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鍋爐壓力容器安全講座(6)——受壓元件

2005-05-20   來源:安全文化網    熱度:   收藏   發表評論 0

    鍋爐壓力容器中按幾何形狀劃分的基本承壓單元稱為受壓元件。常見受壓元件多是軸對稱殼體結構,主要是球殼、圓筒殼及與其相配的各種形式的封頭。

     一、球殼

    球形容器的本體是球殼即中空薄壁球。球形容器的直徑一般都比較大,難以整體或半整體壓制成形,大多是由許多塊預先壓制成形的球面板組焊而成。

    球殼適宜于承壓,在內壓力和壁厚相同的情況下,球形殼體的應力是圓筒形殼體的1/2。如果容器的直徑、制造材料和工作壓力相同,球形容器所需要的壁厚也為圓筒的1/2。從表面積來看,球形殼體的表面積比容積相同的圓筒形殼體小10%~30%。表面積小,壁厚較薄,因而制造同容積的容器,球形容器要比圓筒形容器節省板材約30%~40%。所以球形容器最適宜作儲存容器,目前大型液化氣體儲罐多采用球形。此外,有些用蒸氣直接加熱的容器,為了減少熱損失,有時也采用球體,如造紙工業中用于蒸煮紙漿的蒸球。

    球形容器制造比較困難,工時成本較高,而且作為反應或傳熱、傳質用容器,不便于在內部安裝工藝附件裝置和內部介質的流動。

    半球殼或球缺可用作圓筒殼的封頭。

    二、圓筒殼

    圓筒是使用得最普遍的一種承壓結構。圓筒形容器比球形容器易于制造,便于在內部裝設工藝附件及內部介質的流動,因此廣泛用作鍋爐部件及反應、換熱和分離容器。圓筒形容器由一個圓筒殼體和兩端的封頭(端蓋)組成。

    1.薄壁圓筒殼 薄壁圓筒殼外徑與內徑之比一般不大于1.2,多應用于中、低壓鍋爐及容器。薄壁圓筒除了直徑較小者可以采用無縫鋼管外,一般用鋼板卷成圓筒后焊接而成。圓筒殼承壓后應力分布比較均勻。由于圓筒殼的周向(環向)應力是軸向應力的兩倍,所以制造圓筒殼體時一般將縱焊縫減至最少。

    2.厚壁圓筒殼 其外徑與內徑之比一般大于1.2。按結構可分為單層筒體、多層板筒體和繞帶式筒體等種。

    三、與圓筒殼相配的封頭

    鍋爐壓力容器的封頭或端蓋按形式可分為凸形封頭、錐形封頭和平板封頭幾種。

    1.凸形封頭 包括半球形封頭、碟形封頭、橢球形封頭和無折邊球形封頭等種。

    半球形封頭是一空心半球體,加工制造比較困難,只有壓力較高、直徑較大或有其他特殊需要的圓筒容器才采用半球形封頭。

    碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭,形狀如碟,中央是部分球面,與筒體連接部分是一定高度的圓筒殼體(直邊),球面體與圓筒殼體間由過渡弧(折邊)連接。由于結構不連續,碟形封頭現大都被橢球形封頭所取代。

    橢球形封頭由以短軸為回轉軸的半橢球殼和圓筒殼體組成。標準橢球封頭的長短軸之比為2,在中、低壓鍋爐及容器中應用最為普遍。

    無折邊球形封頭是深度很小的球冠。它與圓筒體連接處結構不連續,存在很高的局部應力,只應用于直徑較小、壓力很低的容器。

    2.錐形封頭 錐形封頭分無折邊錐形封頭和帶折邊錐形封頭兩種。無折邊錐形封頭與筒體直接連接,結構形狀不連續,在連接處附近產生較大的局部應力,該結構形式只應用于直徑小、壓力較低的容器,且要求半頂角α≤30°,多采用局部加強結構。帶折邊錐形封頭由圓錐殼體、過渡圓弧和圓筒殼體組成,半頂角α有30°和45°兩種。

    3.平封頭 圓形平板結構簡單,制造方便,便承壓后受力狀況很差。除用作小直徑的鍋爐集箱端蓋外,常在低壓鍋爐、容器中用作人孔和手孔蓋板。


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