化工機械高壓容器筒體的制造分析

趙夏

摘 ?要：當(dāng)前，無論是聚乙烯反應(yīng)器堯氫裂化反應(yīng)器還是其他化工機械，與高壓容器間都存在著十分緊密的聯(lián)系，對擁有厚壁和大體積的重型化工機械而言，不低于員園醞孕葬的操作壓力，使壁厚的選擇變得十分重要用來制造高壓容器筒體的方法，因此而得到了多元化的發(fā)展，文章以熱套式堯整體鍛造等方法為主要內(nèi)容展開了系統(tǒng)堯深入的探究，具有一定的現(xiàn)實意義.

關(guān)鍵詞：化工機械;高壓容器;筒體制造

引言

我國工業(yè)化進程不斷深化，高壓容器作為工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要機械設(shè)備，在提高化工生產(chǎn)質(zhì)量和效率等方面發(fā)揮著積極作用。在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展影響下，機械設(shè)備制造領(lǐng)域也獲得前所未有的發(fā)展機遇，其中高壓容器作為一種關(guān)鍵設(shè)備，在化工、煉油等多個領(lǐng)域得到了廣泛推廣和應(yīng)用，且其種類較多，如甲醇合成塔、聚乙烯反應(yīng)器等，在實踐中，其操作壓力高達10MPa以上，通常是大而壁厚的重型設(shè)備，對制造質(zhì)量要求較高。因此加強對化工機械高壓容器筒體制造的研究具有現(xiàn)實意義，能夠幫助我們更為深入的了解和掌握該項制造工藝。隨著技術(shù)快速發(fā)展，對于化工機械高壓容器筒體的制造工藝也獲得了長足發(fā)展，并呈現(xiàn)出多元發(fā)展趨勢。

1高壓容器筒體可靠性探究

通過對高壓容器筒體在設(shè)計過程中需要應(yīng)用到的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進行研究能夠看出，厚度因素是需要重點考慮的部分.例如結(jié)合實際需求對厚度堯厚度附加量進行計算.厚度計算是指根據(jù)公式對壓力進行計算，從而獲得的厚度曰厚度附加量是指鋼材腐蝕裕量以及厚度負(fù)偏差.隨著社會的發(fā)展，無論是過程裝備還是原材料的制備技術(shù)，與過去相比都變得越來越完善，基于材料力學(xué)性能對容器的可靠性進行設(shè)計的作用，為人們所熟知咱員暫研究結(jié)果表明，以彈性失效對應(yīng)的中徑公式為依據(jù)，計算筒體機械并確定筒壁厚度，能夠在很大程度上提升高壓容器筒體的可靠性，筒體往往通過斷裂或屈服的方式，對自身所承受壓力加以表現(xiàn)，對設(shè)備制造而言，可接受失效概率的范圍是10-5，這一數(shù)值對筒體制造具有十分重要的作用，應(yīng)引起足夠的重視.

2化工機械高壓容器筒體制造策略的實施

化工、煉油等產(chǎn)業(yè)各具特色，對設(shè)備要求也存在天壤之別，對此筆者將針對不同類型容器筒體闡述具體制造過程。

2.1單層卷焊式

就厚度方向而言，筒體壁厚主要是由單一整體材料構(gòu)成，以此來避免介質(zhì)對其內(nèi)部產(chǎn)生的腐蝕性。就制造工藝而言，單層圓筒體可以單層卷焊式、整體鍛造式等多種類型。其中第一種作為使用較為廣泛的一種筒體型式，在制作中，主要是利用鋼板在大型卷板機上卷成圓筒，然后將縱向縫隙進行焊接處理后形成筒節(jié)，并與封頭或者端部法蘭組裝、焊接處理后形成容器。單層卷焊式高壓容器的制造與中低壓容器存在相似之處，上文已經(jīng)提到了其制作過程。但是單層卷焊式高壓容器整體厚度較大，在很大程度上提升了筒體的承壓能力，且當(dāng)前常用的材料為高強度低合金鋼，當(dāng)中蘊含的合金成分具有較強的裂紋敏感性特點，對此對焊接工藝要求較高，高超的焊接工藝能夠提高設(shè)備制造質(zhì)量。

2.2整體鍛造式

整體鍛造式結(jié)構(gòu)起源較早，具有較為深厚的應(yīng)用基礎(chǔ)，在具體應(yīng)用過程中，需要將筒體與法蘭整合到一起，或者采用螺紋將二者連接，由于不需要焊接技術(shù)，因此整個筒體不存在焊縫，節(jié)省了一道制造工序。分段焊接是焊接技術(shù)出現(xiàn)后的產(chǎn)物，利用焊接技術(shù)能夠預(yù)先制成鍛焊式筒體。由于整體鍛造制造工藝的特殊性，能夠更好地滿足高壓等容器需求，以此來滿足生產(chǎn)需求。筒體制造時，應(yīng)對鋼坯進行穿孔處理，并進行加熱處理，當(dāng)達到一定溫度時，將一個芯軸穿入其中，而后在水壓機上按照需求鍛造相應(yīng)的筒體，最后進行內(nèi)、外壁機械加工，容器頂部與底部需要與筒體一起鍛造而成。或者采取機械手段實現(xiàn)對鍛件的加工和處理。該類具有強度高等優(yōu)勢，究其根本在于鋼錠中存在缺陷的位置已經(jīng)被切割掉，提高了組織整體密實性。

2.3多層包扎式

現(xiàn)階段，多層包扎式高壓容器應(yīng)用范圍較廣，該類容器主要是選擇厚度在12mm～25mm的優(yōu)質(zhì)鋼板進行卷焊處理后，并借助射線檢測及機械加工對焊縫進行相應(yīng)的處理，然后將預(yù)先制成的厚度為6mm～12mm的瓦片覆蓋到內(nèi)筒上，最后通過鋼絲點焊增強筒體穩(wěn)固性，按照設(shè)計要求控制厚度，并進行細致化處理，對筒節(jié)包扎處理后，才借助相應(yīng)的工具進行機械化加工，最終完成整個容器的制造。

2.4繞帶式

繞帶式高壓容器筒體是在內(nèi)筒外面以一定的預(yù)緊力纏繞數(shù)層鋼帶而制成。一般情況下，鋼帶主要包括兩種形式，一種是槽型鋼帶;另一種是普通的扁平鋼帶。具體制造工藝如下。一方面，槽型方面。內(nèi)筒厚度占據(jù)總厚度的25%。，經(jīng)過試驗檢測之后，應(yīng)在其外表加工出三處螺紋槽，為后續(xù)制造做好鋪墊，同時提高凹槽與凸槽的咬合度，形成最佳螺旋形結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，較為常用的鋼帶尺寸為79mm×8mm，且選擇厚度為12mm～25mm的優(yōu)質(zhì)鋼板制造而成。使用這種鋼帶，能夠顯著提升鋼帶與內(nèi)筒之間的嚙合度，增強筒體使用性能，適應(yīng)更高壓力環(huán)境的工作，同時促使繞帶層具有更強的軸向力。另一方面，扁平方面。這種結(jié)構(gòu)主要是在原有內(nèi)筒基礎(chǔ)上，繞上數(shù)層扁平鋼帶制作而成。一般來說，內(nèi)筒主要采用16mm～25mm厚度的低合金鋼板，并借助卷焊技術(shù)，對鋼板進行焊接，促使其形成筒狀，并將不同的筒節(jié)連接到一起。內(nèi)筒厚度同樣控制在總厚度的25%，筒節(jié)的縱向縫隙應(yīng)進行錯開，且將縫隙之間的距離保持在200mm以上。環(huán)焊縫處理之初，應(yīng)進行預(yù)熱處理，當(dāng)內(nèi)筒焊接完成后，再采用砂輪將焊接位置進行抹平處理，提高機械設(shè)備制造質(zhì)量，最終將其與封頭連接到一起，經(jīng)過無損檢查后，纏繞上鋼帶，然后投入到使用當(dāng)中。

2.5繞板式

繞板式容器是一種多層容器的具體類型，主要是由薄鋼板繞卷后形成的筒節(jié)。繞板式容器是在原有筒體基礎(chǔ)上發(fā)展而來，促使其具備多層包扎容器的多種特點，如制造難度低、安全性高等。加之筒節(jié)是預(yù)先燒制而成，與多層包扎容器比較來看，焊接工作量減少了、且能夠顯著提升生產(chǎn)效率及質(zhì)量。這種筒體由內(nèi)筒、繞板及外筒3個部分構(gòu)成，由內(nèi)向外厚度呈現(xiàn)遞減趨勢，最終形成符合要求的筒體。

2.6熱套式

將鋼板進行捲制、且將兩層及其以上的圓筒與加熱后的外筒套合到一起就是熱套式制造過程。由于加熱處理后，能夠省筒節(jié)剩余盈應(yīng)力，成為大型設(shè)備制造的關(guān)鍵。熱套式高壓容器需要的后壁主要是結(jié)合具體需求，并將其分為相近的圓筒，然后將外層筒加熱處理后，最終形成筒體。上述制造工藝是目前化工機械高壓容器筒體制造的主要工藝，在實踐中取得了顯著成效，可以結(jié)合實際要求，選擇合適的制造工藝提供筒體制造水平。

結(jié)語

綜上所述，作為高壓容器不可或缺的組成部分，筒體質(zhì)量和制造效率對工業(yè)部門的生產(chǎn)效果具有直接影響，正因如此，在筒體制造的過程中，應(yīng)根據(jù)實際需求確定制造方法，在充分考慮制造所涉及壓力和溫度等因素的基礎(chǔ)上，通過開展可靠性試驗的方式，保證制造工藝的提升和制造成本的降低，這對于推動煉油堯化工領(lǐng)域的發(fā)展而言，具有十分重要的作用，同時也為容器筒體制造進一步發(fā)展提供參考和借鑒。

參考文獻

[1] ?李秀美，阮彩添，張慎顏.基于EN13445直接法的深海外壓容器穩(wěn)定性研究和影響因素分析[J].壓力容器，2015（2）：21-26，80.

[2] ?韓明軒，劉絲嘉.化工機械高壓容器筒體的制造探索[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014（5）：84.

[3] ?魏春華，劉賢信，鐘思嘉.大容積全多層高壓儲氫容器封頭和筒體連接結(jié)構(gòu)強度研究[J].壓力容器，2012（11）：1-6.