一种裙座支承的半球形封头立式压力容器，具有裙座、半球形封头、加强箍和圆筒，所述圆筒的上端与顶部封头焊接连接或者所述圆筒的上端具有端部法兰且端部法兰的上部装有顶部端盖及密封元件，加强箍套在半球形封头的外周，圆筒的下端与半球形封头及加强箍焊接连接，裙座壳的上端与加强箍焊接连接。本实用新型专利技术受到介质压力作用时，圆筒与不等厚半球形封头的连接部位应力集中系数小、受力合理，消除了多层圆筒端部与半球形封头的连接区域出现明显的应力集中情况，提高了该部位的安全可靠性，且消除了半球形封头直接与裙座壳焊接连接的连接部位出现的附加弯曲应力，解决了采用裙座支承的带加强箍的半球形封头立式压力容器壳体与裙座壳的连接结构问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及压力容器领域，具体涉及一种裙座支承的半球形封头立式压力容器。
技术介绍
采用裙座支承的立式压力容器又称为塔式容器，按照NB/ T47041-2014《塔式容器》标准中第6.3节“裙座壳与塔壳的连接”规定：裙座壳分为圆筒形和圆锥形两种，裙座壳与塔壳一般采用对接或搭接的型式。采用对接型式时，裙座壳上端的内径宜与相连接塔壳封头内径相等。该标准中所述的塔壳是指由下封头、塔壳圆筒及顶部端盖或上封头组成的压力容器壳体（见NB/ T47041-2014《塔式容器》标准中第6章“结构”中的图1说明）。对于下封头为标准型椭圆形封头的压力容器，封头的壁厚与圆筒的壁厚基本相同，封头与圆筒对接连接，裙座壳一般与封头采用对接连接型式，当塔壳的直径较小时，也可以采用搭接型式。（注：压力容器的圆筒一般又称为筒体）。对于下封头为半球形封头的压力容器，根据强度条件，当封头的材质与圆筒相同时，封头的壁厚为圆筒壁厚的二分之一。如果容器内的介质压力比较高，为了减少封头的壁厚，通常采用半球形封头。当圆筒与封头不等厚时，根据GB 150.3－2011《压力容器 第3部分：设计》附录D2.2节“圆筒与封头的连接”中的规定，封头与圆筒连接的不等厚部位必须有一段锥形过渡区。此时，裙座壳与封头只能采用对接连接型式（见附图1）。另外，当圆筒的壁厚较大时，为了提高压力容器的安全性，一般将圆筒设计成多层结构，即在较小厚度的内筒外面包扎若干层厚度更小的层板组成多层圆筒，所需层板的层数根据压力容器强度计算确定。当压力容器的圆筒采用多层圆筒结构时，下封头通常采用半球形封头，而且半球形封头的壁厚小于多层圆筒的总厚度，裙座壳与封头也是采用对接连接型式（见附图2）。压力容器圆筒与不等厚半球形封头连接时，圆筒与封头连接的不等厚部位必须有一段锥形过渡区。在锥形过渡区，由于结构的不连续，该部位除了承受薄膜应力外，在连接处附近还会产生附加边缘应力，使得该过渡区成为高应力区之一（见《压力容器》杂志2011年第8期刊登的罗彩霞等撰写的论文《高压容器筒体与封头连接处有限元分析及优化》介绍）。如果压力容器的圆筒为多层圆筒结构，多层圆筒在径向方向上还存在层间分离情况，与半球形封头连接的端部又有结构的不连续，连接部位出现明显的应力集中（见《化工机械》杂志2010年第3期刊登的张羽翔等撰写的论文《整体多层包扎式高压容器筒体与球形封头连接区应力状态有限元分析》及《石油化工设备技术》杂志2016年第2期刊登的刘正通等撰写的论文《多层包扎高压容器端部结构设计与应力分析》介绍）。由此可见，在圆筒与封头连接的不等厚部位的锥形过渡区，由于附加边缘应力以及明显的应力集中，因而降低了该部位的安全可靠性。半球形封头的立式压力容器采用裙座支承时，裙座壳的上端与封头外壁焊接连接，封头与裙座壳的连接部位，由于结构的约束，在受到容器内介质的压力作用时将产生附加弯矩，该部位的封头除了承受薄膜应力外，还要承受附加弯曲应力，在裙座连接部位出现了高应力区（见《西北大学学报（自然科学版）》2008年第1期刊登的淡勇等撰写的论文《高压反应器应力分析和强度评定》及《石油化工设备技术》杂志2010年第6期刊登的黄勇力等撰写的论文《塔式设备裙座支撑区的失效分析和加强措施》介绍），影响半球形封头的承载能力。一种“带加强箍半球形封头结构的高压容器”的技术专利（见专利申请号：97249860.5），该技术专利公开的技术为：在半球形封头的外面设有加强箍，加强箍的外径与筒体的外径相同，多层筒体外面的几层层板的端部与加强箍焊接连接。根据该专利的设计人郑津洋等发表在《石油机械》杂志2000年第1期上的论文《半球形封头壁厚与筒体壁厚不相等的高压容器》介绍），半球形封头外面设有加强箍后，在加强箍和半球形封头连接处附近的半球形封头侧的应力集中系数较小、受力合理。上述技术专利技术虽然改善了半球形封头与圆筒不等厚时封头与圆筒连接部位的受力状况，但该专利技术没有涉及采用裙座支承的立式压力容器壳体与裙座壳的连接结构问题。综上分析，现有技术存在的不足是：1、圆筒与不等厚的半球形封头的连接部位除了承受薄膜应力外，在锥形过渡区，由于结构的不连续，在连接处附近还会产生附加边缘应力，使得该过渡区成为高应力区之一，且多层圆筒在径向方向上还存在层间分离情况，与半球形封头连接的端部又有结构的不连续，连接部位出现明显的应力集中，降低了该部位的安全可靠性；2、采用裙座支承时，半球形封头与裙座壳的连接部位，由于结构的约束，在受到容器内介质的压力作用时将产生附加弯矩，该部位的封头除了承受薄膜应力外，还要承受附加弯曲应力，因而影响半球形封头的承载能力；3、“带加强箍的半球形封头结构的高压容器”技术专利，虽然改善了圆筒与不等厚半球形封头连接部位的受力状况，圆筒与封头连接部位应力集中系数小、受力合理，但该专利技术没有涉及采用裙座支承的立式压力容器壳体与裙座壳的连接结构问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种圆筒与不等厚半球形封头连接部位应力集中系数小、安全可靠，且半球形封头不会受裙座壳连接结构约束而出现附加弯曲应力的裙座支承的半球形封头立式压力容器。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种裙座支承的半球形封头立式压力容器，具有裙座、半球形封头、加强箍和圆筒，所述圆筒的上端与顶部封头焊接连接或者所述圆筒的上端具有端部法兰且端部法兰的上部装有顶部端盖及密封元件，所述裙座包括基础环、筋板、盖板和裙座壳，所述裙座壳的下部与基础环、筋板和盖板焊接连接，所述加强箍套在半球形封头的外周，且加强箍的内周与半球形封头的外周相配合，所述圆筒的下端与半球形封头的端部及加强箍的上端焊接连接，其改进在于：所述裙座壳的上端与加强箍焊接连接。在上述技术方案中，所述加强箍的下部具有环形凸肩Ⅰ，所述裙座壳的上端与所述加强箍的环形凸肩Ⅰ对接焊接连接。在上述技术方案中，所述加强箍的下部具有环形台阶，所述裙座壳的上端套到所述加强箍的环形台阶上并与加强箍焊接连接。在上述技术方案中，所述圆筒为多层圆筒，包括内筒及若干层层板，所述半球形封头的端部具有环形凸肩Ⅱ，所述内筒的下端与半球形封头的环形凸肩Ⅱ对接焊接连接，所述层板的下端依次与半球形封头端部的焊接坡口Ⅰ及加强箍上端的焊接坡口Ⅱ焊接连接。在上述技术方案中，所述半球形封头端部的焊接坡口Ⅰ及加强箍上端的焊接坡口Ⅱ的形状均为阶梯状，且每个阶梯的径向宽度与所述层板的厚度相对应，每层层板从内到外依次与各个阶梯相配并与对应的半球形封头或加强箍焊接连接。在上述技术方案中，所述密封元件为强制式密封垫片或自紧式密封垫片或半自紧式密封垫片。在上述技术方案中，所述密封元件为无垫片焊接密封元件。在上述技术方案中，所述裙座的裙座壳为圆锥形，且圆锥形裙座壳的半锥顶角α为：0°＜α≤20°。在上述技术方案中，所述裙座的裙座壳为圆筒形。在上述技术方案中，所述裙座的盖板为整块结构。本技术所具有的积极效果是：由于在半球形封头外面设置了加强箍，且裙座壳的上端与加强箍焊接连接，因而与现有技术相比较，具有如下优点：1、圆筒与不等厚半球形封头的连接部位应力集中系数小、受力合理，且消除了多层圆筒端部与半球形封头的连接区域出现明显的应力集中情况，提高了该部位的安全可靠本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种裙座支承的半球形封头立式压力容器，具有裙座（1）、半球形封头（2）、加强箍（3）和圆筒（4），所述圆筒（4）的上端与顶部封头（10）焊接连接或者所述圆筒（4）的上端具有端部法兰（5）且端部法兰（5）的上部装有顶部端盖（6）及密封元件（9），所述裙座（1）包括基础环（1‑1）、筋板（1‑2）、盖板（1‑3）和裙座壳（1‑4），所述裙座壳（1‑4）的下部与基础环（1‑1）、筋板（1‑2）和盖板（1‑3）焊接连接，所述加强箍（3）套在半球形封头（2）的外周，且加强箍（3）的内周与半球形封头（2）的外周相配合，所述圆筒（4）的下端与半球形封头（2）的端部及加强箍（3）的上端焊接连接，其特征在于：所述裙座壳（1‑4）的上端与加强箍（3）焊接连接。
【技术特征摘要】
1.一种裙座支承的半球形封头立式压力容器，具有裙座（1）、半球形封头（2）、加强箍（3）和圆筒（4），所述圆筒（4）的上端与顶部封头（10）焊接连接或者所述圆筒（4）的上端具有端部法兰（5）且端部法兰（5）的上部装有顶部端盖（6）及密封元件（9），所述裙座（1）包括基础环（1-1）、筋板（1-2）、盖板（1-3）和裙座壳（1-4），所述裙座壳（1-4）的下部与基础环（1-1）、筋板（1-2）和盖板（1-3）焊接连接，所述加强箍（3）套在半球形封头（2）的外周，且加强箍（3）的内周与半球形封头（2）的外周相配合，所述圆筒（4）的下端与半球形封头（2）的端部及加强箍（3）的上端焊接连接，其特征在于：所述裙座壳（1-4）的上端与加强箍（3）焊接连接。2.根据权利要求1所述的裙座支承的半球形封头立式压力容器，其特征在于：所述加强箍（3）的下部具有环形凸肩Ⅰ（3-4），所述裙座壳（1-4）的上端与所述加强箍（3）的环形凸肩Ⅰ（3-4）对接焊接连接。3.根据权利要求1所述的裙座支承的半球形封头立式压力容器，其特征在于：所述加强箍（3）的下部具有环形台阶（3-5），所述裙座壳（1-4）的上端套到所述加强箍（3）的环形台阶（3-5）上并与加强箍（3）焊接连接。4.根据权利要求1所述的裙座支承的半球形封头立式压力容器，其特征在于：所述圆筒（4）为多层圆筒，包括内筒（4-1）及若干层层板（4-2），所述半球形...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪永良，王海范，崔琴，
申请(专利权)人：江苏省化工设备制造安装有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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