压力容器结构

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耳式支座

耳式支座分为不带垫板式和带垫板式，前者用于一般立 式设备，后者用于带保温的立式设备。 支座与筒体连接处是否加垫板，一般应根据容器材料与 支座连接处的强度或刚度决定。
对低温容器的支座，一般要加垫板。对于不锈钢制设备，当 用碳钢制作支座时，也需在支座与筒连接处加垫板。 若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在 器壁上。


高压／超高压容器的筒体结构
1、整体结构:为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚 度（不包括为防腐而设臵的衬层），由一整块连续钢制成 的结构。 主要形式 a)整体锻造：锻造的筒和筒之间用法兰或螺纹连接。主要 用于超高压设备。
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整体锻造
水晶釜
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b)单层卷焊： c)锻焊结构：总结了整体锻造和单层卷焊容器的优点，进行 了有机的结合。质量 好，适用于重要场合，如核工业、加 氢反应器等。

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压力容器零部件
（4）球冠形封头——球冠形封头可用作 端封头，也可以用作容器中两独立受 压室的中间封头，由于封头为一球面 且无过渡区，在连接边缘有较大边缘 应力，要求封头与筒体联接处的T形 接头采用全焊透结构。 任何情况下，与球罐型封头连接 的圆筒厚度应不小于封头厚度。否则， 应在两者之间设加强段过渡连接。加 强段的厚度应与封头等厚。 （5）平盖——弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下， 平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的20～30倍。 但结构简单，制造方便。压力容器上的人孔 、手孔，或者直 径较小的高压容器，一般采用平盖。
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压力容器结构概述
压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封头 （又称端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封 元件、安全附件等组成。它们统称为过程设备零 部件，这些零部件大都有标准。 其典型过程设备有换热器、反应器、分离容 器、储存容器等。
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固定管板式换热器
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浮头式换热器
1－管箱 2－垫圈 3－螺栓 4－螺母 5－筒体 6－管束 7－法兰 8－右管箱 9－浮头盖 10－垫圈孔 11－鞍座

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压力容器零部件
3. 支座 支座是用来支承容器重量和用来固定容器的位臵。支座 一般分为立式容器支座、卧式容器支座。 立式容器支座分为耳式支座、支承式支座、腿式支座 和裙式支座。卧式容器多使用鞍式支座。
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耳式支座（JB/T4725-92）
耳式支座，一般由两块筋板及一块底板焊接而成。耳座 的优点是简单、轻便；缺点是对器壁易产生较大的局部应力。 耳座适用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器。 支座数量一般应采用四个均布，容器直径小于等于700mm时, 支座数量允许采用2个。
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主要受压元件
压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法 兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰； 球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以 上的主螺栓及公称直径大于250mm的接管和管法 兰均作为主要受压元件。
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压力容器的典型结构和特点


低、中压压力容器的筒体结构
１、圆筒形的筒体结构形式 ２、球形容器
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（3）碟形封头——碟形封头又称带折边的球形封头。它 由几何形状不同的三个部分组成：第一部分是以半径为Ri 的球面部分，第二部分是以半径为Di/2的圆筒形部分，第 三部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半径为r。 在碟形壳体边缘为周向压应力，为了使这部分壳体不致于 失稳，GB150-1998中规定对于Ri=0.9Di、r=0.17Di的碟形 封头（原标准碟形封头），其有效厚度应不小于封头内直 径的0.15%。其他碟形封头的有效厚度应不小于0.30%Di。
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压力容器零部件
1. 筒体 圆柱形筒体是压力容器主要形式，制造容易、安装 内件方便、而且承压能力较好，因此应用最广。圆筒 形容器又可以分为立式容器和卧式容器。 由于容器的筒体不但存在与容器封头、法兰相配的 问题，而且卧式容器的支座标准也是按照容器的公称 直径系列制定的，所以不但管子有公称直径，筒体也 制定了公称直径系列。 对于用钢板卷焊的筒体，用筒体的内径作为它的公

c)绕板结构：是日本人发明的。自动化程度很高，先做 内筒再用另一筒体搭接。虽然角焊缝受力不好、不好焊 接且不易检测，但进行承压爆破试验效果很好。目前我 国由于冶金能力有限，板长和宽度不太适合，所以采用 较少
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d)钢板对钢带：中国人的发明，ASME已承认其可靠性。 内筒单层卷焊，外层缠绕。钢带在缠绕时分左右两个方 向，同时旋转方向相反。但缠绕后由于中间紧两端松， 所以在承压能力上会低10％。在小化肥生产装臵中有一 些应用




为改善容器的受力情况，将支座垫板四角倒圆；并在垫 板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放。
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支承式支座



ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
支承式支座是由数块钢板焊接成（A型），也可以用钢管制 作（B型）。 支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器： ① 公称直径DN800~4000mm； ② 圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5； ③ 容器总高度H0≤10m。 支承式支座多用于距基础面较近的具有椭圆形或碟形封头的 立式容器。一般为3个或4个均布。
称直径，其系列尺寸有300、400、500、600…等，如
果筒体是用无缝钢管制作的，用钢管的外径作为筒体 的公称直径。
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压力容器零部件
2. 封头
压力容器封头，常见的形式有凸形封头（包括半球形 封头、椭圆形封头，碟形封头、球冠形封头）、锥形封头、 变径段、平盖等 。
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（1）球形封头——半球形封头由球壳的一半作成。与其他 形状的封头相比，封头壳壁在压力作用下产生的应力最小， 因此它所需要的壁厚最薄，用材节省。但半球形封头深度 大、制造比较困难，尤其对加工设备条件较差的中小型设 备制造厂困难更大。而对于大直径（Di＞3m）的半球形 封头可用数块钢板在大型水压机成型后拼焊而成。半球形 封头还用于高压容器上代替平封头，以节省钢材。
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（5）锥形封头——锥形封头实际上 是一段锥形圆筒体。锥形封头可以与 容器的圆筒体直接焊接，称为无折边 的锥形封头；也可以用过渡圆弧部分 （俗称折边）与圆筒体焊接连接。称 带折边锥形封头。 对于轴对称的锥形封头大端，当锥壳 半顶角α≤30℃时，可以采用无折边结 构；α＞30℃时，应采用带过渡段的 折边结构。对于锥形封头小端，当锥 壳半顶角α≤45℃时，可以采用无折边 结构；α＞45℃时，应采用带过渡段 的折边结构。
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腿式支座





支座数量一般应采用三个或四个均布。标准考虑了支腿与 圆筒连接处局部应力问题,分为带垫板和不带垫板。 符合下列情况之一，应设臵垫板： ① 用合金制的容器壳体； ② 容器壳体有热处理要求； ③ 与支腿连接处的圆筒有效厚度小于JB/T4712-92表4给出 的最小厚度； 垫板材料一般与容器壳体材料相同。
压力容器结构
压力容器定义
《特种设备安全监察条例》定义：

压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的 密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于 0.1MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa· L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者 等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛 装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压)，且压力 与容积的乘积大于或者等于1.0Mpa· L的气体、液化气 体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。
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固定式容器、移动式容器：目前，固定式压力容器和移动 式压力容器的参数界定与发达工业国家的规定基本一致。
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气瓶：气瓶不仅需要实施一般压力容器在设计、制造、 使用、检验等环节的安全监察，还需对充装过程实施安 全监察，充装过程这个环节，是事故多发环节，直接伤 害人身。
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氧舱：是一种特殊的压力容器——载人压力容器。条例中 的氧舱主要指：承受内压或外压，以空气或氧气为主要加 压介质，用于医疗、潜水和科学试验等活动载人的压力舱 体。主要设备种类包括：潜水钟、再压舱、高气压舱、医 用氧舱和高海拔试验舱等。
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1－接地板 2－拉杆 3－下级管口 4－支柱 5－防火隔热层 6－球壳 7－耳板 8－上级管口 9－人孔
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储存容器结构示意图
1－液位计 2－封头 3－接管 4－法兰管 5－筒体 6－人孔 7－补强圈 8－支座
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压力容器的结构形状
压力容器的结构形状主要有圆筒形、球形、 组合形。圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型 封头（半球形、椭圆形、碟形、锥形）所组成。 球形容器由数块球瓣板拼焊成。承压能力很好， 但由于安臵内件不便和制造稍难，故一般用作贮 罐。
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e)钢板对钢丝：内筒单层卷焊，外层用高强度的不锈钢丝 缠绕，同时给内筒一定的压应力，承受的外压甚至等于设 计压力，使设备在操作工况时压力趋于0。世界上设计压 力最高的设备1000Mpa就是采用此种结构；
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压力容器零部件
压力容器零部件是容器不可缺少的组成部分。作为受 压元件的零部件，如同壳体一样，也纳入质量管理与保证 的监控范围。 压力容器常用的零部件有筒体、封头、法兰、支座、 人孔、手孔、开孔补强等。为了便于设计、互换及批量生 产，这些零部件都已经标准化、系列化，并在各种过程设 备上通用。
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2、组合式结构 定义：为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚度是由 钢板对钢板、钢板对钢带、钢板对钢丝制成的结构。内筒 是板式结构。 主要形式 a)多层包扎：最开始为美国专利，但现在已不存在专利了， 南京大化机已研制成功。但此类设备制造工艺太复杂，生 产工期长；
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b)热套结构：内筒和外筒的配合采用过盈配合。在安装 时外筒加热冷却后很好地与内筒结合在一起。适用于超 大容器，有时分3层或更多层进行套合
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（2）椭圆形封头——椭圆形封头是个半椭球体。它的纵剖 面是条半椭圆曲线。曲线的曲率半径连续变化，没有形状 突变处。直边段高度为h。因而封头的应力分布比较匀称， 受力状况比碟形封头优越。我国规定的标准椭圆形封头， 长径与高度之比为2.0。这样，封头和与它相连接的圆筒体 就可以采用相同的材料和相等的壁厚，组焊比较方便。近 期制造的锅炉与压力容器，大部分都采用椭圆形封头。
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裙座上须开孔： ① 排气孔 裙座顶部须开设Φ80~Φ100的排气孔，以排放 可能聚结在裙座与封头死区的有害气体。对于有人孔的矮 裙座或者顶部在封头拼接焊缝处开有缺口的可以不开设排 气孔。 ② 排液孔 裙座底部须开设80~100的排液孔，一般孔径 Φ50，中心高50mm的长圆孔。 ③ 人孔 裙座上须开设人孔，以方便检修；人孔一般为圆 形，当截面削弱受到限制或为方便拆卸塔底附件（如接管 等），可开长圆孔。 ④ 引出管通道孔 考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管 之间应保留一定间隙。
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腿式支座
A型腿式支座
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裙式支座


裙式支座:适用于高大型或重型立式容器的支承。裙式支 座型式有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙 座。圆锥形裙座一般用于以下情况： ① 塔径D>1000m，且H/D≥30或D≤1000m，且H/D≥25； ② 基本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙 座的半锥角≤15°。


支座与筒体连接处是否加垫板，一般应根据容器材料与支座 连接处的强度或刚度决定
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A型支承式支座
A型承式支座
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腿式支座

腿式支座是将角钢或钢管直接焊在筒体上或筒体的加强板上。 腿式支座适用于安装在刚性基础，且符合下列条件的容器： ① 公称直径DN400~1600mm； ② 圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5; ③ 容器总高度H1≤5000m。 腿式支座不适用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备 刚性连接的容器，对此类容器应选用裙座等支承型式，以避 免振动，如经计算，确认无问题时，可不受此限制。
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浮头式换热器
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反应器结构示意
1－内筒 2－夹套 3－盘管 4－压出管 5－支座 6－搅拌轴 7－封头 8－轴 9－传动装置 10－人孔 11－搅拌器
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板式塔的结构示意图
1－群座 2－群座人孔 3－防涡流挡板 4－人孔 5－蒸汽入口 6－塔盘 7－进料口 8－液体出口
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球形容器结构示意图