Auswahl der Herstellungsverfahren für Druckbehälter

Für gewöhnliche Behälter wird meist eine Wellblechkonstruktion verwendet. Hochdruckbehälter werden je nach Bauweise des Rohrs in eindimensionale und kombinierte Typen unterteilt. Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren wird der eindimensionale Zylinder wiederum in Formen wie vollständig gefertigte Stücke, eindimensional gewalzte und verschweißte Bauteile, durch Elektroslag-Verfahren hergestellte Teile sowie gefertigte und verschweißte Bauteile unterteilt. Vorteile bei der Ganzstück-Fertigung: Nach dem Schmieden ist die Struktur fest und die Steifigkeit hoch. Nachteile: Die Herstellung erfordert umfangreiche Schmiede- und Wärmebehandlungsanlagen sowie große Mengen an Metallrohstoffen. Während der Arbeit ist die Belastung in der Richtung der Wanddicke des Behälters ungleichmäßig. Die Innenwand des Zylinders ist mit hohen Spannungen belastet, wodurch ein Versagen oder eine plastische Deformation möglich ist. Die Spannungen an der Außenwand bleiben hingegen sehr gering ； Wenn dicke Zylindern außerhalb des elastischen Bereichs arbeiten, hat das **Einfluss auf die Lebensdauer des Behälters** ； Um sicherzustellen, dass der Zylinder im elastischen Bereich arbeiten kann, muss er aus hochfesten Materialien hergestellt werden. Doch je höher die Festigkeit des Materials ist, desto geringer sind seine Dehnbarkeit und Biegefestigkeit. Dadurch besteht die Gefahr von brüchigem Versagen – was wiederum unsicher macht. Zudem ist es nicht wirtschaftlich, den gesamten Zylinder aus hochfester Stahl zu fertigen ； Außerdem gilt für zylindrische Behälter mit einziger Wandstärke: Sobald Risse entstehen, breiten sich diese unter hohem Druck weiter aus. Es ist nicht möglich, die Risse innerhalb der Wandstärke zu stoppen – sie durchdringen schließlich den Zylinder und führen so zum Versagen des Behälters. Daher haben solche Behälter neben der Bruchfestigkeit des Materials selbst keine anderen zuverlässigen Schutzmaßnahmen. Anwendungsgebiet: Wird hauptsächlich in Überschussdruckbehältern mit einem Durchmesser von φ300~500 mm eingesetzt und ist für verschiedene Temperaturbedingungen geeignet. Vorteile der einlagigen Rollenschweißung: Einfache Herstellung, wenige Arbeitsgänge und hohe Automatisierungsgrad. Nachteile: Die Eigenschaften von dicken Platten sind bei weitem nicht so gut wie die von dünnen Platten. Es gibt große Unterschiede in den Eigenschaften in der Richtung der Dicke. Sowohl die Dehnfähigkeit als auch die Zähigkeit unterscheiden sich erheblich in der Richtung des Walzens sowie in der senkrecht dazu verlaufenden Richtung ； Aufgrund der Dicke der Platte neigen die Metallelemente dazu, sich zu differenzieren. Der Gehalt an Verunreinigungen sowie ihre Verteilung und Form sind nicht gleichmäßig. Zudem führt die zu starke Dicke der Platte dazu, dass bei der Wärmebehandlung die Härtung im Inneren und an der Oberfläche unterschiedlich ist. Dadurch entsteht eine Uneinheitlichkeit des Materials im Inneren und außen. Beim Schweißen können dadurch leicht Risse entstehen ； Die Umwandlungstemperatur von dicken Platten ist höher, wodurch die Wahrscheinlichkeit für brüchiges Versagen zunimmt. Anwendungsgebiet: Durchmesser φ400~3200 mm, Nenndruck 10~32 MPa, geeignet für verschiedene Temperaturbedingungen. Vorteile der Elektroslag-Verarbeitungsmethode: Der Herstellungsprozess ist stark mechanisiert und automatisiert. Es sind keine großen Maschinen oder Ausrüstungen erforderlich. Zudem werden weniger Arbeitsstunden benötigt und die Kosten sind gering ； Die Materialien in den verschiedenen Bereichen der Wand sind relativ gleichmäßig; es gibt keine Defekte wie Einschlüsse oder Schichtenbildung. Kombinierte Zylinder gibt es in verschiedenen Formen, wie mehrschichtige Umhüllungsarten, Arten mit verschränkten Stahlbändern sowie mehrschichtige Wärmeüberziehungsarten. Diese Rohre bestehen aus mehreren oder sogar Dutzenden dicht aneinanderliegender, dünner Metallplatten. Sie haben folgende Vorteile: Erstens kann durch den Herstellungsprozess eine Vorspannung zwischen den Platten erzeugt werden. Dadurch wird die Spannung in der Wand des Rohres gleichmäßiger über die Wanddicke verteilt. Dadurch kann das Material des Rohres besser genutzt werden – wodurch die Wanddicke etwas geringer sein kann ； Zweitens kann, wenn das Medium im Behälter korrosiv ist, ein korrosionsbeständiges Legierungsstahl als Innenrohr verwendet werden. Die Wände des Behälters können hingegen aus Kohlenstahl oder anderen hochfesten Niedriglegierungsstählen hergestellt werden. Auf diese Weise können die Vorteile der verschiedenen Materialien voll ausgenutzt werden, wodurch wertvolle Metalle eingespart werden können ； Drittens: Wenn im Material der Schalenwand ernsthafte Mängel wie Risse vorhanden sind, breiten sich diese Mängel in der Regel nicht auf die anderen Schichten aus ； Viertens liegt es daran, dass dünnere Platten verwendet werden, die eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Risse aufweisen. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit eines brüchigen Versagens geringer ； Fünftens sind im Herstellungsprozess keine großen Schmiedeanlagen erforderlich. Nachteil: Bei der Verbindung von mehrschichtigen, dickwandigen Rohren mit geschmiedeten Endflanschen oder Deckeln entstehen oft Schweißfehler aufgrund der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der beiden Verbindungsstellen. In einigen Fällen kann dies sogar zu brüchigem Versagen führen. Vorteile bei mehrschichtiger Verpackung: Die Materialien bestehen aus dünnen oder mitteldicken Platten; die Stahlstärke, Struktur und Eigenschaften der einzelnen Schichten sind gleichmäßig ； Da mehrschichtige Behälter durch das Übereinanderlegen dünner Bleche die gewünschte Wandstärke erreichen, sind für deren Herstellung lediglich spezielle Biegevorrichtungen erforderlich. Durch den Einsatz von Biegevorrichtungen im Gitterbauweise wird die Automatisierung erhöht. Die Längsschweißnähte von dickem und mitteldickem Blech sowie von Schichtblechen im Innenzylinder lassen sich leicht in der Qualität sicherstellen ； Das Schweißen der tiefen Ringnaht zwischen den Rohrteilen oder zwischen den Rohrteilen und den Deckeln erfordert keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ； Hervorragende Korrosions- und Wasserstoffbeständigkeit ； Bei normalen Betriebsdrücken weisen Mehrschichtbehälter die gleichen Elastizitäts Eigenschaften wie Einfachschichtbehälter auf ； Aufgrund der guten Zähigkeit des Materials entsteht daher kaum Schaden ； Beim Platzen mehrschichtiger Behälter führt der innere Druck dazu, dass der Behälter erhebliche plastische Deformationen aufweist. Anschließend erreicht der innere Druck seinen Höchstwert, wodurch von der Außenschicht ausgehend die Schichten nacheinander reißen – es kommt somit zu einer langsamen plastischen Zerstörung ； In der Regel weist die Außenwand von Behältern bei hohen Temperaturen eine gute Isolierung auf, wodurch die Auswirkungen von Wärmestressen sehr gering sind. Nachteile: Der Herstellungsprozess ist zeitaufwändig und erfordert viel Arbeit. Zudem ist die Materialausnutzung bei der Herstellung der Schichtplatten gering – in der Regel etwa 60 %. Bei der Herstellung großer Behälter ist die wirtschaftliche Effizienz daher schlecht ； Das Schweißen mehrerer dicker Umfassungsnahtschichten ist schwierig; es ist nicht möglich, Ultraschalluntersuchungen anzuwenden. Stattdessen muss eine 100%-Röntgenuntersuchung durchgeführt werden ； Der Wärmewiderstand zwischen den Schichten ist groß, weshalb die Wandungen nicht zur Wärmeübertragung geeignet sind. Anwendungsgebiet: Durchmesser φ500~3200 mm, Konstruktionsdruck ≤ 50 MPa, Konstruktionstemperatur ≤ 500 °C. Vorteile der mehrschichtigen Heißumhüllung: Sie vereint die Vorteile sowohl von geschlossenen als auch von zusammengesetzten Rohren. Es wird ein hoher Materialausnutzungsgrad erreicht, die Herstellung ist einfach, und es sind keine zusätzlichen speziellen Fertigungsanlagen erforderlich. Nachteil: Aufgrund der geringeren Anzahl der Schichten sowie der Verwendung von mitteldicken Platten ist die Widerstandsfähigkeit gegen Bruch geringer im Vergleich zu den mehrschichtigen Verpackungsarten. Bewertung

\ud83d\udc4d