多层压力容器研究进展

【摘要】自1978年改革开放以来，我国的经济发展十分迅速，促使我国各行各业不断改革创新。在很多领域如化工炼油以及轻工业等很多行业都需要压力容器，随着汽车的广泛运用，能源领域逐渐被人们做重视。能源领域作为对国家各行业发展产生决定性影响的行业，也大量需要压力容器。压力容器从整体上来说一共有两类，分别是单层压力容器和多层压力容器。多层压力容器与单层压力容器的结构并不相同，因此只有对厚壁制造中的各种问题能够及时解决，才能生产多层压力容器。笔者对多层压力容器的相应各种结构进行了全面的研究，并对研究的进展进行了分析，以此为我国未来多层压力容器的生产和发展进行了展望，并确定了相应的研究法方向。

【关键词】压力容器；结构形式；进展

多层压力容器与单层压力容器相比，需要在材料的运用中更加的合理，并综合考虑安全性和实用性等多方面因素的影响。从整体上来说，多层容器尤其是多层高压容器已经作为十分重要的结构形式，而且根据工业生产的过程来说，多层压力容器已经被广泛应用在各个领域。比较常见的化学工业的氨合成和尿素合成都需要运用多层压力容器。经济的快速发展，使得科学技术不断的发展和改革，很多容器不但需要经受高压高温以及强腐蚀等多重条件的影响，而且还需要满足工业生产大型化的要求。

1多层压力容器的结构、特点及其发展历史

1.1多层包扎式容器

多层包扎式容器是目前使用最广泛的基础，从制造和使用方面来说，具有较好的经验基础，而且这时一种非常常见的多层压力容器结构。我国在建国初就研制成功了这种方式，这样的方式一般都是由层板包扎，并运用钢丝绳的拉紧力和纵焊缝两者之间的相互作用，并将两者内筒和层板之间的作用力，而且从整体上来说，整个建造过程比较简单。但由于制造的时间比较长，导致对钢板的使用率较低，两层之间的间隙在检查的时候难度较大，想要对筒节进行对接，就会对深层次的环焊缝产生一定的影响。

1.2多层热套式容器

通过对多层热套式容器分析，与单层容器相比较，发现其本身具有较高的生产效率，很多材料来源比较广泛，但利用率和焊缝的质量比较容易保障。但从根基分析得知，这种方法也有很多缺点，其中比较突出的特点就是过盈量难以控制。根据实际情况分析得知，比较大的容器在套好后需要进行整体加热，并进行相应的退火处理。整个退火的过程比较复杂，而且从整体上来说，所消耗的能源很大，需要有与之相配套的加热设备，并只能进行套短筒节。根据我国目前的情况分析，到目前为止，我国只有少数几个工厂可以进行这种工艺，要求相对来说比较高。

1.3多层绕板式容器

多层绕板式容器是以多层包扎式容器为基础逐渐改革变化而来，根据发展历史分析研究得知，首先是由日本创造的，通过分析得知这种方法与以上两种方式相对比，具有良好的经济效益，而且所建造的容器强度较好，所适用的范围也较广。这种方法所获得的产品，具有深厚的环焊缝，想实现绕板板材需要有材料的来源，而且这些材料一般需要有较大的直径，高压容器一般需要较大的绕板机，但这种较大的绕板机需要有较高的经济水平，制约了这种技术的发展。

2多层压力容器的研究

2.1多层压力容器制造过程中预应力的研究

多层压力容器本身具有自身的结构特点，在整个容器制造的时候，需要在内筒和层板上加一定的预应力，并保证工作的时候，内壁的应力分布比单层的筒体分布更加均匀。通过分析得知，这种方法能够提高受力的均匀程度，并提高容器本身的承载能力。通过对多种方法的分析得知，多层容器在制造的时候，所产生的预应力和层板纵焊缝横向之间的有效收缩量之间有正比关系。所以在进行多层容器预应力设计的时候，需要根据层板的坡口形式、几何尺寸以及焊接工艺进行选择。多层容器的预应力合理利用要以容器结构的设计为基础，并以此确保对容器结构的合理设计和利用。

2.2多层压力容器自增强技术和超压处理的研究与应用

多层压力容器本身具有多层的性质，在整个制造的过程中，中间层有随机出现间隙的情况，这些间隙的存在导致筒壁的受力不均衡，沿着壁的应力分布并不均匀。很多圆筒在传递热量的时候，间隙的存在导致筒壁的导热系数降低，整个传热的面积减小，进而导致金属的热能消耗量增加。所以，通过分析总结得知，只有增加技术的水平，并运用超压处理来减小或者是暂时性的消除多层压力容器之间的层间间隙，才能减少这种现象的发生。其实在三十年前，我国的科学家就已经对多层高压容器在层间间隙的应力进行了分析，并分析和推导出间隙的多层弹性体和层板完全贴合的内压力公式。

2.3多层压力容器结构方面的研究

2.3.1多层封头所谓的多层封头就是以多层压力容器结构为基础，通过深入的研究分析得知，多层蝶形封头的作用，并结合所制造和实验的具体情况，确保了多层薄板代替单层厚板冲压封头的可行性。这种制造的方法比较简答，而且整体的强度并没有降低，整体上的安全性较好。2.3.2多功能全多层压力容器结构的研究我国的科研机构通过研究和分析开发出多功能全多层高压氢气储罐，这种设计的主体就是绕带筒体、双层半球形封头、加强箍。通过分析得知，这种设计使得储罐结构具有承压、抑爆抗爆、缺陷分散和健康状态在线诊断等多种功能。通过分析得知，这种结构分布相对来说比较合理，而且生产起来效率较好，使用起来比较安全，可以在不同条件下实现高压氢气的储存。

3结语

通过深入的研究，已经对多层压力容器有了较为深刻的研究，而且从整体上来说，我国的工业生产发展需要很多更深层次研究的多层压力容器。因此从根本上来说，多层容器层间的摩擦特性需要进行深入的研究，而且要根据所需要的机理和应用，融入更多的可靠性。为了全面提升多层容器的制造工艺，并提高多层容器制造的自动化程度，需要从提升制造工艺和降低生产成本着手。于此同时，还要根据多层容器的结构和特点，并努力提升多层容器质量。从整体上来说，只有在工业生产的过程中，不断进步和发展，才能提升多层压力容器的整体质量。

参考文献：

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作者：徐燕 单位：江苏景泰石油化工装备有限公司