压力容器厚壁补强接管和压力容器的制作方法

本实用新型涉及石油化工行业压力容器设备领域，具体地，涉及一种压力容器厚壁补强接管和压力容器。

背景技术：

目前，在化工生产过程中所用的压力容器，由于各种工艺和结构上的要求，使设备能够进行正常的操作、测试和检修，在壳体和端盖上不可避免地设置各种开孔并连接接管，例如，物料进口、出口，测量和控制点(压力表、测温扣)、视镜、液面计、人孔和手孔等。

开孔的结果，不但会削弱容器壁的强度，而且在开孔附近会形成应力集中，其峰值应力通常达到容器壁中薄膜应力的数倍。这样高的局部应力，加上接管上有时还会有其他的外载荷所产生的应力，温度应力，以及容器材质和开孔结构在制造过程中不可避免地会形成制造缺陷而产生残余应力。因此，开孔附近往往容易成为容器的破坏源——主要是疲劳破坏和脆性裂口。因此，开孔补强设计是压力容器设计中较为重要的组成部分，优化开孔设计，并采取适当的补强方法是保证容器安全操作的重要因素。

传统的锅炉容器接管焊接结构为无缝钢管或整体锻件，在高温中压甚至高压下，无缝钢管的结构无法满足锅炉容器开孔补强的技术要求，整体不开槽锻件由于内伸段与锅炉容器内部管线相焊，由于温差因素，整体锻件与内伸段结构不连续处经常出现结构裂纹以致破坏，影响整个锅炉容器设备的使用寿命。因此，补强接管的设计有待进一步优化以满足更高强度和安全性的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述缺陷，提供一种压力容器的厚壁补强接管和压力容器，该厚壁补强接管可以解决传统的锅炉容器接管焊接结构不连续导致的容器接管焊接结构的受力不均的问题，能够有效地避免锅炉容器及厚壁补强接管在高温中压甚至高温高压条件下出现裂纹甚至被破坏，可以防止锻件由于开槽而产生积液腐蚀管壁，延长使用寿命，并且其加工制造工艺简单，适合工业化大规模批量生产。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种压力容器的厚壁补强接管，该厚壁补强接管包括开孔补强段、内伸段和蒸汽通道，所述内伸段从所述开孔补强段的内部向上延伸，并超出所述开孔补强段的上表面，所述蒸汽通道贯穿所述开孔补强段和所述内伸段，且所述开孔补强段和所述内伸段之间形成有凹槽。

优选地，所述凹槽与所述蒸汽通道通过排液孔连通。

优选地，所述排液孔为倾斜设置，且倾斜的角度为25-35°。

优选地，所述凹槽环绕所述内伸段形成。

优选地，所述开孔补强段从上到下依次包括与容器筒体连接的部分、过渡部分和与外部蒸汽管线连接的部分，且所述与容器筒体连接的部分、所述过渡部分以及所述与外部蒸汽管线连接的部分的外径依次减小。

优选地，所述内伸段超出所述开孔补强段的上表面部分的高度占所述内伸段高度的25-30％。

优选地，所述凹槽的开槽深度占所述内伸段高度的66-77％。

优选地，所述凹槽的开槽深度与宽度之比为5-6.5：1。

优选地，所述厚壁补强接管为一体成型结构。

本实用新型还提供一种压力容器，该压力容器包括容器筒体部分和本实用新型提供的厚壁补强接管，所述厚壁补强接管的开孔补强段与所述容器筒体部分焊接。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的压力容器的厚壁补强接管为一体成型结构的整体锻件，无焊接结构，使其在大温差高内压条件下不会产生较高的局部薄膜应力和二次应力，受力均匀，防止压力容器及厚壁补强接管出现裂纹或使裂纹进一步扩展至完全断裂，能够有效延长压力容器的使用寿命；

(2)本实用新型提供的压力容器的厚壁补强接管的开孔补强段和内伸段之间的凹槽与蒸汽通道通过排液孔连通，可以有效排除槽底部积液，减少积液对锻件的腐蚀，进一步延长压力容器的使用寿命；

(3)本实用新型提供的压力容器的厚壁补强接管制备工艺简单，施工方便，经济性好，可以满足大部分制造生产厂家的加工能力要求，适合工业化大规模批量生产。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的厚壁补强接管的结构示意图；

图2是本实用新型提供的厚壁补强接管中内伸段底部沿A-A方向的剖视图。

附图标记说明

1、开孔补强段 2、内伸段 3、蒸汽通道

4、凹槽 5、排液孔 6、筒体部分

A-A、厚壁补强接管剖面图视图方向

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型提供的厚壁补强接管的结构示意图。

如图1所示，所述厚壁补强接管包括开孔补强段1、内伸段2和蒸汽通道3，所述内伸段2从所述开孔补强段1的内部向上延伸，并超出所述开孔补强段1的上表面，所述蒸汽通道3贯穿所述开孔补强段1和所述内伸段2，且所述开孔补强段1和所述内伸段2之间形成有凹槽4。按照本实用新型所述的厚壁补强接管在大温差高内压条件下不会产生较高的局部薄膜应力和二次应力，受力均匀，能够显著改善厚壁补强接管及使用所述厚壁补强接管的压力容器出现裂纹或使裂纹进一步扩展至完全断裂的情况，可以有效延长压力容器的使用寿命。

在所述厚壁补强接管中，当高温蒸汽通过蒸汽通道3时，凹槽4内因空气冷凝会产生积液，如果不及时排出这些积液，将会对所述厚壁补强接管造成腐蚀。在一种优选实施方式中，为了实现排出凹槽4内可能产生的积液，在所述内伸段2的底部开设有排液孔5，使所述凹槽4与所述蒸汽通道3通过排液孔5连通，从而通过该排液孔5排出积液。

所述排液孔5可以环绕所述内伸段4的底部开设1个或多个，优选为2-3个。当所述排液孔5为多个时，任意两个相邻的排液孔之间的间距优选为相同，也即使多个排液孔沿着所述内伸段4的底部均匀排布。在一种具体实施方式中，所述排液孔5为两个，并且这两个排液孔对称设置，图2示出了该具体实施方式的厚壁补强接管中内伸段底部沿A-A方向的剖视图。

在所述厚壁补强接管中，所述排液孔5的设置方式没有特别的限定，具体地，所述排液孔5可以平行开设，也可以倾斜开设。在优选情况下，为了最大限度地排出所述凹槽4底部的积液，减少积液所造成的腐蚀，所述排液孔5为倾斜设置，具体地，所述排液孔5从所述凹槽4的一端向所述蒸汽通道3的一端倾斜。进一步优选地，当所述排液孔5为倾斜设置时，倾斜的角度为25-35°。

在所述厚壁补强接管中，所述排液孔5形状没有特别的限定，其截面的形状例如可以为圆形、方形以及各种常规的不规则形状。在优选情况下，所述排液孔5的截面形状为圆形。

在所述厚壁补强接管中，所述排液孔5的尺寸可以为常规设置，例如可以为8-10毫米。所述排液孔5的尺寸是指排液孔5的径向尺寸，当所述排液孔5的截面形状为圆形时，该尺寸是指排液孔5的内径。

在所述厚壁补强接管中，优选地，所述凹槽4环绕所述内伸段2形成。所述凹槽4的开槽深度与宽度之比可以为5-6.5：1，这样所述厚壁补强接管可以更有效地缓解压力容器在大温差高内压下产生的局部薄膜应力和二次应力变化，并且可以满足大部分制造生产厂家的加工能力要求。

在所述厚壁补强接管中，所述开孔补强段1从上到下依次包括与容器筒体连接的部分、过渡部分和与外部蒸汽管线连接的部分，且所述与容器筒体连接的部分、所述过渡部分以及所述与外部蒸汽管线连接的部分的外径依次减小。减小的方式可以是成圆弧形的方式或者锥形的方式减小。当采用圆弧形的方式减小时，所述过渡部分为直型圆筒状，并且所述过渡部分与所述与容器筒体连接部分的连接处以及与所述与外部蒸汽管线连接部分的连接处均形成有弧形倒角。

根据本实用新型，为了方便所述厚壁补强接管在压力容器内安装时，与压力容器内部蒸汽吹扫管线的焊接，所述内伸段2超出所述开孔补强段1的上表面部分的高度可以占所述内伸段2高度的25-30％。

根据本实用新型，所述凹槽4的开槽深度没有特别的限制，只要可以有效缓冲压力容器在大温差高内压下产生的局部薄膜应力和二次应力变化即可。在一种优选的实施方式中，所述凹槽4的开槽深度占所述内伸段2高度的66-77％，这样不但能够保障厚壁补强接管的受力状态良好，而且可以满足大部分制造生产厂家的加工能力要求。

根据本实用新型，所述厚壁补强接管优选为一体成型结构，这样可以避免厚壁补强接管中存在焊接结构，因此所述厚壁补强接管不存在结构不连续处，可以在大温差高内压的条件下保持良好的受力状态，防止压力容器出现脆性裂口甚至疲劳破坏，能够有效延长压力容器的使用寿命。

本实用新型还提供了一种压力容器，该压力容器包括容器筒体部分6和本实用新型提供的厚壁补强接管，所述厚壁补强接管的开孔补强段1与所述容器筒体部分6焊接。

在一种优选的实施方式中，所述压力容器可以是高温中压废热锅炉容器，如图1所示，该高温中压废热锅炉包括锅炉筒体部分和本实用新型提供的厚壁补强接管，所述厚壁补强接管的开孔补强段1与所述锅炉筒体部分6焊接，所述开孔补强段1中的与外部蒸汽管线连接的部分与外部蒸汽管线焊接，所述厚壁补强接管中的内伸段2与锅炉容器内部蒸汽管线焊接。蒸汽吹扫时，蒸汽从外部蒸汽管线经所述厚壁补强接管中的蒸汽通道3流向锅炉容器内部蒸汽管线。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的厚壁补强接管为一体成型结构的整体锻件，无焊接结构，该厚壁补强接管包括开孔补强段1、内伸段2和蒸汽通道3，所述内伸段2从所述开孔补强段1的内部向上延伸，并超出所述开孔补强段1的上表面，所述蒸汽通道3贯穿所述开孔补强段1和所述内伸段2，且所述开孔补强段1和所述内伸段2之间形成有环绕所述内伸段2设置的凹槽4。内伸段2的底部开设有排液孔5(例如两个)，并且为倾斜设置，使所述凹槽4与所述蒸汽通道3通过排液孔5连通。所述开孔补强段1从上到下依次包括与容器筒体连接的部分、过渡部分和与外部蒸汽管线连接的部分，且所述与容器筒体连接的部分、所述过渡部分以及所述与外部蒸汽管线连接的部分的外径依次成圆弧形的方式减小，所述过渡部分为直型圆筒状，并且所述过渡部分与所述与容器筒体连接部分的连接处以及与所述与外部蒸汽管线连接部分的连接处均形成有弧形倒角。

将上述厚壁补强接管的开孔补强段1与所述锅炉筒体部分6焊接，并使所述开孔补强段1中的与外部蒸汽管线连接的部分与外部蒸汽管线焊接，所述厚壁补强接管中的内伸段2与锅炉容器内部蒸汽管线焊接，从而形成高温中压废热锅炉容器。

蒸汽吹扫时，蒸汽从外部蒸汽管线经所述厚壁补强接管中的蒸汽通道3流向锅炉容器内部蒸汽管线。

通过本实用新型所述的技术方案，所述一体成型结构的整体锻件厚壁补强接管无焊接结构，可以解决传统的锅炉容器接管焊接结构不连续导致的容器接管焊接结构在大温差高内压条件下受力不均的问题，能够避免压力容器及厚壁补强接管在高温中压甚至高温高压条件下出现裂纹甚至被破坏，有效延长压力容器的使用寿命。

当高温中压废热锅炉中使用本实用新型提供的厚壁补强接管时，由于厚壁补强接管的内伸段的底部倾斜开设有排液孔，使所述凹槽与所述蒸汽通道通过排液孔连通，在高温蒸汽通过蒸汽通道时，所述排液孔可以将厚壁补强接管的凹槽内可能会因空气冷凝产生的积液及时排出，有效防止积液对所述厚壁补强接管造成腐蚀。

此外，本实用新型所述的技术方案施工方便，工艺简单，经济性好，可以满足大部分制造生产厂家的加工能力要求。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。