【正文】 由應(yīng)力引起的破壞 /蠕變變形 塑性不穩(wěn)定 — 漸增的垮塌 高應(yīng)變 、 低循環(huán)疲勞 應(yīng)力腐蝕 腐蝕疲勞 壓力容器一般結(jié)構(gòu) 壓力容器一般結(jié)構(gòu) 一、壓力容器結(jié)構(gòu)概述 壓力容器一般是由筒體（又稱殼體）、封頭（又稱端蓋）、法蘭、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等組成。為了便于設(shè)計、互換及批量生產(chǎn)，這些零部件都已經(jīng)標準化、系列化，并在各種過程設(shè)備上通用。這對壓力容器的整體質(zhì)量和確保安全使用有著十分重要的意義。圓筒形容器又可以分為立式容器和臥式容器。 :半球形封頭由球殼的一半作成 。 半球形封頭還用于高壓容器上代替平封頭 ， 以節(jié)省鋼材 。封頭的標準為 JB/T47462022《 鋼制壓力容器用封頭 》 。當 r/Di之比值愈小，即曲率變化愈厲害，則邊緣應(yīng)力愈大。 :球冠形封頭可用作端封頭，也可以用作容器中兩獨立受壓室的中間封頭，由于封頭為一球面且無過渡區(qū)，在連接邊緣有較大邊緣應(yīng)力，要求封頭與筒體聯(lián)接處的 T形接頭采用全焊透結(jié)構(gòu)。帶折邊的錐形封頭由三部分組成，即錐形部分、半徑為 r的圓弧過渡部分和圓筒部分。 JB/T47462022《 鋼制壓力容器用封頭 》 中規(guī)定了封頭型式。 只是壓力容器上的人孔 、 手孔采用平蓋 ， 或直徑較小的高壓容器及小直徑的常壓容器 ， 一般也采用平蓋 。臥式容器多使用鞍式支座。支座數(shù)量一般應(yīng)采用四個均布，容器直徑小于等于 700mm時 ,支座數(shù)量允許采用 2個。若容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應(yīng)在熱處理前焊接在器壁上。 ? 支承式支座型式分為 A、 B型兩類。 ? ③ 容器總高度 H1≤5000m。標準考慮了支腿與圓筒連接處局部應(yīng)力問題 ,故分為帶墊板和不帶墊板。圓錐形裙座一般用于以下情況：① 塔徑D1000m，且 H/D≥30或 D≤1000m，且 H/D≥25；② 基本風壓 q≥≥8度時。對于有人孔的矮裙座或者頂部在封頭拼接焊縫處開有缺口的可以不開設(shè)排氣孔。 ? 裙座與塔體封頭連接 裙座直接焊接在塔底封頭上，可采用對接焊縫或搭接焊縫。 ? 裙座保護層 當塔內(nèi)或周圍容器內(nèi)有易燃、易爆介質(zhì)時，一旦發(fā)生火災(zāi)，裙式支座型式會因溫度升高而喪失強度，故裙座應(yīng)設(shè)防火層。它適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的支座。 ? ② 容器因溫度變化，固定側(cè)應(yīng)采用固定鞍座；滑動側(cè)采用滑動鞍座。 ? ④ 對于 DN≤900mm容器，鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種 ? ⑤ 考慮到封頭的加強作用，鞍座應(yīng)盡可能靠近封頭，即 A應(yīng)小于或等于 D0/4，從受力情況考慮， A不宜大于 。 法蘭 法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠和足夠的強度。 ① 寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的法蘭連接，一般用于壓力很低場合。② 松式法蘭：指法蘭與圓筒未能有效地連接成一整體的法蘭，計算中認為法蘭力矩完全由法蘭環(huán)本身來承擔。 法蘭密封面 :法蘭密封面分為平面密封面、凹凸面密封面、榫槽面密封面。安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封效果優(yōu)于平面密封。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質(zhì)的運用。其中法蘭分三種：甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭及長頸法蘭。壓緊墊片所需螺栓載荷相對為平衡內(nèi)壓軸向力所需的螺栓載荷為?。ㄓ绕湓诖笠?guī)格直徑螺栓規(guī)格時），因此采用不同墊片時，它們螺栓載荷相差不很大，標準中允許采用相同的螺柱配置并以要求較大螺栓載荷的墊片進行考慮，螺柱材料為 40MnB或 40Cr等，可供匹配墊片包括非金屬墊圈、纏繞墊和金屬包墊。射線檢測 II級合格，超聲波檢測I級合格。纏繞墊分為四種形式：A型（基本型）不帶加強環(huán)，用于榫槽密封面； B型帶內(nèi)加強環(huán)，用于凹凸密封面； C型帶外加強環(huán)，用于平面密封面； D內(nèi)外均有加強環(huán)，用于光滑密封面 管法蘭 ? 國際管法蘭標準主要有兩個體系，即以德國 DIN（包括原蘇聯(lián)）為代表的歐洲管法蘭體系和以美國 ANSI管法蘭為代表的美洲管法蘭體系。公稱直徑范圍： 10~2022mm。對壓力容器檢查孔的要求見 《 容規(guī) 》 不開設(shè)檢查孔壓力容器的條件。通常可以根據(jù)操作需要、壓力、重量大小、安裝位置以及開啟頻繁程度等方面確定人、手孔的類型。壓力容器開孔后，不但削弱器壁強度，而且，在開孔附近形成應(yīng)力集中。② 開孔的形狀、大小及接管壁厚開方孔時應(yīng)力集中系數(shù)最大，橢圓孔次之，開圓孔最小。 容器開孔接管處應(yīng)力集中的特點 在實際上生產(chǎn)中 ， 容器殼體開孔后均需焊上接管或凸緣 ，而接管處的應(yīng)力集中與殼體開小圓孔時的應(yīng)力集中并不相同 。 另外 ， 壓力容器的結(jié)構(gòu)形狀 、 承載狀態(tài)及工作環(huán)境等 ， 對接管處的應(yīng)力集中的影響均較開孔復(fù)雜 。 容器大開孔與小開孔的區(qū)別 不論大開孔還是小開孔 ， 其孔邊的應(yīng)力集中都是存在的 。 當殼體上開孔直徑大于 GB150中的規(guī)定時 ， 其補強結(jié)構(gòu)和計算需作特殊考慮 ， 須提出特殊制造要求 。 但大開孔時 ，除有拉 （ 壓 ） 應(yīng)力外 ， 還有很大的彎曲應(yīng)力 ， 且其應(yīng)力集中范圍超出了開小孔時的局部范圍 ， 在較大范圍內(nèi)破壞了殼體的應(yīng)力狀態(tài) 。 但其衰減迅速 ， 具有明顯的局部性 ， 不會使殼體引起任何顯著變形 ， 故可允許應(yīng)力峰值超過材料的平均屈服應(yīng)力 。 因此 ， 在連接點處將產(chǎn)生相互約束力和彎矩 。開孔直徑越大，接管壁厚越小，應(yīng)力集中系數(shù)越大， 故減小孔徑或增加接管壁厚均可降低應(yīng)力集中系數(shù)。開孔接管處的應(yīng)力集中系數(shù)主要受下列因素影響：① 容器的形狀和應(yīng)力狀態(tài)由于孔周邊的最大應(yīng)力是隨薄膜應(yīng)力的增加而上升的，圓殼的薄膜應(yīng)力是球殼的兩倍，所以圓筒殼的應(yīng)力集中系數(shù)大于球殼。 開孔與開孔補強 為了使壓力容器能正常操作，在筒體和封頭上常設(shè)置如進、出料口，壓力表、溫度計等接口及視鏡、液面計等附件。選用時應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑、設(shè)計溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面、全平面等 5種。 ? 標準 HG205922063597《 鋼制管法蘭、墊片、緊固件 》 中HG2059220614屬于歐洲體系， HG 20615~2063597屬于美洲體系。 ? 對甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭與圓筒或短節(jié)間的連接焊縫應(yīng)進行磁粉或滲透檢測，檢測方法按 JB4730， I級合格。 ? 法蘭的拼接焊縫須經(jīng)百分之百射線或超聲檢測。 ? 甲型平焊法蘭一般采用鋼板制作，由于其最大厚度有限，所以只能適用于低壓情況，為此只宜配用軟墊片，如石棉橡膠板，匹配螺柱、螺母材料可選用 Q235A。 壓力容器法蘭 壓力容器法蘭標準為 JB4701 ~47072022《 壓力容器法蘭 》 。密封面更窄。也不宜壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一般使用在 PN≤。③ 任意式法蘭：指整體性程度介于上述二者間的法蘭。 (3)按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。法蘭分類主要有以下方法： （ 1）按其被連接的部件分為壓力容器法蘭和管法蘭。 ? ⑥ 當容器基礎(chǔ)是鋼筋混凝土時，滑動鞍座底板下面必須安裝基礎(chǔ)墊板。采用三個鞍座時，中間鞍座宜選固定鞍座，兩側(cè)鞍座可選滑動鞍座。 ? 鞍座分固定式（ F）和滑動式（ S）兩種安裝形式。當塔內(nèi)操作溫度很高，塔體與裙座的溫度差引起不均勻熱膨脹，會使裙座與塔底封頭連接焊縫受力情況惡化，此時須對裙座加以保溫。相比而言，搭接焊縫受力情況較差，在一些小塔或受力較小的情況下采用。③ 人孔裙 座上須開設(shè)人孔，以方便檢修；人孔一般為圓形，當截面削弱受到限制或為方便拆卸塔底附件（如接管等），可開長圓孔。 。 腿式支座（ JB/T471392） 圖 A型腿式支座 ? 裙式支座 :適用于高大型或重型立式容器的支承。 ? 支座數(shù)量一般應(yīng)采用三個或四個均布。圖 （ A型）。 支承式支座（ JB/T472492） ? 支承式支座是由數(shù)塊鋼板焊接成（ A型，圖）也可以用鋼管制作（ B型）。對低溫容器的支座，一般要加墊板。耳座的優(yōu)點是簡單、輕便；缺點是對器壁易產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。支座一般分為立式容器支座、臥式容器支座。 所以平蓋封頭的壁厚比同直徑的筒體壁厚大的多 。 :對于軸對稱的錐形封頭大端，當錐殼半頂角α≤30℃ 時，可以采用無折邊結(jié)構(gòu)； α＞ 30℃ 時，應(yīng)采用帶過渡段的折邊結(jié)構(gòu)。否則，應(yīng)在封頭與圓筒間設(shè)置加強段過渡連接。其他碟形封頭的有效厚度應(yīng)不小于 %Di。第一部分是以半徑為 Ri的球面部分，第二部分是以半徑為 Di/2的圓筒形部分，第三部分是連接這兩部分的過渡區(qū)，其曲率半徑為 r,Ri與 r均以內(nèi)表面為基準。 DN/2（ Hh） =2為標準橢圓形封頭。 但半球形封頭深度大 、 制造比較困難 ， 尤其對加工設(shè)備條件較差的中小型設(shè)備制造廠困難更大 。對于用鋼板卷焊的筒體，用筒體的內(nèi)徑作為它的公稱直徑，其系列尺寸有 300、 400、 500、 600… 等，如果筒體是用無縫鋼管制作的，用鋼管的外徑作為筒體的公稱直徑。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高曾多次修定，目前已日臻完善。壓力容器特定的操作條件不僅要求其主體必須滿足要求，而且零部件也應(yīng)符合結(jié)構(gòu)、材料、性能、強度等方面的要求。其典型過程設(shè)備 有換熱器、反應(yīng)器、塔式容器、儲存容器等。 為防止多種失效方式 ， ASMEⅧ 1在材料 、 結(jié)構(gòu) 、 安 全系數(shù)以及制造檢驗等方面進行了限制 ， 組成了一套比較完整 但不夠嚴密科學的設(shè)計方法 ， 使其能在未對各受壓元件進行詳 細應(yīng)力分析的條件下保證多數(shù)壓力容器的安全使用 。 脹接質(zhì)量控制要求 ? 嚴格檢查管端與管板孔內(nèi)表面的尺寸精度、清潔度、硬度、粗糙度，尤其不應(yīng)有縱向或螺旋狀刻痕。 ? 強度脹。 ? 在役產(chǎn)品的材料可能早被淘汰，在長期使用過程中因老化、腐蝕等原因可能造成材料性能質(zhì)量的改變，均會加 大維修、改造的難度。 五 .壓力容器制造、安裝、維修、改造基本知識 3. 耐壓試驗與氣密性試驗 氣壓試驗 ? 氣壓試驗的危險性遠高于液壓，除 P 目的在于熱