壓力容器是典型的由板,殼組合而成的焊接結(jié)構(gòu),在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在壓力容器中,承受高壓的容器在設(shè)計(jì)和制造時(shí)要比一般承壓容器的要求更加嚴(yán)格,工業(yè)上一般將設(shè)計(jì)壓力在10～100MPa之間的壓力容器稱為高壓容器,這些壓力容器器壁較厚,通常為50～400mm,因而一般也被稱為高壓厚壁容器,它們?cè)诨?煉油,輕工,冶金,能源電站,煤化工,重型機(jī)械,宇航工程,石油開采,及海洋工程等部門有廣泛的應(yīng)用,如氨合成塔,尿素合成塔,石油加氫反應(yīng)器,核反應(yīng)堆壓力殼,煤液化反應(yīng)器,水壓機(jī)蓄能器及液氫液氧高壓容器等都是這些生產(chǎn)部門和科研部門應(yīng)用廣泛,結(jié)構(gòu)龐大,制造困難,價(jià)格昂貴及使用中存在潛在爆炸,燃燒和中毒等嚴(yán)重的關(guān)鍵設(shè)備。因此,在充分保證安全的前提下,最大限度地提高其經(jīng)濟(jì)性,便成為高壓容器設(shè)計(jì)、選擇結(jié)構(gòu)形式的決定因素。 本文首先分析了現(xiàn)有高壓容器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造技術(shù),在此基礎(chǔ)上介紹了一種新型繞帶式容器結(jié)構(gòu):即薄內(nèi)筒型鋼帶嚙合錯(cuò)繞容器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)繞帶結(jié)構(gòu)(如德國(guó)型槽繞帶和中國(guó)扁平繞帶)的區(qū)別是采用了一種新型兩槽型鋼帶,即兩槽扁“山”字形鋼帶和兩槽扁“S”型鋼帶。將其以較小角度交錯(cuò)纏繞在約1/4總壁厚的薄內(nèi)筒上。層與層之間是平整的,鋼帶層通過(guò)凹槽和凸緣之間的嚙合扣合來(lái)承受軸向載荷,使容器的環(huán)向、軸向強(qiáng)度都得到了很好的保證,而且制造也比較方便。 本文對(duì)該新型結(jié)構(gòu)的承載能力和制造技術(shù)做了全面分析,包括對(duì)繞帶筒體的承力狀況的分析,推導(dǎo)和完善了組合筒體的應(yīng)力計(jì)算公式,并且使用ANSYS有限元軟件對(duì)兩種型鋼帶組成的鋼帶層分別進(jìn)行了數(shù)值模擬分析、對(duì)比分析。此外,本文也重點(diǎn)介紹了新型繞帶容器鋼帶的制造、纏繞技術(shù),鋼帶繞層首末端部的處理以及簡(jiǎn)體的開孔接管等問(wèn)題。 通過(guò)本文的研究證明,新型繞帶容器具有受力狀態(tài)合理、安全性能可靠、制造成本較低等特點(diǎn),并且適合繞制各種類型的壓力容器,為開創(chuàng)一種安全經(jīng)濟(jì)合理的新型壓力容器和管道結(jié)構(gòu)及其制造技術(shù)提供了理論依據(jù),具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際工程意義。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH49
【部分圖文】：

每個(gè)筒節(jié)上均開有安全孔，這種小孔可使層間空隙中的氣體在工作時(shí)因溫度升高而排出。當(dāng)內(nèi)筒發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏介質(zhì)可通過(guò)小孔排出，起到報(bào)警作用。多層包扎式容器的典型結(jié)構(gòu)如圖1一1所示:于于律一于一于一州往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往廠廠廠廠廠 廠 廠 廠廠 -----睦 睦口 口口口 口 口[’ ---{{{去走走 ....................臼，.....~..，，， .....〔〔二…… … … … … … …廠廠 111111111111111111111111111111111111111111111廣““， ，，J‘‘一~一J..‘‘一-一d.‘--，一 一 一筒節(jié)(最大長(zhǎng)度陽(yáng)儀如m)臂報(bào)孔塾塾塾l‘‘林扮，」卜更樸一，」卜‘于勺 勺 :::::巨習(xí)陣二刁崖攀 攀孟 孟孟蕊國(guó)性基三習(xí)巨弓 弓到到到盯刃一~，r~~.-~~

smm厚的成卷鋼板，將其頭部搭焊于內(nèi)筒上，然后連續(xù)螺旋形纏繞在內(nèi)筒上，達(dá)到所需的厚度時(shí)便停止繞制并將薄板割斷再焊接在內(nèi)筒上。其特點(diǎn)是機(jī)械化程度高，但深環(huán)焊縫仍難避免。如圖1一2所示:保護(hù)板楔形板圖1一2多層卷板式容器截面圖Fig.l一 2Sectionalviewofmulti一 layerrolledPlatevessel圖1一3螺旋包扎式容器截面圖Fig.l一 3Seetionalviewofweld一 shrunksPiralvessel(4)螺旋包扎式:螺旋包扎式是多層包扎式的一種改進(jìn)。如圖1一3所示，螺旋包扎式結(jié)構(gòu)采用一塊楔形板與填補(bǔ)板作為包扎的第一層，楔形板一端為層板厚度的兩倍，然后逐漸減薄至與層板厚度相同。這樣楔形板與填補(bǔ)板組成的第一層就具有一個(gè)與層板厚相同的相等的臺(tái)階，于是第二層層板可與此臺(tái)階相接，并逐層螺旋狀包扎。包扎最后一層，也可用方向相反的楔形板收尾，或者焊縫過(guò)渡辦法收尾以保持各處壁厚均勻。螺旋包扎式的層板，可采用同一尺寸，統(tǒng)一下料，因而材料利用率較高。焊接量大和筒節(jié)之間的深厚焊縫是其主要問(wèn)題。三、纏繞式筒體結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)有鋼絲、薄板、扁平鋼帶和型槽鋼帶等整體纏繞式容器，雖然各具優(yōu)

l一端部法蘭2一斜面焊縫3一薄內(nèi)筒4一鋼帶繞層5一外保護(hù)套6一端部法蘭7一底封頭圖2一2新型型鋼帶嚙合繞帶容器結(jié)構(gòu)示意圖Fig·2一 2DiagrammatiesketehofnewPressurevesselswiththinirmer shelleross一 heliealwoundshaPed一steel一一一--一分一理一二滾滾于于夕粉i子件丫壞召自一廠_少/仁今分傲產(chǎn)丫·二{鄉(xiāng)答扮分分斑斑沙李分一冬扮…價(jià)一 一圖2一3兩槽扁Fig·2一 3General“山”圖2攤兩槽扁“S”型鋼帶扣合示意圖Vle、V“山型鋼帶扣合示意圖 ofloekedsteelstriPwith，，shaPeFig.2一 4GeneralviewofloekedsteelstriPwith“S，，shaPe(2)新型繞帶容器的繞帶法蘭式結(jié)構(gòu)圖2一5為容器端部為鋼帶纏繞式法蘭結(jié)構(gòu)，在端部法蘭頂部要堆焊一層以保證連接強(qiáng)度。兩種結(jié)構(gòu)形式的可行性還有待于試驗(yàn)的驗(yàn)證，這里暫不加以討論。頂堆焊縫內(nèi)筒/頂堆焊縫內(nèi)筒「。_卜惻1卿扮—一嶺、、撇…公之…，點(diǎn)亭川……………………………一”‘喇砰甲_l_州只比川_土一一一一一一|川卜日日曰日曰川日洲洲洲︸陰
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2860742