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浅谈压力容器技术发展方向

来源:云南坤鼎锅炉 时间:2021-06-19 点击次数:

是指盛装气体或液体,在工业生产中用于完成反应、换热、分离、储存等生产工艺过程,并具有特定功能的承受一定压力的密闭设备。制造业是石化通用机械制造业的一个重要分支,是装备制造业的重要组成部分。

压力容器基本都是在承压状态下工作,并且所处理的介质多为高温或易燃易爆,危险性极高 ,因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。压力容器的类型和功能也随应用场合的不同而随之变化,其整个设计,制造和使用过程涉及冶金、结构设计、机加工、焊接、热处理、无损检测,自动化等专业技术门类。因此,压力容器的技术发展是在建立在各专业技术综合发展的基础之上。

随着国际经济,技术的贸易交流日渐加强和压力容器的设计,制造及使用管理的成熟化,国内外压力容器的发展逐渐呈现出以下几个方向:

压力容器通用化和标准化已成为不可逆转的趋势之一。这是因为通用化与标准化也就意味着互换性的提高,这不仅有利于压力容器使用单位日常维护与后勤保障,而且能够最大限度地减少设计和制造成本。同时,对于像我们这样的出口大国,标准化也意味着获得了走向国际的通行证。从世界范围内的压力容器出口大国的实践分析可以看出,国际化的工程公司可以带动本国的压力容器行业的发展和标准的国际化认可,从而获得更大的国际发言权和丰厚的经济利润。

通用化与标准化虽然有许多优点,但在这类压力容器只能用在一些普通场合,在具有特殊要求的工作环境下必须使用具有特殊功能的压力容器。如核反应容器,水晶加工容器和火箭燃料箱等就要求压力容器必须具备极强的耐腐蚀,耐高压和耐高温能力。正是这些特殊的需求促使压力容器向着特殊化与专业化的方向不断地发展和进步。

(1)超高压容器:它是指工作压力大于或等于100MP的容器,这类容器在乙烯的聚合,人工水晶的制造等方面已经得到了广泛应用。但其依然存在着制造成本高昂和安全性不够理想的问题。现在随着新型材料出现和冶金业的发展超高压容器的耐压能力和强度极限也在逐步提升,这都将促使超高压容器进一步发展。

(2)高温压力容器:所谓高温﹐通常是指壁温超过容器材料的蠕变起始温度(对于一般钢材约为 350℃)。火力发电站的锅炉汽包﹑煤转化反应器﹐某些堆型(高温气冷堆和增殖反应堆)核电站的反应堆压力容器等﹐都是高温压力容器。高温压力容器因材料的蠕变会产生形状和尺寸的缓慢变化。材料在高温的长期作用下﹐其持久强度较短时抗拉强度低得多。因此选择材料的主要依据是高温持久强度和耐腐蚀性。高温压力容器的应力分析比较复杂﹐求理论解相当困难。现代实践表明﹐采用有限元法分析是切实可行的。如果容器承受交变载荷(例如反复升压和降压)﹐还应考虑疲劳(见疲劳强度设计)和蠕变的交互作用。

(3)耐强腐蚀压力容器:由于压力容器常与酸,碱,盐等强腐蚀性介质接触,腐蚀不仅造成材料的消耗,而且会引起设备的损坏,原料及产品的流失,污染环境,甚至造成中毒,火灾和爆炸等恶性事故。如运输硫酸,盐酸的槽罐,不仅要具备强的耐腐蚀能力,而且对其安全性的要求也非常严格,这不是一般的压力容器所能满足的。

(4)低温压力容器:它主要应用在液氧,液氮等介质的制取,存储以及低温超导体的制造过程中,由于其工作温度一般在-100℃左右甚至更低,这时材料的晶体结构会发生变化,造成材料 的强度和塑性大幅度下降,给安全运行带来隐患。这都要求这类压力容器在选材上必须注意。

(5)除此之外,还有容器的大型化与微型化等特殊应用场合。

压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品,其建造技术涉及到冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步,特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展,带动了相关产业的发展,在世界各国投入了大量人力物力进行深入的研究的基础上,压力容器技术领域也取得了相应的进展。为了生产和使用更安全、更经济的压力容器产品,传统的设计、制造、焊接和检验方法已经和正在不同程度地为新技术、新产品所代替。

近年来压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显,千吨级的加氢反应器、二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐(日本最大的天然气球罐为三万立方米)等已经在我国大量应用,压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此,耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用材料的研制与开发一直是压力容器行业所面临的重大课题。对此,各国均投入了大量的人力物力从事相关的研究工作。

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