接处、吊耳连接部位产生的载荷等。
对立式容器应考虑在制造、运输、吊装等卧置状态时,内容器及夹层支承承受的载荷。
2.1.7 内容器承受夹层空间施加的外压载荷,其值取外壳防爆装置的排放压力,且不小于0.1MPa。
2.1.8 操作时, 压力急剧波动引起的冲击载荷。
2.1.9 液体进入内容器时,由液体冲击引起的作用力。
2.2、内容器承载结构特点:针对内容器承受的载荷特点,相应地应有其承载结构特点。
主要应考虑到如下各方面:2.2.1、尽量避免结构突变,这是所有低温容器结构设计的通理;2.2.2、管壁与壳壁厚度一般相差较大,两者直接插焊不易保证焊接质量,管道穿壁宜加过渡接头;如图:2.2.3、穿壁过渡接头与壳体焊缝、内伸边角倒钝,这是所有低温容器结构设计的通理;2.2.4、一般不用外加强圈抵抗外压,一是外加强圈焊接量大、不利于控制焊接变形,再者外加强圈占用夹层空间、加大该空间内结构件装配难度,三则使冷热界面靠近、不利于绝热;2.2.5、为简化结构、减少漏点、减少导热通道,如无腐蚀性检查必要,一般不设检查孔,为方便内件安装一般设工艺人孔。
需要设检查孔时,要充分考虑温度补偿,典型结构如图:2.3、夹层真空建立前后耐压试验:耐压试验目的是针对容器的设计运行载荷——以一定的超载系数考验容器结构的抗压强度、抗变形能力、接头密封性能。
由于夹层真空建立前后内容器的设计运行载荷不同——即对象载荷不同,故而:夹层真空建立前后内容器的耐压试验值应有区别:内容器与外壳组装前,内容器的耐压试验压力至少按下列计算确定:a) 液压试验:P T=ηy(P+0.1)b) 气压试验:P T=ηg(P+0.1)式中:ηy-液压试验超载系数,我国规范规定ηy=1.25ηg-气压试验超载系数,我国规范规定ηg=1.15(99版《容规》);ηg=1.10(2008版《固规》);P T——试验压力,单位为兆帕(MPa);当立式容器卧置液压试验时,试验压力应记入立式时液柱静压力。
P——设计压力,单位为兆帕(MPa)。
内容器与外壳组装完成,且形成真空夹层后,内容器的耐压试验压力取上式中耐压试验压力值减去0.1MPa.在用容器之内容器耐压试验也不能一概按“形成真空夹层后”的情况处理,如果真空已完全丧失,还是应按夹层真空建立前的情况处理,如真空部分丧失,理论上应是剩余多少、耐压试验压力减多少。
三、外壳的结构设计要点3.1、承外压结构特点:为减重一般设置密集低矮型内加强圈,外压筒体计算长度一般取决于加强圈的惯性矩、而非筒体许用长度;3.2、管道穿壁的特殊考虑:管道引自低温端的内容器,而外壳材料一般为碳钢或低合金钢,外壳难以耐受管壁低温,一般应设不锈钢过渡连接,使低温管壁与外壳之间有足够热阻。
以防碳钢或低合金钢外壳材料遭受深冷载荷。
且应充分考虑温度补偿。
典型结构1:弯管柔性补偿:典型结构2:直管穿出时波纹管补偿:3.3、抽真空流道的特殊考虑:内容器外壁与外容器内壁构成密闭腔,真空绝热需要对此腔抽真空。
抽真空是关键制作工艺之一。
此腔中填满绝热材料,绝热材料的存在会加大抽真空难度,这就需要合理设置抽真空流道。
为此一般采取将真空吸口延伸至绝热材料内部(甚至设置多个延伸吸口)的措施以降低流阻。
3.4、外壳防爆装置要点概述:3.4.1、开启压力开启压力应能够防止内容器失稳,且不超过0.5bar;3.4.2、泄放面积装置的泄放面积应不小于0.34mm2/L内容器容积,且任何情况下不必超过5000mm2。
这是国外成熟、公开研究成果。
即:A =340 V ,A——爆破装置的排放面积,mm2;V——内容器的几何容积,m3,且Di=80足矣!3.4.3、常态可靠密封外壳防爆装置与真空腔连通,密封可靠关系到能否有效维持绝热所需真空度。
3.4.4、机械性安全主要应考虑主动预防泄放起跳件或爆破件飞溅伤人。
四、内容器与外壳支承连接设计要点4.1、解决连接件强度要求与热阻要求矛盾的种种措施简介真空绝热深冷压力容器有载液内容器和与内容器外壁构成绝热真空腔(真空夹层)的外容器,内外容器之间需要支撑、连接。
设计的支撑、连接件必须满足承载强度、刚度要求。
满足承载强度、刚度要求需要结构件有足够的壁厚和尽可能短的长度。
但内外容器之间温差大(一般内容器设计温度为-196℃,外容器设计温度为50℃),较大的壁厚和较短的长度导致结构件热阻小,从导致容器的隔热性能差。
妥善处理该矛盾是真空绝热深冷压力容器结构设计的重要内容之一。
现将目前处理该矛盾的种种措施扼要介绍如下:4.1.1、用柔性构件吊、拉内容器,使其悬置于外壳中心。
比如吊带、压带、拉带组成支撑、连接系统。
其优点是:柔性吊、拉构件只承拉力,故受力状态简单明确、易于计算掌握;柔性吊、拉构件可以充分利用夹层空间,加大构件长度,从而加长热桥,且不比担心失稳。
其缺点是:柔性吊、拉构件全截面承拉应力,安全系数不能低,且构件材料一般为不锈钢,设备自重大、成本高;因柔性吊、拉构件充分利用夹层空间,致使内、外容器套合时施工难度大、不易控制位置尺寸;高真空多层绝热结构夹层空间狭小,不允许“充分利用”,柔性吊、拉构件基本无法采用。