北京化工大学：《过程设备设计》课程教学资源（课件讲稿）第四章 压力容器设计 Design of Pressure Vessels 4.3 常规设计 4.3.2 圆筒设计

4.3.2圆简设计 过程设备设计 4.3.2圆筒设计 4.3.2.1筒体结构 优点—一简单 单层式 ①深环、纵焊缝，焊接 缺陷检测和消除困难； 缺点一 且结构本身缺乏阻止裂 筒体结构 纹快速扩展的能力； ②大型锻件、厚钢板性 能比薄钢板差，不同方 组合式 向力学性能差异大，韧 脆转变温度较高，发生 低应力脆性破坏的可能 性也较大； ③加工设备要求高

4.3.2 圆筒设计 4.3.2 圆筒设计 单层式 优点——简单 ①深环、纵焊缝，焊接 缺陷检测和消除困难； 缺点—— 且结构本身缺乏阻止裂 4.3.2.1 筒体结构 过程设备设计 3 筒体结构 且结构本身缺乏阻止裂 纹快速扩展的能力； ②大型锻件、厚钢板性 能比薄钢板差，不同方 向力学性能差异大，韧 脆转变温度较高，发生 低应力脆性破坏的可能 性也较大； ③加工设备要求高 ③加工设备要求高。 缺点—— 组合式

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4.3.2.1圆简结构 过程设备设计 4.3.2.1筒体结构 一、多层包扎式 1.结构： 深环焊缝 内层一12~25mm 筒体 简节 外层一4~12mm的多层层板 为避免裂纹沿壁厚 2.制造： 方向扩展，各层板 ◆用装置将层板逐层、同心地 之间的纵焊缝应相 包扎在内筒上； ◆借纵焊缝的焊接收缩力使层 互错开75°。 板和内筒、层板与层板之间 互相贴紧，产生一定的预紧 筒节的长度视钢板的 力： 宽度而定，层数则随 章简节上均开有安全孔一报 所需的厚度而定。 警

4.3.2.1 圆筒结构 2. 制造： 用装置将层板逐层、同心地 筒体 深环焊缝 筒节 内层——12 ～25mm 外层—— 4 ～12mm的多层层板 为避免裂纹沿壁厚 方向扩展，各层板 一、多层包扎式 1. 结构： 过程设备设计 4.3.2.1 筒体结构 7 包扎在内筒上； 借纵焊缝的焊接收缩力使层 板和内筒、层板与层板之间 、层板与层板之间 互相贴紧，产生一定的预紧 ，产生一定的预紧 力； 筒节上均开有安全孔—— 报 警。 方向扩展，各层板 之间的纵焊缝应相 互错开75°。 筒节的长度视钢板的 宽度而定，层数则随 所需的厚度而定

厚壁容器堆焊防腐

厚壁容器堆焊 8 -防腐

9】 加氢反应器

9 加氢反应器

4.3.2.1圆筒结构 过程设备设计 4.3.2.1筒体结构 一、多层包扎式（续） 图4-2(a)多层包扎简节 10

4.3.2.1 圆筒结构 一、多层包扎式(续) 过程设备设计 4.3.2.1 筒体结构 10 图4-2 (a) 多层包扎筒节

4.3.2.1圆简结构 过程设备设计 一、多层包扎式（续） 4.3.2.1筒体结构 优点 4.缺点： 造工艺简单，不需大 ★筒体制造工序多、周期长、效率 型复杂加工设备； 低、钢材利用率低（仅60%左 安全可靠性高，层板间 右)； 隙具有阻止缺陷和裂纹 ★深环焊缝对制造质量和安全有显 向厚度方向扩展的能力； 著影响。 女减少了脆性破坏的可能 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 性； 有层板，无法用超声检测，只能射 包扎预应力改善筒体的 线检测；②焊缝部位存在很大的焊 应力分布： 接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗 对介质适应性强，可选 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切 择合适的内筒材料。 削工作量大，且焊接复杂。 5、应用情况： 目前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合 式筒体结构

4.3.2.1 圆筒结构 一、多层包扎式 ( 续 ) 3. 优点： 制造工艺简单，不需大 型复杂加工设备； 安全可靠性高，层板间 隙具有阻止缺陷和裂纹 向厚度方向扩展的能力； 减少了脆性破坏的可能 4. 缺点： 筒体制造工序多、周期长、效率 低、钢材利用率低（仅60% 左 右）； 深环焊缝对制造质量和安全有显 著影响 。 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 过程设备设计 4.3.2.1 筒体结构 11 5、应用情况： 目前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合 、制造和使用经验最为丰富的组合 式筒体结构 。 减少了脆性破坏的可能 性； 包扎预应力改善筒体的 应力分布； 对介质适应性强，可选 择合适的内筒材料 。 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 有层板，无法用超声检测 ，无法用超声检测，只能射 线检测；②焊缝部位存在很大的焊 接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗 ，且焊缝晶粒易变得粗 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切 削工作量大，且焊接复杂 。 5、应用情况： 目前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合 、制造和使用经验最为丰富的组合 式筒体结构

4.3.2.1圆简结构 4.3.2.1筒体结构 过程设备设计 二、热套式 1、结构，制造： 内筒（厚度>30mm)卷焊成直径不同但可过盈配合的筒节， 将外层筒节加热到计算的温度进行套合，冷却收缩后得到紧密 贴合的厚壁筒节。 图4-2(b)热套筒节 12

4.3.2.1 圆筒结构 1、结构，制造： 内筒（厚度> 30mm）卷焊成直径不同但可 ）卷焊成直径不同但可过盈配合的筒节， 将外层筒节加热到计算的温度进行套合，冷却收缩后得到紧密 ，冷却收缩后得到紧密 贴合的厚壁筒节。 二、热套式 过程设备设计 4.3.2.1 筒体结构 12 图4-2 (b) 热套筒节