5.1高压容器设计-概述

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5. 高压容器设计
5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型 （一）整体锻造式：直径300～800mm，长度<12m 优点：性能优良，缺点：加工费用高 （二）单层式:单层卷焊、单层瓦片和无缝钢管式。 优点：加工简单，缺点：材料设备受限制 （三）多层式：层板包扎式、热套式和绕板式 （四）绕带式：中国独创（浙大）
筒体与封头的特殊要求： 3) 其他要求 耐腐蚀性 原材料检验要求较高 耐高温性能：高温下有 较高强度，抗珠光体球 化与石墨化能力较强
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计 一、高压筒体的结构型式及设计选型 二、厚壁圆筒的弹性应力分析 三、高压筒体的失效及强度计算
4 高压筒身限制开孔
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5. 高压容器设计
5.1 概述
5.1.3 高压容器的材料
筒体与封头的特殊要求：
1) 强度与韧性 为了提高材料强度以减少壁 厚，一般采用低合金钢，如 16MnR、15MnVR和 18MnMoNBR。 同时为了保证韧性，加入少 量（<2%）Ni和Cr，并控制P和 S含量<0.004%
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型
（一）整体锻造式
最早采用的筒体型式,筒体和法兰可整 段锻出或用螺纹连接，锻造容器的质量较 好,特别是和与焊接性能较差的高强钢所 制作的超高压容器,受锻造条件限制,一般 直径为300-800mm,长度不超过12米。
3)绕板式——薄板均匀地缠绕在内筒上。
特点：1.效率高，不需一片一片地下料； 2.材料利用率高，基本没有边角余料；
3.机械化程度高，绕板机上一次完成。
缺点：探伤困难，焊接残余应力大，坡口量大。
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型 四）绕带式 对原材料要求一般 材料利用率相当高 缠绕机简单 制造方便 成本低
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5.1 概述
5.1.1 高压容器的应用
军事工业：炮筒、核动力装置 化学和石油化工：合成氨、合成甲醇、合成尿素、油类加 氢等合成反应的高压反应器、高压缓冲与贮存容器。 电力工业：核反应堆，水压机的蓄力器 发展现状：直径4.5米，壁厚280毫米，重约1000吨, 压力 2000MPa
2.层板材料利用率低
3.层板间间隙较难控制 4.导热性差
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型
（三）多层式 2)热套式——不同直径过盈配合的圆筒。 特点：1.生产效率高，中厚板，层数少 2.材料来源广泛利用率高 3.焊缝质量容易保证
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5.1.2 高压容器的结构特点
高压容器设计与制造技术发展的核心问题： 既要随着生产的发展能制造出大壁厚的容器 又要设法尽量减小壁厚以方便制造。 高压容器特点：
1 结构细长(长径比可达28)
2 采用平盖或球形封头(平盖仅在1m直径以下采用) 3 密封结构特殊多样(多种自紧式密封)
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型
（二）单层式 单层厚壁高压容器有三种形式：
单层卷焊式：直径工序少，周期短效率高
单层瓦片式：生产效率比单层卷焊差，费工费时 无缝钢管式：效率高，周期短 以上三种形式被三方面因素制约： 1）厚壁材料来源； 2）大型机械条件； 3）纵向和环向深厚焊逢中缺陷检测；
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型
（五）设计选型原则
各种结构型式的高压容器主要是围绕如何用经济的方
法获得大厚度这一问题。
设计选型时必须综合原材料来源，配套的焊条焊丝、 制造厂所具备的设备条件和工夹具条件，以及对特殊 材料的焊接能力、热处理要求及工厂装备条件等。 作充分调查论证后才能做到选型正确，确有把握。
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5. 高压容器设计
5.1 概述
5.1.3 高压容器的材料
筒体与封头的特殊要求：
2) 制造工艺性能 具有良好的焊接性能包括可 焊性、吸气性、抗热裂与冷 裂倾向、抗晶粒粗大倾向等、 具有良好的可锻性
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5.1.3 高压容器的材料
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5.2 高压容器筒体的结构与强度设计
一、高压筒体的结构型式及设计选型
（三）多层式 1）层板包扎式
特点：1.只需薄板，原材料供应方便(4-8mm) 2.只需卷板机和包扎机； 3.改善筒体应力分布(内层压应力) 4.比单层安全 5.内筒可采用与筒体不同的结构 缺点：1.生产效率低
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第五章 高压容器设计
5.1.1 高压容器设计—概述 主讲教师：潘家祯 华东理工大学机械与动力工程学院
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5. 高压容器设计
5.1 概述
第一节
概述
第二节 高压容器筒体的结构与强度设计
第三节 高压容器的密封结构与设计计算 第四节 高压容器的主要零部件设计
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5. 高压容器设计
5.1 概述
5.1.1 高压容器的应用
工程上： 10 MPa < P设 < 100 MPa 100 MPa以上 一般属于三类容器 本章专门介绍其特殊的结构和设计方法 高压容器 超高压容器