Arten von Druckbehältern und Herstellungsfälle (Hauptklassifizierung von Druckbehältern)

autoclaveTypes und Herstellungsverfahren

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

Hochdruckgefäße: 10MPa≤P<100MPa

Ultrahochdruck-Behälter: P≥100MPa

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

Klassifizierung nach Verwendungszweck
Reaktionsdruckbehälter: Sie werden für die Durchführung physikalischer und chemischer Reaktionen verwendet, z. B. Reaktionskessel, Polymerisationskessel usw.

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

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

Lagerdruckbehälter: Zur Lagerung von Gasen oder Flüssigkeiten, z. B. Gastanks, Kugeltanks usw.

Unterscheidbar durch die strukturelle Form

kugelförmige Behälter: z. B. Flüssiggas-Lagertanks, die gleichmäßig beansprucht werden, aber kompliziert in der Herstellung sind.

zylindrischer Behälter: die gebräuchlichste Form, einfach zu fertigen und mit guter Druckkapazität

Kombi-Verpackungen: Kombination von mehreren einfachen Gehäusen zur Erfüllung spezieller Prozessanforderungen

Klassifizierung nach Herstellungsmaterialien
Druckbehälter aus Metall::

Verpackungen aus Kohlenstoffstahl: kostengünstig und weit verbreitet

Behälter aus rostfreiem Stahl: korrosionsbeständig, für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie

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

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::

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

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

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

Rigoroser Aufbau der Kälteschutzschicht mit Perlitfüllung

Technische Schwierigkeiten::

Kontrolle der Materialeigenschaften bei ultratiefen Temperaturen

Garantierte Maßgenauigkeit bei großen Strukturen

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::

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

Dickwandige Mehrschichtwickeltechnik mit Wandstärken bis zu 300 mm

Korrosionsschutzschicht aus rostfreiem Stahl auf der Innenfläche

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::
Ein wichtiges Gerät für das Expansionsprojekt eines bekannten Bierunternehmens.

Herstellungsmerkmale::

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

Innenfläche elektrolytisch poliert auf Ra≤0,4μm

CIP-Reinigungssystem Integriertes Design

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

besondere 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

Anforderungen an die Materialleistung::

Ausreichende Festigkeit und Zähigkeit

Gute Schweißeigenschaften

Korrosionsbeständigkeit angepasst an die Arbeitsumgebung

Gegebenenfalls niedrige oder hohe Temperaturmerkmale berücksichtigen

Übliche 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

Auswahl der Schweißmethode::

Unterpulverschweißen (SAW): Ringnaht in Längsrichtung für dicke Bleche

Lichtbogenhandschweißen (SMAW): Installation vor Ort

WIG-Schweißen (GTAW): Bleche aus nichtrostendem Stahl

Qualitätskontrollpunkte::

Management der Schweißerqualifikation

Qualifizierung von Schweißverfahren (WPQ)

Vorwärmung und Zwischenlagentemperaturkontrolle vor dem Schweißen

Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT)

Zerstörungsfreie Prüftechnik

Durchstrahlungsprüfung (RT): Erkennung von volumetrischen Defekten

Ultraschallprüfung (UT): Erkennung von flächenhaften Fehlern

Magnetpulverprüfung (MT): Erkennung von Oberflächenrissen

Eindringprüfung (PT): Oberflächenprüfung von nicht-ferromagnetischen Materialien

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

Pneumatische Prüfung: gefährlicher und erfordert besonderen Schutz

Prüfung der Luftdichtheit: Dichtheitsprüfung, Druck entspricht dem Auslegungsdruck

Entwicklungstrend in der Druckbehälterindustrie

Massiv und modular: Steigende Kapazität der einzelnen Einheiten, modularer Aufbau reduziert

Weniger Arbeitsaufwand vor Ort

Intelligente Fertigung: Anwendung des digitalen Zwillings und der IoT-Technologien für das Management des gesamten Lebenszyklus

Neue Werkstoffanwendungen: Verstärkter Einsatz von Hochleistungsverbundwerkstoffen und Speziallegierungen

grün: Emissionsarmes Design, Optimierung der Energieeffizienz werden zu wichtigen Indikatoren

Internationalisierung der Normen: Breitere Anwendung von internationalen Normen wie ASME, PED usw.

Punkte für die sichere Verwendung von Druckbehältern

Regelmäßige Inspektion: Regelmäßige Inspektionen gemäß den Anforderungen von Vorschriften wie TSG 21-2016

Betriebsspezifikation: Strenges Verbot von Übertemperatur-, Überdruck- und Überlastbetrieb

Überwachung der Korrosion: Einrichtung eines Systems zur Überwachung der Korrosionsrate

Bereitschaft für Notfälle: Erstellung von Notfallplänen und regelmäßige Übungen

Ausbildung des Personals: Bediener 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 Herstellungstechnologie 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