專利名稱：全雙層式中、低壓壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于氣體或液體的貯藏設(shè)備，涉及中、低壓壓力容器。廣泛應(yīng)用于圓筒形蒸壓釜、硫化缸、液化石油氣貯罐、天然氣貯罐、液氨貯罐、反應(yīng)釜及高壓氧倉等各種中低壓壓力容器設(shè)備，目前一般采用單層結(jié)構(gòu)形式。這些設(shè)備包括較大型工業(yè)鍋爐汽包和管殼式換熱器殼體等，其器壁厚度多為6～40mm左右，內(nèi)壓多為0.3～3MPa之間。由于中、低壓壓力容器設(shè)備因器壁較薄，現(xiàn)在國內(nèi)外都是用相應(yīng)的鋼板直接卷焊制成，制造顯得簡(jiǎn)單易行(請(qǐng)參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB150《鋼制壓力容器》，全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))但國內(nèi)外的長期實(shí)踐亦表明，這類單層結(jié)構(gòu)壓力容器設(shè)備存在如下先天不良后果(請(qǐng)見龔斌《壓力容器破裂的防治》，浙江科技出版社，1985)1.容器單層和貫穿性焊縫結(jié)構(gòu)殼體一旦發(fā)生裂紋擴(kuò)展，將可能導(dǎo)致嚴(yán)重的爆破失效事故，這類事故屢見不鮮。
2.容器內(nèi)部易燃、易爆或有毒介質(zhì)，一旦發(fā)生裂縫噴漏，將導(dǎo)致嚴(yán)重的燃燒、爆炸和中毒等惡性后果，這類后果也屢見為鮮。
3.為保證容器安全使用，必須定期停產(chǎn)開罐檢查，這將帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)損失，一旦發(fā)現(xiàn)危及安全運(yùn)行的缺陷更必須作出安全評(píng)估、修復(fù)或判廢處理。
4.容器在線安全狀態(tài)很難實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)和行動(dòng)報(bào)警監(jiān)控。
本實(shí)用新型的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種中、低壓壓力容器，在保持原先材質(zhì)、壁厚和強(qiáng)度性能條件下，使其既能承壓又具自我保護(hù)功能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的采用技術(shù)方案如下
本壓力容器與現(xiàn)有技術(shù)一樣也有筒體、封頭或法蘭及接管管段等構(gòu)件，其特點(diǎn)是筒體由內(nèi)筒和外筒兩層構(gòu)成；封頭或法蘭及接管管段均與筒體一樣采用雙層結(jié)構(gòu)形式。在外層上適當(dāng)部位安裝有安全監(jiān)控接口，與安全監(jiān)控保護(hù)裝置連通。
采用這種結(jié)構(gòu)方案具有顯著的優(yōu)點(diǎn)1.容器殼體即使發(fā)生裂紋擴(kuò)展，在操作內(nèi)壓條件下，由于外層的保護(hù)作用，容器的破壞失效形態(tài)將只能是“漏而不爆”。
2.由于外層能收集容器內(nèi)部泄漏出來的介質(zhì)并按需作出卸壓、報(bào)警與排放處理，因而將可根本避免介質(zhì)外漏所可能導(dǎo)致的各種后果。
3.容器在線安全狀態(tài)能夠通過新型安全監(jiān)控裝置”專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)監(jiān)控(多臺(tái)容器設(shè)備可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)動(dòng)安全監(jiān)控管理)。
4.延長容器設(shè)備停產(chǎn)開罐檢查的周期和顯著減少停產(chǎn)與檢查的經(jīng)濟(jì)損失。
雖然容器結(jié)構(gòu)的全雙層化，會(huì)在一定程度上增加其制造成本(在組織批量生產(chǎn)和改進(jìn)工藝裝備的條件下，僅改變?yōu)殡p層化結(jié)構(gòu)，其制造成本的增加將是不多的)，但由此而為容器使用過程所帶來的直接與間接經(jīng)濟(jì)效益將可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過容器設(shè)備本身的造價(jià)。對(duì)單層結(jié)構(gòu)不銹鋼材質(zhì)的容器設(shè)備改為全雙層化結(jié)構(gòu)后，其不銹鋼用量將可顯著減少。顯然，全雙層化壓力容器結(jié)構(gòu)將給未來量大面廣的各種上述中、低壓壓力容器設(shè)備的安全保障技術(shù)帶來重大變化，并亦將帶來顯著的直接與間接經(jīng)濟(jì)效益。
下面參照附圖
進(jìn)一步說明技術(shù)方案的實(shí)施例附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1為容器內(nèi)層或稱內(nèi)筒，其壁厚約為相應(yīng)現(xiàn)有單層結(jié)構(gòu)壓力容器的1/2，由滿足壓力容器設(shè)計(jì)使用要求的某種碳素鋼、合金鋼或不銹鋼板，按通常的中、低壓壓力容器的制造工藝技術(shù)要求卷焊制成，并將其外壁焊縫等部位打磨平整，以備包貼外面一層；圖中2為容器外層或稱外筒，其壁厚也約為現(xiàn)有相應(yīng)原單層結(jié)構(gòu)壓力容器的1/2，由滿足壓力容器設(shè)計(jì)使用要求的某種碳素鋼、合金板(對(duì)原不銹鋼單層壓力容器，改成全雙層化結(jié)構(gòu)后其外層一般可用滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的普低鋼板代替)，分塊(一般為2～3塊)彎卷成形后，應(yīng)用現(xiàn)有卡箍扎緊技術(shù)，適當(dāng)錯(cuò)開焊縫包貼在內(nèi)層外面，并將所形成的搭口對(duì)接縱向和環(huán)向焊縫加以滿焊焊透，但不與內(nèi)層或內(nèi)筒外壁焊著為止；圖中3為兩端雙層組合凸形封頭(或一端為雙層組合敞口法蘭)，其總壁厚與用材也約與原單層結(jié)構(gòu)容器相當(dāng)或相同，必須滿足壓力容器的設(shè)計(jì)使用要求，其外層也不采用原單層結(jié)構(gòu)的不銹材質(zhì)，內(nèi)、外兩層可單獨(dú)或組合沖壓成形，或在內(nèi)層封頭外面分瓣采用搭口對(duì)接焊縫形式主焊而成，其各層雖都滿焊焊透，但外層與內(nèi)層之間也都以不發(fā)生焊著為度；容器兩端封頭或法蘭可在分別單獨(dú)制成后與內(nèi)筒主焊在一起，通過試壓檢漏合格后再包貼上外層各段塊狀成板，也可先全部做好內(nèi)筒(包括兩端封頭或法蘭)然后再全部包貼外面一層；圖中4為容器雙層接管管段，其開孔接管設(shè)計(jì)規(guī)定和開孔接管焊接工藝均與現(xiàn)有單層結(jié)構(gòu)容器基本相同，所不同的主要僅在于接管管段為內(nèi)外相套雙層結(jié)構(gòu)并加內(nèi)部管端密封焊接，且盡可能是與內(nèi)外層筒體或封頭相連的焊縫也能適當(dāng)錯(cuò)開；圖中5為設(shè)置在外層上的雙層化結(jié)構(gòu)容器與接管管段實(shí)現(xiàn)介質(zhì)泄漏自動(dòng)收集處理與在線安全狀態(tài)監(jiān)控裝置(朱國輝等，中國發(fā)明專利，專利號(hào)6108606.6)相連的法蘭接口(監(jiān)控接口)，該接口孔徑不小于50mm，事先裝焊于外層或接管管段的適當(dāng)部位，并使其能與容器各部位內(nèi)外層及接管管段之間相互溝通，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)定期對(duì)內(nèi)外層間抽取氣體自動(dòng)化驗(yàn)時(shí)，便可診斷容器內(nèi)筒或內(nèi)層是否發(fā)生裂紋擴(kuò)展而發(fā)生微量滲漏現(xiàn)象；當(dāng)內(nèi)部介質(zhì)從裂縫中泄漏時(shí)，外層和裝接在其上的一套安全監(jiān)控系統(tǒng)便可作出自動(dòng)收集、排放、泄壓與報(bào)警處理，綜上所述，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)1.設(shè)計(jì)與制造技術(shù)簡(jiǎn)單易行，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上便于產(chǎn)業(yè)化；
2.具有全方位的自我抑爆保護(hù)功能，在工作壓力條件下即使發(fā)生裂紋嚴(yán)重?cái)U(kuò)展也將不致發(fā)生災(zāi)難性的整體斷裂爆破事故；3.一旦發(fā)生容器內(nèi)部介質(zhì)泄漏，可由外層起到收集處理作用，可能根本避免易燃、易爆與有毒介質(zhì)經(jīng)裂縫外漏所可能造成的各種嚴(yán)重后果，對(duì)環(huán)境與安全保護(hù)也有重大意義。
4.能在工作壓力下實(shí)現(xiàn)壓力容器安全狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控診斷。雖然并非只要容器器壁上的裂紋一有擴(kuò)展便會(huì)發(fā)出診斷報(bào)警，但在工作壓力的推動(dòng)下只要有較為嚴(yán)重的介質(zhì)滲漏現(xiàn)象，監(jiān)控裝置便將能有所反應(yīng)，且內(nèi)層裂紋一旦裂穿，泄漏的介質(zhì)也能被外層自動(dòng)導(dǎo)引處理并報(bào)警，所以這種具有抑爆功能的全雙層化結(jié)構(gòu)的壓力容器設(shè)備，其內(nèi)層的裂紋雖可能逐步的有所擴(kuò)展，但只要不影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和引發(fā)嚴(yán)重安全后果，實(shí)際上是無須急于加以處理的，這和聲發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到了非嚴(yán)重危害性裂紋擴(kuò)展信號(hào)也不輕易加以處理的性質(zhì)是相同的。
顯然，推廣應(yīng)用這種全雙層化結(jié)構(gòu)的壓力容器設(shè)備技術(shù)具有重大的技術(shù)意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.全雙層式中、低壓壓力容器，包含筒體、封頭、接管管段，其特征是筒體由內(nèi)筒[1]和外筒[2]兩層構(gòu)成，外筒包貼在內(nèi)筒外面；封頭或法蘭[3]接管管段[4]均與筒體一樣采用雙層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全雙層式中、低壓壓力容器，其特征是筒體總壁厚為6～40mm，內(nèi)筒[1]、外筒[2]壁厚基本相等；凸形封頭或法蘭[3]內(nèi)、外層壁厚分別與內(nèi)筒、外筒的壁厚對(duì)應(yīng)一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全雙層式中、低壓壓力容器，其特征是筒體、封頭或法蘭及接管管段的內(nèi)層、外層材料采用碳素鋼、合金鋼或內(nèi)層采用不銹鋼外層采用碳素鋼或合金鋼；其內(nèi)外兩層縱向與環(huán)向焊縫相互錯(cuò)開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全雙層式中、低壓壓力容器，其特征是外層上適當(dāng)部位安裝有安全監(jiān)控接口[5]，其孔徑不小于50mm。
專利摘要一種全雙層式中、低壓壓力容器，包含筒體、封頭和接管管段。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用全雙層式結(jié)構(gòu)方案。筒體由內(nèi)筒和外筒兩層構(gòu)成，外筒包貼在內(nèi)筒外面；封頭或法蘭及接管管段均與筒體相應(yīng)一致采用雙層結(jié)構(gòu)。內(nèi)外層材料均可用碳素鋼、合金鋼或內(nèi)層采用不銹鋼外層為碳素鋼或合金鋼，內(nèi)外兩層縱向與環(huán)向焊縫相互錯(cuò)開。筒體總壁厚6～40mm，內(nèi)、外層基本各占一半，容器上裝有安全監(jiān)控接口連通安全監(jiān)控保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)F17C1/00GK2254134SQ9522301
公開日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1995年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月21日
發(fā)明者朱國輝, 鄭建洋, 黃載生, 鄭傳祥, 劉源 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)