压力容器基础设计
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目录
CONTENTS
01
概述
02
设计原理
03
材料选择
04
结构设计
05
制造工艺
06
检验与维护
01
概述
定义
压力容器是一种能够承受内部或外部压力，并具有一定容积的密闭设备。
分类标准
按照设计压力、容积、介质性质等因素进行分类，如低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器等。
定义与分类标准
如核电站反应堆、压力容器等重要设备。
能源工业
用于储存压缩空气、液氨、液氨等工业气体。
轻工、纺织及食品工业
01
02
03
04
用于储存和运输各种气体、液体和液化气体等介质。
石油、化工及化学工业
如高压氧舱、灭菌器等医疗设备。
医疗卫生领域
典型应用领域
是压力容器的主要承压部分，通常由钢板或合金钢制成。
壳体
基本组成结构
用于封闭壳体，通常采用椭圆形、球形或锥形结构。
封头
用于连接壳体和其他部件，并保证密封性能。
法兰与密封元件
用于支撑和吊装容器，通常采用焊接或螺栓连接方式。
支座与吊耳
02
设计原理
包括压力容器的几何尺寸、工作压力、温度、材料特性等，这些参数决定了压力容器的整体性能和安全性。
设计参数
对压力容器的实际工作环境进行分析，包括压力、温度、介质特性等，以确定合理的设计参数和选材。
工况分析
设计参数与工况分析
法规要求
压力容器的设计、制造、检验等必须遵循相关的法规和规范，如《压力容器安全技术监察规程》等。
标准体系
压力容器的设计还需符合一系列国家或行业标准，如GB150《压力容器》、JB4732《钢制压力容器》等，以确保其安全性和可靠性。
法规与标准体系
载荷与强度计算
强度校核
根据计算出的载荷，对压力容器的各个部件进行强度校核，确保其满足安全要求。
载荷计算
根据压力容器的实际工况，计算其承受的各种载荷，包括压力载荷、温度载荷、风载荷等。
03
材料选择
强度
材料在承受压力时，必须具有足够的强度以防止塑性变形和破裂。
韧性
材料需要具有良好的韧性，以防止在低温或高应力条件下发生脆性断裂。
耐腐蚀性
材料必须能够抵抗压力容器内部介质的腐蚀，以确保长期安全运行。
加工性
材料应具有良好的加工性能，便于制成压力容器的各种形状和尺寸。
材料性能要求
在碳钢基础上添加少量合金元素，提高了强度和耐腐蚀性。
低合金钢
具有优异的耐腐蚀性和韧性，适用于多种腐蚀性介质。
不锈钢
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02
03
04
成本低，强度高，易于加工和焊接，但耐腐蚀性较差。
碳钢
如铝、钛等，具有特定的耐腐蚀性和轻质性。
有色金属及其合金
常用金属材料类型
根据介质特性选择材料
根据容器内介质的成分、浓度、温度等特性，选择具有相应耐腐蚀性的材料。
考虑材料耐蚀性与强度的匹配
不仅要保证材料在腐蚀环境中的稳定性，还要满足强度要求。
注意材料的加工和焊接性能
选择的材料应易于加工和焊接，以适应制造过程的需要。
考虑经济性
在满足上述性能要求的前提下，选择成本较低的材料。
耐腐蚀选材原则
04
结构设计
常见壳体结构形式
三层结构
由内至外分别为内壳层、绝热层和外保护层。
圆筒形结构
三角形结构
具有均匀壁厚、承载能力强等特点。
适用于小型设备，具有较高的结构强度。
1
2
3
椭圆形封头
在壳体开孔周围进行补强，以提高开孔部位的承压能力。
开孔补强
补强圈结构
常用的补强方式，可增加开孔周围的强度。
能够承受较高的压力，广泛应用于中高压容器。
封头与开孔补强设计
支撑装置优化方法
根据容器类型和支撑要求，选择合适的支座类型。
支座类型选择
合理布置支座位置，使容器受力均匀。
支座位置布置
加强支撑结构的刚性和稳定性，确保容器安全运行。
支撑结构设计
05
制造工艺
压力容器成型
采用压制、旋压、卷板、弯曲等方法，使金属板料成为所需形状的容器。
封头成型
采用冲压、旋压、胀形等工艺，使封头达到设计要求的曲面形状。
成型温度控制
对于某些材料，需在一定温度范围内进行成型，以避免材料开裂或过度变形。
成型后的检测
成型后需进行表面质量检查和无损检测，以确保容器结构符合要求。
成型工艺技术要点
焊接质量控制标准
焊接材料选择
根据母材的成分和性能，选择合适的焊接材料，以保证焊缝的强度、韧性和耐腐蚀性。
焊接工艺评定
进行焊接工艺评定，验证焊接接头是否满足强度、韧性、耐腐蚀性等要求。
焊接过程控制
对焊接环境、焊接参数、焊接顺序等进行严格控制，以保证焊接质量。
焊缝检测与评定
焊缝需进行外观检查、无损检测、力学性能试验等，以确保焊缝质量符合标准。
消除焊接残余应力、提高材料韧性、改善组织性能等。
根据材料种类和容器用途，选择合适的热处理方法，如退火、正火、淬火等。
确保热处理温度达到规定范围，并保持一定时间，以达到预期效果。
热处理后需进行硬度测试、组织检查等，以确保热处理效果符合要求。