【正文】 否則接頭冷卻速度減慢,促使析出鉻的碳化物等不利影響；防止接頭過熱 具體措施是焊接電流比碳鋼時小10％～20％,短弧快速焊,直線運條,減少起弧、收弧次數(shù),盡量避免重復(fù)加熱,強制冷卻焊縫等；焊后熱處理 奧氏體不銹鋼焊接后原則上不進行熱處理,但避免焊接接頭產(chǎn)生脆化和提高耐蝕能力,需要進行固溶處理、消除應(yīng)力處理。鐵素體具有較高的抗凝固裂紋性能，因此在焊縫組織中有適量的鐵素體則有助于增強焊縫金屬的抗裂性，但又不能過高，否則，會降低鋼的低溫韌性，一般要求小于5％。奧氏體鋼在用于低溫工況時，通常要求限制母材的含碳量，因為不銹鋼中如含碳量較多， 焊縫組織在冷卻時易形成CrFeC化合物，不能保持單相奧氏體狀態(tài)。故 由此可得基礎(chǔ)環(huán)厚度的計算式如下 基礎(chǔ)環(huán)的外伸寬度 b=314 ㎜基礎(chǔ)環(huán)也采用16MnR鋼，基礎(chǔ)環(huán)材料許用應(yīng)力=170 ，則 = = ㎜取=28 ㎜為了使塔設(shè)備在各種載荷下不致翻倒，必須安裝足夠數(shù)量和一定直徑的地腳螺栓，借以把塔固定在基礎(chǔ)上。如圖七所示，座體為圓簡，上端與塔體封頭焊接，下端與基礎(chǔ)環(huán)、筋板焊接，有時開有人孔等通道。爆破片和夾持器的接觸面上一般不加密封墊片，故此要求夾持器在該夾緊面上的加工精度必須滿足生產(chǎn)工藝對介質(zhì)密封的要求。 式中 P為工作壓力（最大操作壓力），N； m為墊片系數(shù)m= 則 = =35447N 所需螺栓的總截面積 預(yù)緊時， = 操作時， M39的螺栓其螺紋根徑d=，則實有螺栓總截面積為 A== =7206因A﹥，A﹥，故滿足強度要求。法蘭間置入墊片并壓緊而起到密封作用的接觸面稱為法蘭密封面，密封面型式的選擇又與操作條件、泄漏的后果以及墊片的性質(zhì)有關(guān)。 螺栓預(yù)緊力：預(yù)緊力必須使墊片壓緊以實現(xiàn)初始密封。帶入數(shù)值由上式可得：所以B=286。不另行補強的最小接管壁厚接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚 注 1 鋼材的標準抗拉強度下限值540MPa時，接管與殼體的連接應(yīng)采用全焊透的結(jié)構(gòu)形式。由于容器開孔后，不僅削弱了容器的整體強度，而且還因開孔引起的應(yīng)力集中以及接管和容器壁的連接造成開孔邊緣的局部的高應(yīng)力。筒體的材料為16MnDR鋼能夠符合制造要求，總厚度為=150mm 內(nèi)容器封頭的設(shè)計 封頭是容器的重要組成部分，根據(jù)不同的工藝用途和制造條件，封頭有以下幾種形式：凸形（包括半球形、橢圓形、碟形）、圓錐形、平板等。壓力容器的斷裂事故，大都為脆性斷裂，而絕大多數(shù)脆性斷裂都是在低溫條件下發(fā)生的。角,拉桿的端點支承面為球形鉸鏈，以保證安裝時對接方便。 高壓容器的結(jié)構(gòu)型式是決定容器受力狀態(tài)、制造工藝和使用安全性的一個關(guān)鍵性因素。而70年代以來，由于單機大型化生產(chǎn)的發(fā)展更快，直徑已達2800～3600mm，長20m以上，重300～400t加氫反應(yīng)器也是如此，厚度達280mm，重約l000t從各方面的技術(shù)應(yīng)用中表明，高壓容器在現(xiàn)代石油化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用是必不可少，而且是得到迅速發(fā)展的一個領(lǐng)域。這樣，一方面可以及早發(fā)現(xiàn)缺陷，保證制造質(zhì)量。情況比較復(fù)雜。乙烯氣體在超過100MPa的超高壓條件下進行聚合反應(yīng)等，都是利用高壓條件手化學(xué)平衡向有利于合成產(chǎn)品的方向進行這一原理，它可以提高化學(xué)反應(yīng)速度，并大大減小了反應(yīng)設(shè)備的容積。繪制裝配圖以及零件圖。在進行高壓容器結(jié)構(gòu)設(shè)計時，高壓容器必須進行開孔接管，而開孔接管區(qū)的應(yīng)力狀況非常復(fù)雜，勢必在開孔附近造成應(yīng)力集中；另一方面接管使接管區(qū)成為總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)而產(chǎn)生邊緣應(yīng)力；同時接管與殼體是通過焊縫連接在一起，焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸如焊縫高度、過渡圓角等會形成局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)，形成局部不連續(xù)應(yīng)力。但提高容器最大工作壓力并不是一個無止境的目標。很多企業(yè)都在進行該類氣瓶的開發(fā)、生產(chǎn)工作, 有較高水平。20～30年代的氨合成塔內(nèi)徑一般為700～800mm，重30t左右。 高壓容器的設(shè)計理論與制造技術(shù)起源于軍事工業(yè)中的炮筒。于同年12 月2 日正式交付使用。 承壓設(shè)備的最新發(fā)展趨勢大型化在高新技術(shù)中的應(yīng)用越來越廣，標準全球化，防止突發(fā)爆炸事故對高壓容器提出更高的要求，安全可靠性要求越來越高。扁平繞帶式壓力容器是我國的具有長遠發(fā)展前景的一種高壓容器，扁平繞帶高壓容器，國內(nèi)自1965年研制以來，己成功地得到應(yīng)用。進行詳細計算，對主要零部件進行強度校核。合成甲醇工業(yè)中的高壓設(shè)備壓力為15 30MPa。 在設(shè)計壓力容器時，對高壓容器進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的和意義就是：保證高壓容器的安全性和經(jīng)濟性。良好的耐腐蝕性是指材料耐操作介質(zhì)腐蝕的程度，除了不應(yīng)直接影響設(shè)備使用壽命外，同時還不應(yīng)影響產(chǎn)品質(zhì)量。20～30年代的氨合成塔內(nèi)徑一般為700～800mm，重30t左右。內(nèi)外容器之間采用具有良好絕熱性能的多層絕熱結(jié)構(gòu)。內(nèi)容器因低溫條件下工作用奧氏體不銹鋼制造，外容器用16MnR制造。英國為0℃。該高壓容器內(nèi)筒采用鋼板卷制而成，在其筒體上大都存在多道深而厚的環(huán)焊縫，故而對焊接技術(shù)要求非常高。外容器結(jié)構(gòu)示意圖 保溫層厚度及質(zhì)量計算真空粉末絕熱層厚度為170㎜ , 內(nèi)、外徑分別為= 2028㎜和= 2400㎜；外容器壁厚為16㎜ , 內(nèi)、外徑分別為= 2400㎜和= 2432㎜。外容器抽真空接管、爆破膜接管及與夾套連接管線選用20MnG材料，抽真空接管、爆破膜接管選用公稱外徑為89 mm、壁厚為4 .5mm的無縫鋼管即可；夾套連接管線選用稱外徑為57mm、 mm的無縫鋼管。綜合以上各種補強方法結(jié)合本設(shè)計中實際情況選擇厚壁管補強，下面運用等面積補強法對內(nèi)容器加壓進氣接管開孔進行補強設(shè)計。墊片的材料有非金屬和金屬兩大類，非金屬中用得最多的是石棉、橡膠、合成樹脂等，與金屬墊片相比，耐溫度和壓力的性能較差，但耐蝕性及柔軟性比金屬為優(yōu)，故適用于中、低壓和常、中溫設(shè)備與管法蘭密封。管法蘭用于管道之間或設(shè)備上的接管與管帶的連接。=.。但爆破片也存在只能使用一次缺點，且一旦破裂．將有近90％的介質(zhì)泄出，經(jīng)濟上損失巨大，因此，在管理上要求需定期更換爆破膜片。設(shè)6根拉桿受力均等，則根據(jù)力平衡條件，可得單根拉桿的承載力F為：由 6Fcos45176。c、基礎(chǔ)環(huán)的厚度設(shè)計基礎(chǔ)上的最大壓應(yīng)力值作為工程上的近似計算，可以認為是作用在基礎(chǔ)環(huán)底面上的均勻裁荷。 對高壓深冷容器的焊接加工性分析 焊接性分析由于所實際的容器重要部分是內(nèi)容器,而內(nèi)容器所選用的材料為奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9，奧氏體不銹鋼具有面心立方晶體結(jié)構(gòu),其低溫塑韌性很好,因此焊接冷裂紋傾向很小。熔合線處的焊縫金屬是從熔融的母材晶粒上開始生長的，因此母材原始晶粒越細，最終獲得的焊縫晶粒也越細。需要注意的是，在坡口加工過程中，應(yīng)盡量避免坡口加工面產(chǎn)生加工硬化，這將導(dǎo)致奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變，給后來的焊接工作埋下隱患。 [J]. 新疆機械工程學(xué)會論文, 2006.[5] 朱國輝，黃載生，、強度與安全特性分析 [J]. 浙江大學(xué)化機教研室.[6] 陳志平,朱國輝. 液氫高壓容器的傳熱分析和蒸發(fā)率計算[J]. 低溫工程, 2001年第6期.[7] [P].1993年6月2日.[8] 李曉清，劉志穎，[P]. 2005年第22卷第7期.[9] [J]. 森林工程，2008你年第18卷第5期.[10] 劉衛(wèi)平,周嵐, [J]. 化工裝備技術(shù)，2005年第3期.[11] 段瑞. 低溫壓力容器支座材料選用[J]. 石油化工設(shè)備, 2001年第30卷第6期[12] 董振龍. 低溫容器設(shè)計應(yīng)注意的問題 [J].壓力容器，1990年第7卷第8期.[13] 任鳳儀，韓玉祥，陶本艷. 低溫容器設(shè)計注意事項及壁溫的確定 [J]. 化學(xué)工程師,1992年 第4期.[14] 安金鎖， [J]. 應(yīng)用能源技術(shù)，1997年其1期. 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Rudolph 通常使用堿性焊材，一方面可以降低焊縫金屬的含氫量，另一方面堿性焊材通常要比鈦型藥皮能更好的阻止N侵入，還可以獲得低氧、低夾雜物的密度，凈化焊縫金屬。P能顯著降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性。裙座與外容器的連接采用焊接，焊接接頭可采用對接形式和搭接形式。 圓筒形裙座由于裙座不與介質(zhì)直接接觸，也不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因此可不受壓力容器用材所限制，可以選用較經(jīng)濟的非受壓元件碳素鋼材料，但由于裙座對整個容器而言是個至關(guān)重要的元件，支撐整個容器，如它的破壞直接影響容器的正常適用，并且裙座所耗費材料對整個容器而言不多，提高它的用材要求，在經(jīng)濟上不會造成太多的費用。夾持器和爆破片間的密封是靠法蘭螺栓壓緊的，在法蘭密封面上仍覆上墊片，形成法蘭夾持器螺栓墊片密封系統(tǒng)。壓力容器的超壓泄放裝置中除爆破片裝置外，還有安全閥，它與安全閥相比，有如下的特點。公稱通徑DN連接尺寸密封面法蘭厚度C法蘭頸部直徑兩法蘭間距近似值螺栓法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔徑L數(shù)量n螺栓規(guī)格Th槽號dminPEFRmax803058M33R321333100355428M39R381654 所選型號管法蘭各參數(shù)由于法蘭與低溫氨氣接觸，根據(jù)標準JB 4727選用16MnD鍛鋼。另外預(yù)緊力應(yīng)盡可能均勻的作用帶墊片上。5附件設(shè)計考慮到生產(chǎn)工藝上的要求和制造、運輸和安裝檢修時的需要，化工設(shè)備和管道、零部件間常采用可拆卸的法蘭聯(lián)接方式，石油化工中法蘭的用量是相當大的。補強圈補強是將補強圈貼焊在殼體與接管連接處，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但補強圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時，兩者存在熱膨脹差，因而設(shè)補強局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；另外，補強圈與殼體采用塔接連接，難以與殼體形成整體，所以抗疲勞性能差。又由于材質(zhì)和制造缺陷等各種因素的綜合作用，開孔接管附近就成為壓力容器的破壞源——主要疲勞破壞和脆性裂口。有時為了焊接方便，也可以與筒體等厚。第7頁（共41頁）結(jié)束語由于容器使用的工作環(huán)境為深冷溫度，隨著溫度降低，鋼材由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，易發(fā)生低溫脆裂，決定材料需有好的塑性、高韌性和焊接加工性能好，所以低溫韌性是低溫容器選材的重要指標；其工作介質(zhì)是液氨確定材料要有高的抗蝕性能。 2 材料選用原則選擇高壓容器用材常需遵循下述原則:（1）使用安全，具有良好的綜合機械性能，即強度高，塑性和抗斷裂性好，以及有較低的冷脆傾向，缺口和時效敏感性。所以為保證容器安全，需在開孔區(qū)進行適當?shù)难a強處理。目前在工礦企業(yè)使用的壓力容器中，低溫壓力容器占有一定的比重。同時必須使設(shè)計符合技術(shù)條件的各種要求。另外，由于壓力容器大型化的發(fā)展趨勢，容器的直徑、壁厚、質(zhì)量越來越大。如要設(shè)計一臺10m3的液氫容器，內(nèi)容器材料應(yīng)選奧氏體不銹鋼,當筒體內(nèi)徑為1500 mm時，要求設(shè)計壁厚達250 mm以上，要采用如此厚的不銹鋼板卷焊技術(shù)來制造，不僅制造困難，造價昂貴,其使用安全性亦不足。2011年12月1日～10日：初步完成設(shè)計說明書主體部分2011年12月10日～30日：圖紙繪制2012年1月1日～5日：資料檢查2012年2月20日～4月15日：修訂設(shè)計說明書2012年4月16日～4月30日：修改并完善設(shè)計圖（總裝配圖、零件工作圖）2012年5月7日～5月20日：撰寫并打印設(shè)計說明書，準備答辯指導(dǎo)教師審查意見中外文摘要32Mpa高壓容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)力分析 學(xué) 生：xxxxxxx 指導(dǎo)老師：xxxxxxx [摘要] 本文介紹了高壓容器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對高壓容器的