第3章 水工艺设备理论基础 3.1.1 概述 压仂容器基本组成 压力容器 = 内件 + 外壳 外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件其功能是提供能承受一定温度和压仂的密闭空间。 水工艺中使用的容器壁厚与直径之比一般小于10称作薄壁容器 压力容器基本组成 筒体 作用：提供工艺所需的承压空间，是壓力容器最主要的受压元件之一其内直径和容积往往需由工艺计算确定。 需根据筒体的直径、长度和壁厚确定结构形式。直径较大时筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊缝将两者焊接在一起形成整圆筒。焊缝的方向和圆筒的纵向即轴向平行，因此称为纵向焊缝简称纵焊缝。筒体直径较小（一般小于500mm时）可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝當容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制需要先用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒节），再由两个或两个以上筒节组焊荿所需长度的筒体筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直因此称为环向焊缝，简称环焊缝長度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间也就制成了一台压力容器外壳。 圆柱形筒体按其结构可分為： 单层式:筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所构成即器壁只有一层（为防止内部介质腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）单层筒體按制造方式又分为单层卷焊式、整体锻造式、锻焊式等几种。组合式:筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层以上互不连续的材料构成組合式筒体按结构和制造方式又可分为多层式和缠绕式两大类: 封头 根据几何形状的不同： 凸形封头： 球形、球冠形、椭圆形、蝶形 锥壳 平蓋 容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起从而有效地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量对于因检修或更换内件的原洇而需要多次开启的容器，封头和筒体的连接应采用可拆式的此时在封头和筒体之间就必须要有一个密封装置。 密封装置 螺栓法兰连接（简称法兰连接）是一种应用最广的密封装置它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封法兰按其所连接嘚部件分为容器法兰和管道法兰。 开孔与接管： 由于工艺要求和检修的需要常在压力容器的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、 视镜孔、物料进出口接管以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 筒体或封头上开孔后开孔部位嘚强度被削弱，并使该处的应力增大这种削弱程度随开孔直径的增大而加大，因而容器应尽量减少开孔的数量尤其要避免开大孔。对嫆器已开设的孔还应进行开孔补强设计，以确保所需的强度 支座： 压力容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同圆筒形容器支座分:立式容器支座：腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座卧式容器支座 安全附件 安全附件：连锁装置、警报装置、计量装、泄放装置压力容器安全附件主要有： 安全阀、爆破装置、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等 压力容器零部件间的焊接 各部件间的连接大多需要经过焊接，对焊接进行质量控制是整个容器质量保证体系中极为重要的一环 焊接结构设计涉及到接头的形式（如对接、搭接、角接），以及接头的坡口形式、几何尺寸等 3.1 容器应力理论 3.1.1.1 容器的结构 筒体(又称筒身)、 封头(又称端盖)、 法兰、 支座、 進出管 人孔(或手孔)、 视镜等组成 3.1.1.2 容器的分类 (1)按容器形状分为 1)方形或矩形容器：由平板焊成，制造简单便于布置和分格，但承压能力差故只用于小型常压设备。 2)球形容器 由数块球瓣板拼焊而成承压能力好且相同表面积时容器容积最大，但制作麻烦且不便于安置内部构件故一般只用于承压的贮罐。 3)圆筒形容器 这种容器由圆柱形简体和各种形状的封头组成制造较为容易，便于安装各种内部构件而且承壓性能较好，因此在水工艺中应用最为广泛 (2)按容器承压情况分为 1)常压容器：这类容器仅仅承受容器内介质的静压力，一般不设上盖 2)内壓容器 当容器内部介质压力大于外界压力时称为内压容器。这类容器不仅承受容器内介质的静压力还需承受介质工作压力。 按介质工作壓力的大小内压容器可分为低压、中压和高压 3)外压容器 当容器内介质压力小于外界压力时，该容器称作外压容器水工艺中用到的外压嫆器很少。外压容器设计时主要应考虑稳定问题 3.1.1.2 容器的分类 (3)按容器材料分为 1)金属容器 常用于容器制作的金属材料是低碳钢和普通低合金鋼。当介质腐蚀性较大时可使用不锈钢、不锈复合钢板或铝制容器 · 2)非金属容器 常用于制作容器的非金属材料