《引进化工装置设备技术总结 高压设备》

第一章　概述1

第二章　高压容器结构15

第一节外壳15

一、筒体15

（一）多层包扎式筒体15

（二）螺旋包扎式筒体16

（三）多层热套式筒体18

（四）单层式筒体19

二、封头21

（一）封头结构及其特点21

（二）球形封头与筒体的连接结构22

（三）球形封头与裙座的连接结构23

三、开孔补强24

第二节密封和紧固件27

一、密封的结构、特点及选用意见27

（一）双锥环密封27

（二）八角垫密封29

（三）三角垫密封30

（四）平垫片密封31

二、高压密封的计算方法和基本参数以及密封材料的选择和特殊技术要求33

（一）双锥环密封33

（二）八角垫密封34

（三）三角垫密封34

（四）不锈钢齿形垫密封35

三、紧固件36

四、密封面的预紧及特殊要求37

第三节衬里结构38

一、筒体衬里结构38

（一）机械撑紧法衬里38

（二）多层包扎法衬里39

（三）热套法衬里40

（四）堆焊法衬里41

二、封头衬里结构41

（一）爆炸法衬里41

（二）堆焊法衬里41

（三）冲压法衬里41

三、管板衬里结构42

（一）堆焊法衬里42

（二）爆炸复合衬里42

四、接管、人孔和检漏孔结构43

（一）接管43

（二）人孔43

（三）检漏孔45

第四节高压管箱结构46

一、管板结构及特点46

二、管子与管板的连接结构47

（一）胀接47

（二）焊接（包括轻胀定位）47

（三）焊胀结构49

三、管板与管箱的连接结构及特点50

（一）环焊缝有堆焊过渡层的连接结构52

（二）环焊缝无堆焊层的连接结构53

四、管板与壳体的连接结构及其特点53

（一）法兰连接53

（二）焊接结构54

五、多程管箱分程隔板的结构型式及其特点56

六、高压换热器管板的计算方法及计算结果分析57

（一）计算方法57

（二）计算结果分析60

第三章　高压设备强度计算62

第一节高压筒体和封头的计算62

一、单层卷焊式筒体的计算62

（一）设计条件62

（二）筒体厚度62

二、多层包扎式筒体的计算62

三、多层热套式筒体的计算64

（一）设计条件64

（二）筒体厚度64

四、封头的计算65

（一）设计条件65

（二）封头厚度65

第二节　不连续应力计算65

一、概述65

二、法国型氨合成塔顶部不连续应力的计算66

（一）顶部结构的力学模型简化与载荷处理66

（二）计算结果69

（三）计算结果分析71

三、法国型氨合成塔裙座部位不连续应力的计算73

（一）氨合成塔设计条件73

（二）氨合成塔底部采用轴对称有限单元法的力学模型73

（三）氨合成塔筒体横截面上均布载荷q的计算73

（四）计算结果74

四、美国型氨合成塔底部裙座部位不连续应力的计算74

（一）氨合成塔设计条件74

（二）氨合成塔底部采用轴对称有限单元法的力学模型75

（三）氨合成塔筒体横截面上均布载荷q的计算75

（四）计算结果76

五、两种结构的氨合成塔底部裙座部位应力分布的计算结果分析76

（一）球形封头部分的不连续应力影响区76

（二）筒体部分的不连续应力影响区77

第三节氨合成塔触媒筐的外压稳定计算77

一、美国型氨合成塔触媒筐的稳定计算77

二、法国型氨合成塔触媒筐的稳定计算78

第四节　膨胀节计算78

一、U形单层膨胀节的计算78

（一）应力及厚度计算78

（二）疲劳寿命计算80

二、U形多层膨胀节的计算83

三、Ω形膨胀节的计算83

四、膨胀节适宜尺寸的决定85

第五节吊装结构的强度计算86

一、美国型氨合成塔吊装盖的设计计算86

（一）卧式放置86

（二）立式放置89

二、尿素合成塔吊耳的强度计算89

第六节　开孔补强计算91

一、开孔补强计算准则91

（一）等面积补强法91

（二）实验屈服补强法91

（三）弹性应力分析补强法91

（四）极限分析补强法92

（五）实验应力补强法92

二、氨合成塔的开孔补强计算与校核92

（一）补强计算92

（二）应力集中系数的验算94

（三）接管和封头连接处圆角半径的影响96

三、多层式筒体开孔97

第四章　材料100

第一节高压设备用钢100

一、引进高压设备用钢100

二、国内压力容器用钢106

三、对高压设备选材的意见及设想106

（一）单层卷焊式容器107

（二）多层包扎式容器107

（三）多层热套式容器107

第二节中温抗氢钢及氨合成塔内件用钢108

一、选材依据和特点108

二、引进高压设备用抗氢钢108

三、国内外抗氢钢及抗氢氮氨用钢简况109

第三节　耐尿素腐蚀用钢112

一、耐尿素腐蚀高压设备用钢的特点112

二、引进尿素高压设备耐腐蚀材料的选用113

（一）尿素合成设备用316L钢113

（二）CO2汽提塔用00Cr25Ni22Mo2N钢113

（三）工业纯钛114

三、尿素用不锈钢的晶间腐蚀试验114

四、尿素用不锈钢的铁素体含量检验116

第五章　制造与检验117

第一节高压容器制造工艺及其特点117

一、筒体117

（一）单层式筒体117

（二）热套式筒体119

（三）多层包扎式筒体121

二、封头123

三、开孔与接管123

（一）筒体或封头上开孔123

（二）接管加工124

（三）接管与筒体或封头的组装124

四、整体组装124

（一）筒节与筒节组装124

（二）筒节与封头组装125

第二节　衬里工艺125

一、筒体衬里125

（一）机械松衬125

（二）热套衬里125

（三）包扎衬里125

（四）堆焊129

二、封头衬里129

（一）松衬129

（二）爆炸衬里129

第三节焊接131

一、深坡口环焊缝焊接131

（一）多层包扎式容器的深坡口环焊缝焊接131

（二）多层热套式容器的深坡口环焊缝焊接132

（三）封头与筒节的环焊缝焊接132

二、堆焊132

（一）管板堆焊133

（二）尿素合成塔封头堆焊133

（三）人孔密封面堆焊133

三、异种钢焊接133

（一）氨合成塔上段筒节与换热器出口端封头的焊接134

（二）氨合成塔开工加热炉副线管与封头的焊接134

（三）管箱与管板的焊接135

（四）接管的焊接135

（五）氨合成塔顶部法兰与筒体的焊接136

四、管子与管板的焊接136

第四节　检验137

一、原材料检验137

二、焊缝检验138

三、水压试验及水质要求139

（一）水压试验139

（二）水压试验用水的水温140

（三）水压试验的水质要求141

四、气密性试验141

（一）空气试验141

（二）氨渗透试验141

（三）氟里昂试验141

（四）氦气试验142

（五）氢气试验142

第五节大型紧固件的装配工艺144

一、液压拉伸器上紧螺栓144

二、电加热器上紧螺栓146

三、其它方法147

第六节　对改进高压设备制造工艺的几点建议148