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1、第八章 典型压力容器 过程装备中最典型的压力容器就是 换热器和塔器。 8.1 管壳式换热器 (列管式 ) 8.1.1结构特点 填料函式 换热器分类 固定管板式 U形管式 浮头式 8.1.2 主要零部件、分类、代号 Dg Pt/Ps A LN/d Nt/Ns 或（ ） 第一个字母：前端管箱形式；第二个字母：壳体形式；第三个字母：后端结构形式 公称直径 （ mm） ， 对于釜式重沸器用分数表示 ， 分母是圆筒内直径 ， 分子是管箱内直径 管 /壳程设计压力 （ MPa） ,压力相等时只写 Pt 公称换热面积 LN -公称长度 （ m） , d-换热管外径 （ mm） 管 /壳程数 ， 单壳程时只写
2、 Nt 或 级换热器 425/63 0 00.1/6.18 0 0A E S 425/92 0 06.1/5.27 0 0B E M 219/6756.1/0.45 0 0B I U 8.1.2 主要零部件、分类、代号 8.1.3 壳体组对焊接的要求、 管子与管板的连接 （ 1）壳体制造技术要求 1. 筒体用板材卷制时，内直径的允许偏差可通过外圆周 长加以控制，其外圆周长允差上偏差为 10mm，下偏 差为 0。 2. 圆筒同一断面上，最大直径与最小直径之差 e0.5%Dg。并且， Dg1200mm，其值不大于 5mm； Dg 1200mm，其值不大于 7mm。 3. 圆筒直线（ L为圆筒总长）。且 L6000mm时，其值不大于 4.5mm； L 6000mm 时，其值不大于 8mm。 4. 壳体内部有碍于管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至 与母材表面平齐。 （ 2） 列管式换热器的制造工艺 管板和壳体法兰：锻 件，是由机加工完成 的。车外圆、车端面； 然后到钻床上钻孔。 由于换热器换热管的 孔径，孔间距和管桥 的尺寸都有公差要求， 孔数较多，钻孔的工 作量很大。 如果按划线钻孔，要 将管板同折流板叠在 一起，点焊、涂油漆 来配钻，以此来保证 管板的位置精度以利 于穿管。 折流板下料时是整圆， 钻孔后切去弓形。 （ 3）管子在管板上的固定方式 根据操作情况及密封要
4、求，管子在管板上的固定 方式有 4种： 胀接、焊接、爆炸连接和胀焊并用 先胀后焊（重 胀 +密封焊，轻胀 +强度焊），先焊后胀 。 管子和管板的固定要求是： 密封性能好，不致于使管程介质与壳程介质混合。 有足够的抗拉脱力，不致于由于温差应力或管程、 壳程压差，使管子和管板的连接拉脱。 （ 3）管子在管板上的固定方式 胀 接 采取各种措施增加管子和管板的胀接强度： 开槽胀接 胀 接 1.胀管率应适当： D Dd o u t %100)()( 12 D dDddK %1 0 02 )()( 12 dDddW 为了保证胀接质量应注意以下几点 ： 胀接 欠胀：胀管率过小，不能保证必要的连接强 度和密封
5、性。 过胀：胀管率过大，管壁减薄严重，加工硬化 明显容易产生裂纹。降低了胀接强度， 而且不可修复。 （ 3）管子在管板上的固定方式 D d d2 d1 胀 接 2. 硬度差必须存在（管板的硬度应比管子 的硬度高 HB20-30 ） 3. 管子与管板孔的结合面需要光洁 4. 胀接温度不得低于 -10 （设计压力小 于 4MPa，设计温度低于等于 300 时 可以用胀接。外径小于 14mm的换热 管与管板的连接不宜采用胀接 ） 为了保证胀接质量应注意以下几点： 胀 接 （ 3）管子在管板上的固定方式 优点 : 1. 对管板空的要求不高，管 板孔内可以不开槽，所以 管板的制造较简单； 2. 连接可靠
6、，高温下仍能保 持密封性； 3. 焊接对管板有一定的加强 作用。 缺点 : 管子和管板不能紧密的贴合，存在环隙 (死区 )。 管子损坏以后，更换困难。 焊 接 焊 接 焊接方法： 手工电弧焊、管子小，排列紧密时可用 钨极氩弧焊，金属极氩弧焊等。 焊接法应用广泛： 1. 工作温度高于 300 和温度有波动时， 采用焊接法较为可靠。 2. 当对于不锈钢等管子与管板硬度相同时， 不易胀紧，以采用焊接法为好。 3. 小直径厚壁管和大直径管子，开云APP 开云官网入口难于用胀 接法时，也可用焊接法。 （ 3）管子在管板上的固定方式 胀 焊 并 用 先焊后胀 若先胀后焊，则焊接时胀口的严密性将在高温作用 下遭到破坏。而且高温高压
7、下的管子，大都管壁较 厚，胀接时需用润滑油，油进入接头缝隙，很难洗 净，焊接时会使焊缝产生气孔。严重影响焊缝质量。 主要问题是可能产生裂纹 （ 3）管子在管板上的固定方式 金相和疲劳试验都证明，先胀后焊同样 能提高焊缝的抗疲劳性能。尤其对小直 径管子更是如此。而且由于胀接使管壁 紧贴在管板孔壁上，可防止焊缝产生裂 纹，这点对可焊性差的材料更为重要 。 先胀后焊 胀 焊 并 用 关键问题是：这种胀接是否使用润滑油 8.2 高 压 容 器 制 造 ct ic p Dp 2 多层结构的高压容器： 热套式、扁平钢带倾角错绕式、层板包扎式 8.2.1单层和多层容器制造的比较 单层容器制造工艺过程简单、生
8、产效率高。多层 则相反。 单层容器钢板相对较厚，轧制困难质量不容易保 证。尤其是抗脆裂性能差。 从安全性来看多层容器好于单层容器； 从导热性来看多层容器次于单层容器； 多层容器一般没有深的纵焊缝，但较深的环焊缝 难于进行热处理； 多层容器壁的应力分布比单层容器的均匀。 8.2.2 热套式高压容器 结构：有两种结构的热套式高压容器， 整体热套 分段套合 8.2.2 热套式高压容器 层数：一般在 2-3层，通常不超过 5层，厚度要 相同。 过盈量：热套容器的制造关键在每层之间的过盈 量 。 理想的设计应该是承载时内筒内壁与其外各层的 内壁同时进入屈服，即等强度设计原则，此时的 过盈量称 最佳过盈量
9、 。 每个套合圆筒上钻有泄放圆孔。开云APP 开云官网入口 倾角 结构： 8.2.3扁平钢带 高压容器 错绕式 由薄内筒、端部法兰、 底部封头、钢带层、外 保护薄壳和密封装置及 接管组成。 制造工艺 内筒组装和焊接 法兰 筒节 零部件制造 底盖 制造工艺 带轮 压紧轮 导向轮 焊接 钢带 托辊 钢 带 缠 绕 制造工艺 水 压 试 验 8.2.4层板包扎式高压容器 层板包扎式厚壁圆筒是由内筒与层板两部分组 成。内筒通常是由厚度为 12-25mm的钢板卷 焊而成，层板则是由厚度为 6-12mm的钢板逐 层复合在内筒上，我国目前普遍采用的层板厚 度为 6mm 结构： 8.2.4层板包扎式高压容器 结构： 8.2.4层板包扎式高压容器 结 构 一段一段的包扎筒节，外筒的纵焊缝 要错开 75，然后装配时焊接环焊缝 。 8.2.4层板包扎式高压容器 制造工艺 先将内筒完全完成，然后包扎外筒。同 样外筒的纵焊缝要错开 75。 工艺过程： 内筒制造 层板弯卷 层板与内筒结合（拉紧、 点焊、焊接纵缝） 修磨焊缝 松动面积检查 钻泄放孔 设备
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