锅炉、与压力容器安全对策(6)
仪器信息网 · 2007-04-26 21:40 · 20235 次点击
(26)绕板式厚壁圆筒(Plate—coiledthickeylider)
绕板厚壁圆筒是在层板包扎焊接式的基础上发展起来的。它也是用筒节组焊而成。筒节是在内筒外面连续卷绕上厚3~5mm的带状钢板若干圈,最后再包焊一个外筒。为了使绕板中卷绕开始和终结时不会因突然的凸起而在旁边形成间隙,在绕板的始端和未端都焊上一段较长的楔形板,使其逐渐减薄过渡。绕板时用压力辊对内筒及绕层施加压力,使层板被拉紧贴合在内筒上。这种厚壁筒体除了内筒及外筒以外,整个绕板层(占筒壁厚度的绝大部分)都没有纵焊接缝,但由于受带状钢板宽度的限制,筒节一般不能作得太长,这就势必使整个筒体的环焊缝增多,而厚壁筒体的深而窄的焊缝又是个薄弱环节。制造绕板式厚壁筒体的效率要比层板包扎焊接式高得多,因为它的绕板是连续进行的,不象层板包扎焊接那样要采取间歇操作。这种结构的高压容器,日本采用得较多,我国也有一些容器制造厂试生产过。
(27)多层热套组合式厚壁圆筒(Shrink—fitthickcylinder)
多层热套组合式厚壁筒体是由若干个(通常为三或四个)用中等厚度(一般为20~50mm)的钢板卷焊的圆筒体经加热套合制成的筒节,再由若干段筒节和端部法兰组焊而成的。筒节中的每一层圆筒,外径都不小于外一层圆筒的内径,所以要求将外圆筒加热膨胀(或内圆筒冷缩)后才能进行装配,并利用它们之间的过盈量来调节控制层间的预应力,以改善容器在受内压时应力分布不均匀的状况。这种结构最先在军械工业采用,近年来由于制造工艺的改进简化,套合面的加工精度要求降低,只需要粗加工或喷砂处理即可装配,对过盈量的要求也较宽,因而可以大量用作高压容器的制造。多层热套组合厚壁筒体制造工艺简单。制造周期较短,成本也较低。我国近期设计的大型氨合成塔有的就是采用这种结构。
(28)绕带容器(Bandedcylindricalvessel)
绕带容器的筒体是由一个用钢板卷焊而成的内筒和在其外面缠绕的多层钢带构成。它也具有多层容器的一些优点,而且可以直接缠绕成所需要的整个筒体长度,不需要由多段筒节组焊,可以减少许多深而窄的环焊缝。绕带容器所用的钢带,横断面形状有槽型和平型两种。槽型钢带绕制的容器,钢板卷焊的内筒外壁车削有与钢带断面形状相配的多头螺旋槽,以便与其上紧靠地绕上的一排槽型钢带相扣合,钢带的始端与未端焊接固定。在整个筒体长度上绕满一层后,再在钢带外面继续缠绕若干层,直至获得所需的筒壁厚度。由于槽型钢带内外面都带有凸凹槽,缠绕时,外层钢带内面的凸起部分正好与内层钢带,一面拉紧,并用辊子紧压和定向,绕完后钢带自然冷却收缩,其内层产生预应力。这种钢带形状复杂,尺寸要求较严,轧制困难。钢带之间的扣合,必须几个面同时贴紧,是多次静不定问题,因此带层之间总有局部的贴合不良现象。爆炸试验结果表明,槽型钢带绕制容器都是横向断裂,说明这种结构轴向强度弱于周向强度。扁钢带绕制的容器,是先将钢板卷焊的内筒与锻制的端部法兰对焊成整体长度的圆筒,再在外面按多头螺旋的形式,缠绕多层扁平钢板,钢带端部与锻制法兰焊接固定。钢带由专用装置压紧,以产生一定的预应力。钢带以与径向断面成26о~31о的角度缠绕,使其能承受部分的轴向载荷。相邻两层钢带又按左旋和右旋的方式相互错开,以避免筒壁产生附加扭矩,改善内筒的受力状态。所以这种容器又称倾角错绕扁平钢带容器。平型钢带容器是我国创造的一种高压容器结构,它同时具有层板包扎焊接与槽型钢带绕制所有的优点。由于制造设备简单、方法容易掌握,而且钢带来源广泛,又节省材料,成本低,因而在我国的小型化肥厂已被子广泛采用。
(29)自增强容器(Autofrettedvessel)
自增强容器是在使用前先经过自增强处理的厚壁圆筒形容器。所谓增强处理是在制成都的厚壁圆筒内施加足够的内压力(远高于容器的正常操作压力),使它的内层材料屈服,并产生塑性变形,而外层材料则仍保持弹性状态。经过一定时间的保持压力后,即将压力卸除。由于筒壁内层材料在加载时已经塑性变形,卸压后必然分有残余变形而不能回复到原来的状态。外层的弹性区却在卸压后又力图恢复它原有的尺寸,产生弹性收缩,但被内层发生残余变形部分所限制,因而外层材料产生拉应力,内层材料产生压应力。经过这样处理的厚壁筒体就存在内壁受压缩外壁受拉伸的残余应力。这样的容器在投入使用以后,再承内压力时,筒体在内压作用下沿壁厚的不均匀分布状态就会得到改善,容器筒体的屈服承载能力即有所增强。这种利用容器自身的变形和所产生的残余应力来平衡它在工作时的应力,以增强容器造业,以提高炮筒的弹性强度。近年来自增强技术已逐渐转移到石油化工工业,用以提高超高压容器的强度。在这方面,近期也进行了许多理论和实验研究。一些试验证明,经自增强处理的容器、管道,不但可提高屈服承载能力,还因为它内壁存有压缩残余应力,使工作时内壁平均应力降低,因而疲劳强度也显著提高。内壁有缺陷的容器,经自增强处理后其疲劳循环次数有的可提高几倍。自增强处理,还有利于容器焊接残余应力的消除。自增强处理只适用于厚壁容器,而不适用于薄壁容器,因为它不建立一个有利的残余应力的结构。
(30)气瓶(Gascylinder)
气瓶是一种专供盛装和运输气体或液化气体用的移动式容器。为了适应这种专门用途的需要,气瓶的形状和结构就必须简单、紧凑,重量较轻,易于搬运和使用气瓶的容积一般都较小,常用的为30~200升;气瓶的长度适中,约1.5m左右,过长和过短都不便于搬运移动;气瓶在充装气体和库存贮放期间要直立放置,以免产生滚动或相互撞击,因此它的底部应具有立放的支座;气瓶的顶部则有一个接口管,管内有内螺纹,用以与瓶阀连接。根据用途分,气瓶有永久气体气瓶、液化气体气瓶和溶解乙炔气瓶;按其结构与制造方法分,有焊接气瓶、冲拔气瓶和管制气瓶,而后两种又常合称为无缝气瓶。