圧力容器は,石油精製,エネルギー生産,製薬,食品加工,その他多くの分野で広く使用されている現代産業システムにおける不可欠な部品です.これらの重要な容器は 貯蔵するのに重要な役割を果たしますメディアを輸送し,処理します.巨大な内部圧力に耐えるため 潜在的な危険性が生じるしたがって,圧力容器の安全かつ信頼性の高い操作を確保することが極めて重要です.
圧力容器の末端閉塞部品として機能する容器頭は,容器を密封し,圧力に耐える,パイプラインの接続を容易にするなどの重要な機能を果たします.圧力鍋の蓋のようにこの報告書は,圧力容器設計者にとって包括的な技術的なガイドラインを提供します.様々な頭型を徹底的に分析する安全性と効率の両方を向上させる情報に基づいた意思決定を支援するために,それらの特性,応用シナリオ,選択基準
1圧力容器のヘッドの概要
1.1 定義と機能
圧力容器の頭,端閉塞またはドームとも呼ばれ,円筒形または球状の圧力容器の端を密封する部品である.通常,上下の閉塞 (垂直容器用) を形成したり,パイプや他の設備に接続したりします.主要な機能は:
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容器の密封:圧力容器を効果的に密封し,メディアの漏れを防ぐ.
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圧縮装置:内部圧力に耐えるし 容器壁に負荷を移動させる
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パイプライン接続:メディアの転送と処理のためのパイプシステムへの接続を容易にする.
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構造支援:垂直型船の配置に安定性とサポートを提供します.
1.2 分類
頭は形状,製造過程,材料の組成によって分類されます.
1.2.1 形によって
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球状の頭:材料全体に均等なストレスの分布を持つ理想的な幾何学
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エリプソイド型頭:高さは直径よりずっと小さいコスト効率の良いオプションです
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トリスフェラルヘッド:特徴 固定冠半径は頭型によって決定される.
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片頭:トロイド式手首の切り替えで接続された平板板を含む.
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逆向きのトリスフィアヘッド:逆向きのトリスフィア構成です
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角型頭:角形形状の角形形です
1.2.2 製造過程によって
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モノリシックヘッド:単一の材料から作られています
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切断頭:複数の断面を溶接して製造する
1.2.3 材料によって
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炭素鋼:腐食性のないメディアの優れた強度と溶接性
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ステンレス鋼:攻撃的なメディアに対する優れた耐腐食性
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合金鋼:強化された強度と高温性能
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アルミ:軽量で腐食耐性がある
1.3 製造プロセス
頭の製造には通常2つの主要な段階があります.
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プレス型:原材料 (鋼板,ステンレスシート) は,形状が曲げたり球状になったりするために,マースを用いてプレスされます.
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エッジ処理:形成された頭は,ボトルを固定するための縁のトリミング,フラング,または溶接準備を受けます.
大型または複雑な頭には,溶接接接頭で断片化された構造が必要である.
2頭型の特性と用途
2.1 球状ヘッド
特徴:
- 均一 な ストレスの 分布 は,材料 の 耐久 性 の 利用 を 最大 に する
- 特殊な圧力を抑える能力
- 材料の高効率はコストを削減する
応用:高圧容器,貯蔵タンク,原子炉,特に極端な圧力/温度条件の容器高圧ガス貯蔵.
2.2 円筒印章型ヘッド
特徴:
- 低深さから直径の比率でコスト効率
- 球状とトリスフィア式設計の間のバランスのとれた強度
- 最適な空間利用
応用:貯蔵タンク (石油,化学品),原子炉 (化学,医薬品),熱交換器 (蒸気,冷却システム)
2.3 トリスフェラルヘッド
種類:
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ASME トリスフェラル:冠半径は外径 (r1 = Do) に等しい.指輪半径は直径の6% (r2 = 0.06Do)
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標準80/10:冠半径は直径 (r1 = Do) に等しい.指輪半径は10% (r2 = 0.1Do)
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DIN 28013 (80%):冠半径は直径の80% (r1 = 0.8Do);指輪半径は15.4% (r2 = 0.154Do)
応用:貯蔵装置や原子炉や熱交換システムにおける elipsoidal heads に似ています
3材料の選択
材料の選択に重要な要因は以下のとおりである.
- 動作圧力と温度要件
- 媒体の腐食性
- 材料の強さと柔らかさ
- 溶接可能性
- 費用の考慮
3.1 共通材料
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炭素鋼 (Q235,Q345):一般用途のアプリケーション
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ステンレススチール (304, 316L):腐食性のある環境
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合金鋼 (16MnR,15CrMoR):高温/高圧サービス
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アルミ合金 (5052,6061):軽量化要件
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チタン合金:極端な状況
4熱処理
冷状ヘッドはストレスを軽減する熱処理を必要とするが,熱型ヘッドは通常はそうではない.
目的:
- 残留ストレス緩和
- メカニカルプロパティ強化
- 穀物の精製
方法:材料とサービス要件に基づいて選択されたアニール,標準化,テンパー
5選択基準
首の選択の主要な考慮事項
- 設計コード (ASME,ENなど) に準拠
- 動作条件 (圧力,温度,介質)
- 頭の幾何学最適化
- 材料の互換性
- 尺寸のマッチング
- 費用対効果
6検査と試験
品質保証プロトコルは以下のとおりである.
- 視覚的・次元的検査
- 材料の検証
- 水静止/空気圧試験
- 破壊性のない検査 (UT,RT)
7メンテナンスの慣行
基本的メンテナンスには,次のものがあります.
- 定期的な視察
- 表面清掃
- 接続の潤滑
- 壊れた部品を間に合うように交換する
8ケーススタディ
ケース1:化学工場の貯蔵タンク障害は,酸性媒体の炭酸鋼頭部の不適切な選択によるもので,腐食性漏れと環境汚染をもたらします.
教訓:腐食性サービスには腐食耐性のある材料 (ステンレス鋼,チタン) が必要です.
ケース2高温/高圧で材料の強度が不十分であるため,発電所のボイラーヘッドが破裂し,負傷者と機器の損傷が発生します.
教訓:極端な条件では 高強度合金材料が必要です
9将来の傾向
新興開発は以下の通りです.
- 先進的な材料の応用
- コンピュータによる設計最適化 (CAD/FEA)
- 自動製造技術
- 環境に優しい実践
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