AutoklavTypen und Herstellungsfälle

Arten von Druckbehältern und Herstellungsfälle: Eine umfassende Analyse der industriellen Anwendungen

Übersicht über Druckgefäße

Druckbehälter sind unverzichtbare und wichtige Ausrüstungen in der modernen Industrie, die in der Petrochemie, der Energie- und Kraftwirtschaft, der Lebensmittel- und Pharmaindustrie und vielen anderen Bereichen weit verbreitet sind. Diese speziell konstruierten geschlossenen Behälter können einem bestimmten Druck im Inneren oder nach außen hin standhalten, um Gase, Flüssigkeiten und andere Medien sicher zu lagern oder zu handhaben. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der industriellen Technologie werden die Arten von Druckbehältern immer vielfältiger, und auch der Herstellungsprozess wird immer anspruchsvoller.

Hauptklassifizierungen von Druckbehältern

Nach Auslegungsdruckstufe

Druckbehälter können nach ihrem Auslegungsdruck klassifiziert werden:

• Niederdruckbehälter: 0,1MPa≤P<1,6MPa

• Mitteldruckbehälter: 1.6MPa≤P<10MPa

• Hochdruck-Behälter: 10MPa≤P<100MPa

• Ultrahochdruck-BehälterP≥100MPa

Unterschiedliche Druckstufen entsprechen unterschiedlichen Konstruktionsstandards und Sicherheitsanforderungen, und je höher der Druck, desto strenger die Anforderungen an Materialeigenschaften und Herstellungsverfahren.

Klassifizierung nach Verwendungszweck

1. Reaktionsdruckbehälter: Zur Durchführung physikalischer und chemischer Reaktionen, z. B. Reaktionskessel, Polymerisationskessel usw.

2. Druckbehälter für Wärmetauscher: Für den Wärmeaustausch von Medien, z. B. Wärmetauscher, Kühler, etc.

3. Abscheide-Druckbehälter: Für die Trennung und Reinigung von Medien, z. B. Abscheider, Filter, usw.

4. Lagerdruckbehälter: Für die Lagerung von Gasen oder Flüssigkeiten, wie z. B. Gasbehälter, Kugeltanks usw.

Unterscheidbar durch die strukturelle Form

• kugelförmiger Behälterz. B. Flüssiggas-Lagertanks, die gleichmäßig beansprucht werden, aber komplex in der Herstellung sind.

• Zylindrische Verpackungendie gängigste Form, einfach herzustellen und mit guter Druckkapazität

• Kombi-VerpackungenKombination von mehreren einfachen Gehäusen für spezielle Prozessanforderungen

Klassifizierung nach Herstellungsmaterialien

1. Druckbehälter aus Metall::

   • Verpackungen aus Kohlenstoffstahl: kostengünstig und weit verbreitet

   • Behälter aus rostfreiem Stahl: korrosionsbeständig, Einsatz in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie

   • Behälter aus legiertem Stahl: hohe Festigkeit, hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit

2. Nicht-metallische Druckbehälter::

   • Kunststoffbehälter: korrosionsbeständig, aber mit begrenzter Druckkapazität

   •  

   • Behälter aus Verbundwerkstoffen: leicht und hochfest für besondere Anlässe

Typische Fallstudie zur Herstellung von Druckbehältern

Fall 1: Große Lagertanks für Flüssigerdgas (LNG)

Hintergrund des Projekts::
Ein LNG-Empfangsterminal an der Küste erfordert den Bau von drei LNG-Speichertanks mit einem Fassungsvermögen von 160.000 Kubikmetern zur Aufnahme und Lagerung von importiertem Flüssigerdgas.

Grundlagen der Fertigung::

1. Verwendung von 9%-Nickelstahl als Material für den Innentank, um die Leistung bei extrem niedrigen Temperaturen von -162℃ zu gewährleisten.

2. Der äußere Tank ist eine vorgespannte Betonstruktur, die als sekundärer Sicherheitsbehälter dient.

3.  

4. Anwendung der automatischen Schweißtechnik für komplette Schweißnähte bis zu mehreren Kilometern Länge

5. Rigoroser Aufbau der Kälteschutzschicht mit Perlitfüllung

Technische Schwierigkeiten::

• Kontrolle der Materialeigenschaften bei ultratiefen Temperaturen

• Garantierte Maßgenauigkeit bei großen Strukturen

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• • 1. •  

  Ko-Konstruktion von mehrstöckigen Gebäuden

Fall II: Petroleum-Hydrierungsreaktor

Hintergrund des Projekts::
Für eine neue Hydrocracking-Anlage in einer Raffinerie musste ein Hydroreaktor mit einem Durchmesser von 4,2 Metern, einer Länge von 28 Metern und einem Gewicht von 1.200 Tonnen gebaut werden.

Herstellungsverfahren::

1. Geschmiedetes Zylinderprofil aus wasserstoffbeständigem Stahl 2.25Cr-1Mo-0.25V

2. Dickwandige Mehrschichtwickeltechnik mit Wandstärken bis zu 300 mm

3. Korrosionsschutzschicht aus rostfreiem Stahl auf der Innenfläche

4. Integrierte Wärmebehandlung zur Beseitigung von Schweißeigenspannungen

Qualitätskontrolle::

•  

  100% Durchstrahlungsprüfung (RT) und Ultraschallprüfung (UT)

• Strenge Härteprüfung und Wasserstoffrissprüfung

• Hydraulischer Test in Originalgröße zur Überprüfung der Festigkeit

Fall 3: Fermenter aus lebensmittelechtem Edelstahl

Anwendungsbereiche::
Schlüsselausrüstung für das Expansionsprojekt eines bekannten Bierunternehmens.

Herstellungsmerkmale::

1. 1. Hergestellt aus rostfreiem 316L-Edelstahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, um die Sicherheit bei Kontakt mit Lebensmitteln zu gewährleisten

2.  
3.  

   Innenfläche elektrolytisch poliert auf Ra≤0,4μm

   • 1. •  

4. CIP-Reinigungssystem Integriertes Design

5. Automatisches Temperaturkontrollsystem mit einer Genauigkeit von ±0,5°C

spezielle Anforderung::

• Dead-End-Design für gründliche Reinigung

• Glatte Übergänge an allen Schweißnähten zur Vermeidung von mikrobiologischem Wachstum

• Erfüllt die Gesundheitsstandards der FDA und der EHEDG

Schlüsseltechnologien für den Druckbehälterbau

Materialauswahl und Handhabung

1. Anforderungen an die Materialleistung::

   • Ausreichende Festigkeit und Zähigkeit

   • Gute Schweißeigenschaften

   • Korrosionsbeständigkeit angepasst an die Arbeitsumgebung

   • Gegebenenfalls niedrige oder hohe Temperaturmerkmale berücksichtigen

2. Allgemeine Materialien::

   • Q345R: Allgemeiner Druckbehälterstahl

   • SA516 Gr.70: Amerikanischer Standard für Nieder- und Mitteldruckbehälterstahl

   • S30408: Austenitischer rostfreier Stahl

   • SA387 Gr11 Cl2: Chrom-Molybdän-Stahl für hohe Temperaturen

Kontrolle des Schweißprozesses

1. Auswahl des Schweißverfahrens::

   • Unterpulverschweißen (SAW): Ringnaht in Längsrichtung für dicke Bleche

      

   • Lichtbogenhandschweißen (SMAW): Installation vor Ort

   • WIG-Schweißen (GTAW): Bleche aus nichtrostendem Stahl

2. Qualitätskontrollpunkte::

   • Management der Schweißerqualifikation

   • Qualifizierung von Schweißverfahren (WPQ)

   • Vorwärmung und Zwischenlagentemperaturkontrolle vor dem Schweißen

   • Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT)

Zerstörungsfreie Prüftechnik

1. Durchstrahlungsprüfung (RT)Erkennung von volumetrischen Fehlern

2. Ultraschallprüfung (UT)Erkennung von flächenhaften Fehlern

3. Magnetpulverprüfung (MT)Oberflächenrisserkennung

4. Penetrationstests (PT)Oberflächeninspektion von nicht-ferromagnetischen Materialien

Druckprüfung und Abnahme

1. Hydraulische PrüfungWasser: Normalerweise wird Wasser verwendet, und der Prüfdruck beträgt das 1,25- bis 1,5-fache des Auslegungsdrucks.

2. pneumatische Prüfung: gefährlicher und erfordert besonderen Schutz

3. Prüfung der LuftdichtheitDichtheitsprüfung, Druck entspricht dem Auslegungsdruck

Entwicklungstrend in der Druckbehälterindustrie

1. 1. Massiv und modular: Erhöhung der Kapazität der einzelnen Einheiten, modularer Aufbau reduziert

1. Weniger Arbeitsaufwand vor Ort

2. Intelligente FertigungAnwendung des digitalen Zwillings und der IoT-Technologien für das Management des gesamten Lebenszyklus

3. Neue MaterialanwendungenVerstärkter Einsatz von Hochleistungsverbundwerkstoffen und Speziallegierungen

4. grünEmissionsarmes Design, Optimierung der Energieeffizienz werden zu wichtigen Indikatoren

5. Internationalisierung der NormenBreitere Anwendung internationaler Normen wie ASME, PED usw.

Punkte für die sichere Verwendung von Druckbehältern

1. 1. periodische PrüfungRegelmäßige Inspektionen gemäß den Anforderungen von Vorschriften wie TSG 21-2016

   2. BetriebsspezifikationStrenges Verbot von Übertemperatur-, Überdruck- und Überlastbetrieb

   3. Überwachung der KorrosionEinrichtung eines Systems zur Überwachung der Korrosionsrate

   4. Bereitschaft für den ErnstfallEinrichtung von Notfallplänen und regelmäßigen Übungen

1. Ausbildung des PersonalsBediener müssen lizenziert sein

Schlussbemerkungen

Druckbehälter als Spezialgeräte haben eine große Typenvielfalt und komplexe Herstellungsverfahren. Von großen Energiespeichertanks bis hin zu Präzisionsgeräten für die Lebensmittelindustrie stellen verschiedene Anwendungsszenarien unterschiedliche Anforderungen an Druckbehälter. Mit den Fortschritten in der Materialwissenschaft und der Fertigungstechnologie entwickeln sich Druckbehälter in Richtung sicherer, effizienter und intelligenter. Das Verständnis der Merkmale verschiedener Druckbehältertypen und Herstellungsfälle hilft den Benutzern, ihre Verwendung vernünftig auszuwählen und zu standardisieren, und bietet außerdem technische Referenzen für die Herstellerunternehmen. In Zukunft werden Druckbehälter mit der Förderung des "Double Carbon"-Ziels eine noch wichtigere Rolle bei der Energiewende und der industriellen Modernisierung spielen.

Reaktor aus weißem Stahl