單層厚壁套管鍛件的結構形式

發布時間：2021-10-19 人氣：

超高壓容器的發展趨勢是操作壓力越來越高、容器尺寸越來越大，因此對結構、材料和制造提出了更嚴格的要求。常用的結構有：整體鍛造或整體鍛造經自增強處理的單層厚壁筒體；雙層縮套、雙層套箍、雙層縮套經自增強處理及多層縮套、硬質合金內襯雙層筒體；繞絲式筒體；剖分式、層間沖壓式筒體等。

單層厚壁筒體
1.整體鍛造簡體
整體鍛造筒體是厚壁容器中***為常見的型式，容器頂、底部可以與筒體一起鍛造，也可采用鍛件經機械加工后以螺紋連接為一體。單層整體鍛造容器使用范圍存在較大的局限性，因為相當高的內壓力使筒體內壁產生很大的應力，以至有可能發生屈服或塑性流動，而外壁的應力卻很低，在非彈性范圍內工作時會使容器壽命大大降低。而對于高應力的內壁部位，很容易出現應力腐蝕和疲勞破壞。設計中，為了保證筒體材料在彈性范圍內工作，一般選用高強度鋼制造筒體，但這類鋼的塑性、韌性較低，使用中也存在一定安全隱患。

單層整體鍛造超高壓容器應用實例如圖所示，該設備為高壓聚乙烯裝置超高壓反應釜，設計壓力和設計溫度為225.6MPa和300℃，殼體材質為34CrNi3MoA。2.整體鍛造自增強簡體整體鍛造自增強筒體是利用結構本身的預應力抵消一部分工作應力，以提高容器材料的彈性工作范圍。具體做法是在容器使用前，先在圓筒內壁施加一個內壓，使內壁發生屈服，屈服層材料產生徑向擴張的殘余變形，然后卸除內壓，由于外層材料的彈性收縮，使已塑性變形的屈服層材料在彈性恢復后受到外層的彈性壓縮而產生壓縮應力，外層材料產生拉伸應力。
與整體鍛造筒體比較，整體鍛造自增強筒體具有可提高耐壓程度，減小容器壁厚和質量，筒壁的平均應力較低等優點，且容器自增強處理過程對筒體是一次耐壓試驗，進一步保證容器使用的安全性。
所示為高壓聚乙烯試驗裝置氣流攪拌反應器結構示意圖（設計壓力294.2MPa,設計溫度300℃，自增強處理壓力637.4MPa，自增強率22. 857%，筒體材質4340鋼）

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