扁平繞帶壓力容器浙大課件

1、扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式壓力容器扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式壓力容器基本情況基本情況 又稱扁平繞帶壓力容器；又稱扁平繞帶壓力容器；浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所朱國輝教授發(fā)明；浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所朱國輝教授發(fā)明；在在2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代小化肥生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，年代小化肥生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，全國生產(chǎn)全國生產(chǎn)70007000多臺(tái)。多臺(tái)。獲國家發(fā)明三等獎(jiǎng)獲國家發(fā)明三等獎(jiǎng)19961996年和年和19971997年被列入年被列入ASME -1ASME -1和和ASME -2ASME -2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范案例標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范案例CODE CASECODE CASE，編號分別為，編號分別為22292229和和2269 2269 基

2、本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)（基本結(jié)構(gòu)（2）基本結(jié)構(gòu)（基本結(jié)構(gòu)（2）基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)（基本特點(diǎn)（2）鋼帶窄，預(yù)應(yīng)力交錯(cuò)纏繞鋼帶窄，預(yù)應(yīng)力交錯(cuò)纏繞基本特點(diǎn)（基本特點(diǎn)（3）層數(shù)多，無深厚環(huán)焊縫，具有自我抑爆抗爆特性層數(shù)多，無深厚環(huán)焊縫，具有自我抑爆抗爆特性基本特點(diǎn)（基本特點(diǎn)（4）兩端為斜面分散焊縫，可防止法蘭或端蓋斷裂飛出引兩端為斜面分散焊縫，可防止法蘭或端蓋斷裂飛出引起嚴(yán)重事故起嚴(yán)重事故基本特點(diǎn)（基本特點(diǎn)（5）最簡化的制造技術(shù)最簡化的制造技術(shù)基本特點(diǎn)（基本特點(diǎn)（6）可實(shí)施功能全面可靠的在線安全監(jiān)控保障技術(shù)可實(shí)施功能全面可靠的在線安全監(jiān)控保障技術(shù)納入納入ASME規(guī)范情況規(guī)范情況納入納入ASME規(guī)

3、范情況（規(guī)范情況（2）使用情況使用情況制造技術(shù)制造技術(shù)制造技術(shù)制造技術(shù)繞帶機(jī)床的工作原理圖繞帶機(jī)床的工作原理圖1-鋼帶；鋼帶； 2-小車；小車； 3-支承托輪；支承托輪； 4-容器；容器； 5-卡盤卡盤制造技術(shù)制造技術(shù)繞帶機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖繞帶機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖1-減速機(jī)構(gòu)；減速機(jī)構(gòu)；2-打磨焊縫裝置；打磨焊縫裝置； 3-壓緊輥輪；壓緊輥輪； 4-焊接裝置；焊接裝置； 5-繞帶容器；繞帶容器；6-支承托輪；支承托輪； 7-扁平鋼帶；扁平鋼帶； 8-機(jī)床導(dǎo)軌；機(jī)床導(dǎo)軌； 9-小車；小車； 10- 小車傳動(dòng)裝置；小車傳動(dòng)裝置；11-單獨(dú)移動(dòng)小車副電機(jī)；單獨(dú)移動(dòng)小車副電機(jī)； 12-電磁控制離合器電磁控制離合

4、器制造技術(shù)制造技術(shù)繞帶式高壓容器繞制現(xiàn)場（已繞完）繞帶式高壓容器繞制現(xiàn)場（已繞完） 制造技術(shù)制造技術(shù)堆放于加工車間的繞帶容器實(shí)物照片堆放于加工車間的繞帶容器實(shí)物照片 失效方式失效方式扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體可能發(fā)生的失效方式有：扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體可能發(fā)生的失效方式有：薄內(nèi)筒發(fā)生環(huán)向或軸向破壞；薄內(nèi)筒發(fā)生環(huán)向或軸向破壞；鋼帶斷裂；鋼帶斷裂；端端部斜面焊接接頭破壞；部斜面焊接接頭破壞；薄內(nèi)筒和鋼帶層同時(shí)破薄內(nèi)筒和鋼帶層同時(shí)破壞壞爆破失效。爆破失效。工作壓力下內(nèi)筒的失效方式工作壓力下內(nèi)筒的失效方式“只漏不爆只漏不爆”，不，不會(huì)發(fā)生整體脆性破壞；會(huì)發(fā)生整體脆性破壞；工作壓力下鋼帶層的失效方式：工作壓

5、力下鋼帶層的失效方式： 最外層鋼帶斷最外層鋼帶斷裂；裂； 鋼帶層內(nèi)某根鋼帶斷裂；鋼帶層內(nèi)某根鋼帶斷裂； 鋼帶層中鋼帶鋼帶層中鋼帶全部斷裂。全部斷裂。端部斜面焊接接頭的安全性端部斜面焊接接頭的安全性端面失效分析端面失效分析爆破性能爆破性能容器纏繞時(shí)即使控制不當(dāng)，鋼帶纏繞較松，在接近容器纏繞時(shí)即使控制不當(dāng)，鋼帶纏繞較松，在接近爆破壓力時(shí)，內(nèi)筒可能先行破裂，但其外部繞層仍爆破壓力時(shí)，內(nèi)筒可能先行破裂，但其外部繞層仍可保持完整，容器內(nèi)部高壓介質(zhì)通過繞層間的縫隙可保持完整，容器內(nèi)部高壓介質(zhì)通過繞層間的縫隙泄漏即可卸壓泄漏即可卸壓只漏不爆。只漏不爆。疲勞性能研究疲勞性能研究疲勞性能研究（疲勞性能研究（2）

6、 疲勞試驗(yàn)壓力疲勞試驗(yàn)壓力32M32MPaPa，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。同時(shí)還在內(nèi)筒，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。同時(shí)還在內(nèi)筒體內(nèi)壁和外層鋼帶上布置了若干應(yīng)變片，以監(jiān)測容器各部位體內(nèi)壁和外層鋼帶上布置了若干應(yīng)變片，以監(jiān)測容器各部位的應(yīng)力變化。的應(yīng)力變化。 疲勞循環(huán)壓力為疲勞循環(huán)壓力為0150 MPa0150 MPa，共經(jīng)歷了，共經(jīng)歷了2020天約天約270270小時(shí)小時(shí)的疲勞試驗(yàn)，循環(huán)總次數(shù)達(dá)的疲勞試驗(yàn)，循環(huán)總次數(shù)達(dá)4067040670次；次；隨后隨后對容器再次進(jìn)行對容器再次進(jìn)行20MPa20MPa的超壓試驗(yàn)。超壓試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測到的外層鋼帶應(yīng)力數(shù)據(jù)與的超壓試驗(yàn)。超壓試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測到的外層鋼帶應(yīng)力數(shù)據(jù)與疲勞試驗(yàn)前相

7、比，沒有增大。同時(shí)對容器外部的檢查發(fā)現(xiàn)，疲勞試驗(yàn)前相比，沒有增大。同時(shí)對容器外部的檢查發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)過程中鋼帶鉆孔部位無任何異樣變化，連涂在外層鋼帶試驗(yàn)過程中鋼帶鉆孔部位無任何異樣變化，連涂在外層鋼帶上的防銹漆也未發(fā)現(xiàn)有任何細(xì)微裂痕，兩端斜面焊縫更無任上的防銹漆也未發(fā)現(xiàn)有任何細(xì)微裂痕，兩端斜面焊縫更無任何變化。試驗(yàn)結(jié)束后，打開容器頂蓋入內(nèi)檢查，在縱縫夾渣何變化。試驗(yàn)結(jié)束后，打開容器頂蓋入內(nèi)檢查，在縱縫夾渣與補(bǔ)焊處，內(nèi)筒鉆孔與打磨減薄區(qū)等部位，也均未發(fā)現(xiàn)有任與補(bǔ)焊處，內(nèi)筒鉆孔與打磨減薄區(qū)等部位，也均未發(fā)現(xiàn)有任何肉眼可見的變化。何肉眼可見的變化。 表明容器雖已使用八年之久，且存在超標(biāo)缺陷，表明容器雖已使用八年之久，且存在超標(biāo)缺陷，仍可經(jīng)受仍可經(jīng)受住住4000040000次以上的疲勞試驗(yàn)次以上的疲勞試驗(yàn) 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 繞帶筒體計(jì)算厚度按下式計(jì)算繞帶筒體計(jì)算厚度按下式計(jì)算式中式中, t t設(shè)計(jì)溫度下鋼帶錯(cuò)繞筒體材料的許用應(yīng)力；設(shè)計(jì)溫度下鋼帶錯(cuò)繞筒體材料的許用應(yīng)力；j j為容為容器內(nèi)筒名義厚度與鋼帶錯(cuò)繞筒體名義厚