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低温压力容器结构设计知识一网打尽

低温压力容器及其部件的结构设计应充分考虑以下要求。

①结构尽可能简单，减少焊接件的拘束程度。

②结构各部分截面应避免产生过大的温度梯度。

③结构拐角和过渡应减少局部的应力集中以及截面尺寸和刚度的

急剧变化。

④容器元件的各个部分(包括接管与壳体的连接)所形成的T形接头、

角接接头焊缝和各类角焊缝，以及接管、凸缘端部都应修磨成圆角，

使其内、外拐角均成圆滑过渡。

⑤容器的鞍座、耳座、支腿应设置垫板，避免直接与容器壳体相

焊。垫板或连接板按低温用材考虑。

⑥容器与非受压件或附件的连接焊缝应采用连续焊。

⑦接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强，若采用补强板，

应为截面全焊透结构，且焊缝圆滑过渡。

⑧在结构上应避免焊缝的集中和交叉。

⑨容器焊有接管及载荷复杂的附件，需焊后消除应力，而不能整

体进行热处理时，应考虑部件单独热处理的可能性。

结构设计原则举例如下：各几何形状不连续的连接元件之间应有

足够大的过渡圆弧半径：厚薄不一致的连接件之间应有足够斜度的削

薄过渡；尽可能将结构做成静定结构，使各构件在外载荷作用下可以

自由变形，不受约束；各支座和容器受压元件的接触处应设置垫板；

使局部载荷尽可能均匀地作用在各受压元件上；在加热或冷却物

料的进出口处，应使流体和受压原元件均匀接触，避免产生较大的温

度差；在可能条件下，优先采用厚壁管补强或整体锻件补强结构而尽

量少用补强圈结构；圆筒或封头上尽可能沿径向开孔，避免出现非径

向接管；尽可能采用整体法兰；避免采用螺纹法兰；各类焊接接头尽

可能采用全熔透结构。

结构简介

在低温操作条件下使用的容器.根据壳体内带压与否可分为低温压

力容器和低温真空容器。低温容器与常温压力容器相比，结构形状基

本相同，但低温容器筒体外壁有绝热结构。

低温容器的总体结构一般如下。

①容器本体，包括储液内容器(俗称内胆)、绝热结构、外壳体和

连接内、外壳体的构件等。选择绝热结构时，应综合考虑绝热性能、

经济性、坚固性、容积、重量及施工方便等多种因素。连接内、外壳

体的构件主要包括管道、支承系统、拉杆、人孔及链条等。

②低温液体和气体的注入、排出及回收系统。

③压力、温度、液面等检查仪表及管道与阀门。

④安全设施，如内、外壳体的防爆膜、安全阀、紧急排液阀等。

⑤其他附件，如底盘、把手、抽气口等。

一般情况下，低温容器的内容器常用奥氏体不锈钢、铝合金、钼

合金制作；液化天然气的内容器还可用9Ni钢制作；液氟容器的内容

器多用蒙乃尔合金，也可选用不锈钢制作。而外壳体在常温下工作，

可用普通的碳钢制作。连接内、外壳体的管道等构件，常用热导率小

的不锈钢、蒙乃尔合金等。

低温容器的公称容积指储存液化气体的有效容积。容器的几何容

积应大于其公称容积，以留有5%~10%的蒸气窨。如果容器中不留附

加的蒸气窨，由于热漏而导致液体蒸发，容器中的压力会快速升高。

其次，在快速充装操作时由于内容器预冷不充分将会引起附加的

液体蒸发，如果没有一个蒸气窨，液体将会通过排气管排走。在正常

的充液操作中，当容器大约被充满90%时，液体就开始从排气管排出，

亦即储槽的几何容积只有90%才是有效的，因此液化气体储槽通常要

有10%的富裕空间。

焊接结构设计

压力容器受压部分的焊接接头根据所在位置分为A、B、C、D

四类.分类原则见GB150.1。此外，把底座、支耳、托架垫板及其他

非受压附件与压力容器内、外壳壁的连接焊缝称为E类焊缝。

低泪压力容器焊接结构设计的关键在于焊接接头的全熔透，防止

因焊接接头中存在裂纹、气孔等人为缺陷，导致容器发生低应力脆断。

(1)焊接结构设计的一般原则

①首先应根据容器的工作介质、工作压力、使用温度及焊接接头

所在位置，来选择合适的焊接结构，以保证有足够的强度和严密性。

②为减少焊接件的变形和应力，对厚薄