壳体的设计材料的选择:根据容器所盛装的介质,内筒可采用20R、16MnR、CrMo钢、304L、316L、尿素级不锈钢、双相钢、钛材等材料。层板一般采用容易采购并且价格便宜的20R、16MnR和15MnVR等材料,但对于尿素合成塔,其层板不得采用15MnVR材料,只能采用强度级别相对较低的16MnR、20R等材料,且每层层板厚度不得小于8mm<4>。盲板可采用结构钢板。
结构的设计:内筒宜采用整张钢板卷制,并根据设备的具体情况提出进行超声检测和力学性能复验等要求。内筒组焊完毕经检验合格后应进行消除应力热处理。层板允许拼接,拼接焊缝不应超过2条。拼接焊缝应经无损检测合格,两面打磨至与母材平齐。层板间的环焊缝和纵焊缝应分别相互错开,相邻层板2条环焊缝间轴向距离不得小于100mm,相邻层板纵焊缝错开45以上。当层板包扎于内筒上焊接时对内筒有影响或需要设置检漏系统时,在内筒与层板间应设置盲板层。为检测内筒的泄漏及防止层间产生压力,每一层层板上至少应设置2个直径最小为6mm的通气孔。通气孔可以是穿过多层板的径向钻孔,也可以是在各层板上交错布置。对于装有强烈腐蚀性介质的多层包扎容器(如尿素合成塔),还应设置一个灵敏的,能较准确地确定泄漏部位的检漏系统。过去一般将检漏系统中的检漏通道设置于盲板层上,检漏孔与盲板层或内筒采用焊接方式连接,而现在一般采用检漏管直接与衬里板,检漏的对象从检漏衬里及其焊缝转移为检漏保护板与衬里板间的焊缝,这种结构的优点是不会发生腐蚀性介质对受压构件的腐蚀。
层板焊缝布置示意原检漏孔结构新检漏孔结构层板层间间隙和层板松动面积的控制:多层包扎容器在实际制造中,由于钢板本身的平面度和厚度公差以及卷板工艺等误差,在相邻两层之间不可避免存在间隙和松动面积。当层板间间隙和松动面积较大时,内侧内筒和层板的面应力较高,甚至可能达到屈服,外侧层板面应力较低,造成应力分布不均,存在安全隐患。对于有周期性载荷时,因间隙引起的高应力能促使疲劳裂纹的产生。对于温度较高时,因层板间间隙和松动面积的影响,使层板间的热传导受阻而使筒体内外壁间产生较大的温差应力。为减小层板层间间隙和层板松动面积,可采取以下措施:采用质量高、公差小的层板;选用的层板厚度小;采用相对较大的包扎力;适当提高水压试验的压力值。
层板的焊接与检测:层板包扎过程中应先进行纵缝的焊接,当纵缝冷却收缩后既使层板进一步贴紧又对内层层板产生一定的预应力,这对容器的使用是有利的。一般内筒纵缝的焊接采用2种焊丝为好,先用韧性好的焊丝打底,然后采用正常的焊丝焊接,这样可防止焊缝底部开裂。层板的纵缝焊接检测合格后,再进行层板间环缝的焊接。层板纵缝的无损检测在GB150和HG3129中均未做要求,根据GB150中规定层板纵焊缝的焊接接头系数为095及国外公司制造此种设备的情况,应对层板纵缝进行至少20%的超声检测。