CN206246667U - 一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器 - Google Patents

Abstract

一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，具有下封头、圆筒、筒体端部、密封元件及端盖，所述筒体端部的端面上布置有内外两圈主螺栓，可以增加主螺栓的布置数量，减小主螺栓的直径，使筒体端部的内直径大于或等于φ1800mm的大直径高压容器能够采用直径较小的主螺栓，由内外两圈主螺栓共同承受容器的轴向载荷。主螺栓的直径减小后，降低了螺纹的加工难度，主螺栓的外螺纹及筒体端部上的内螺纹的加工精度有了保证，还降低了主螺栓与筒体端部上的螺纹孔装配的难度，装配方便，且不容易损坏螺纹，主螺母上紧比较方便，而且还降低了设备使用现场主螺栓拆装维护的难度，拆装维护容易，而且所用的拆装工具的轻便，便于现场施工操作。

Description

一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器

技术领域

本实用新型涉及压力容器领域，具体涉及一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器。

背景技术

压力容器按压力等级划分，设计压力p为10MPa≤p＜100MPa的压力容器属于高压容器（见TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》附录A中A3条“压力等级划分”）。

随着生产技术的发展，高压容器的应用领域不断扩大，特别是在化工领域，所用的高压容器直径越来越大、设计压力越来越高。

有的高压容器需要采用可拆式密封连接结构，以便在容器内装入或取出内件以及内部填充物（如催化剂、填料）。

目前适用于大直径高压容器的技术成熟的密封连接结构主要是主螺栓连接结构。在主螺栓连接结构的高压容器中，由主螺栓承受容器的轴向载荷（包括容器内介质压力产生的轴向力以及压紧密封元件所需的预紧力）。

对于主螺栓连接结构的高压容器，因为容器的直径越大，则容器的横截面积就越大，容器内介质压力作用在端盖上的轴向载荷就越大，另外，容器内介质的压力越高，容器的设计压力也越高（因为容器的设计压力不得小于介质的压力），端盖上的轴向载荷也越大。由于端盖的轴向载荷由主螺栓承受，所以容器的直径越大，容器的设计压力越高，需要主螺栓的总截面积就越大。

高压容器上的主螺栓连接结构，由筒体端部、端盖、密封元件、主螺栓、主螺母等构成，所有的主螺栓周向一圈分布在筒体端部的端面上，筒体端部的端面上有螺纹孔，主螺栓的一端旋在螺纹孔内，筒体端部上装有端盖，筒体端部与端盖之间设有密封元件，主螺栓的外端装有主螺母，由主螺母和主螺栓将端盖固定在筒体端部上。

当所需主螺栓的总截面积一定时，如果选用主螺栓的直径大，则所需主螺栓的数量就少；反之，选用主螺栓的直径小，则所需主螺栓的数量就多。虽然可以通过选用不同的主螺栓直径及数量来保证主螺栓的总截面积，但是，筒体端部端面上周向一圈分布的主螺栓的直径和数量不是任意取的，因为在筒体端部端面上，主螺栓中心位置距内侧密封元件外圆的径向尺寸以及距外侧筒体端部的外圆的径向尺寸，必须符合GB 150.3-2011《压力容器第3部分：设计》第7.7节“筒体端部”中尺寸取值的规定，而且相邻两个主螺栓的周向间距也必须符合要求，即主螺栓的周向间距l与主螺栓直径d _B的比值在2.0~2.5之间（见《高压容器设计》上海科学技术出版社1986年出版第176页）。所以，选取主螺栓的直径后，要根据所需主螺栓总截面积确定主螺栓的数量，按“筒体端部”的尺寸规定确定主螺栓中心圆直径，并计算主螺栓周向间距。如果周向间距太小，则不能装配主螺母或主螺母不能用工具上紧，表明所取的主螺栓直径太小，以至所需的主螺栓数量太多；如果周向间距太大，则会造成端盖上周向压紧力不均匀，影响密封元件的密封效果，表明所取的主螺栓直径太大，以至所需的主螺栓数量太少，而且所取的主螺栓直径太大，也会增加筒体端部及端盖的径向尺寸，使得结构不合理，浪费材料、增加成本。所以，主螺栓的直径既不能太小也不能太大。

根据上述要求，当高压容器的内直径及容器的设计压力一定时，所需主螺栓的总截面积也是一定的，因为主螺栓的直径既不能太小也不能太大，所以根据几何关系，布置在筒体端部端面上的主螺栓直径及数量也将是一定的，具体主螺栓的直径及数量需要通过强度计算确定。

所以，当高压容器的内直径很大或设计压力很高时，所需主螺栓的直径就要很大。

根据GB 150.3－2011《压力容器第3部分：设计》附录C“密封结构”规定，对于可拆式高压容器，如采用主螺栓连接的双锥密封结构，其适用范围是：容器的设计温度为0~400℃，设计压力为6.4~35MPa，容器的内直径（指筒体端部的封口内径，下同）为φ400~φ3200mm。[如果采用分析设计方法，容器的设计压力、内直径等不受上述范围限制，容器的设计压力最高为不大于100MPa（见JB 4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》2005年确认版）。]

在上述GB 150.3－2011《压力容器第3部分：设计》标准规定的容器设计压力以及容器内直径范围内，假设高压容器的设计温度为200℃，主螺栓材质选用GB 150.2－2011标准中强度级别最高的40CrNiMoA（在200℃时的许用应力为274MPa），那么，在大直径高压容器中：

如果容器的内直径为φ3200mm，设计压力为35MPa，根据计算，需要选用主螺栓的直径为φ260mm，数量为22个，才能符合前面所述的“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求，即使容器的设计压力降到20MPa，也需要选用主螺栓的直径为φ180mm，数量为28个，才能符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求。

如果容器的内直径为φ2000mm，设计压力为35MPa，经过计算，需要选用主螺栓的直径为φ180mm，数量为20个，才能符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求。

如果容器的内直径为φ1800mm，设计压力为35MPa，经过计算，需要选用主螺栓的直径为φ160mm，数量为20个，才能符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求。如果设计温度为300℃，则主螺栓的许用应力为257MPa，经过计算，需要选用主螺栓的直径为φ180mm，数量为18个，才能符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求。[主螺栓的直径在φ140mm以上时，一般采用φ160mm、φ180mm、φ200mm等直径规格。]

由上述计算可知，当主螺栓连接结构的高压容器的内直径大于或等于φ1800mm时，所需的主螺栓直径就有可能超过φ160mm，而需要采用直径大于或等于φ180mm的主螺栓。

上述计算中所取的主螺栓的许用应力274MPa（设计温度为200℃）或者257MPa（设计温度为300℃），是主螺栓直径不大于φ140mm时的许用应力。但是，主螺栓的直径大于φ100mm时，许用应力是随着直径的增大而逐渐下降的（见GB 150.2－2011标准中表12），这是由于金属材料内部的晶粒组织性能会随着材料直径的增大而下降的缘故，所以相同材质金属材料的强度，直径大的要比直径小的低。由此可知，上述计算示例中直径大于φ140mm的主螺栓，其许用应力应该小于274MPa，这样所需的主螺栓总截面积比上述计算的结果还要大，主螺栓的直径也要大于上述计算中得到的直径。

现行的压力容器设计规范，可以选用的主螺栓最大直径为φ140mm（见GB 150.2－2011标准中表12），但在主螺栓的材料质量有保证的前提下，可以采用直径为φ160mm）的主螺栓，但必须有确切的技术性能参数（在与GB 150-2011《压力容器》标准配套的SW6设计软件中，可以选取M160规格的主螺栓，但需要提供螺栓材料的力学性能）。

当然，所设计的主螺栓连接结构的大直径高压容器，如果所取的主螺栓直径必须超过φ160mm，不能正常设计时，可以按照规定，在办理相关报批手续后，采用应力分析等其他方法进行设计，主螺栓材质经过严格控制，采取措施后，可以用于直径超过φ160mm的主螺栓。

现有的主螺栓连接结构的高压容器，将主螺栓周向一圈分布在筒体端部的端面上，因为容器的内直径越大，容器的设计压力越高，主螺栓所承受的载荷就越大，选用的主螺栓直径也越大，所以大直径高压容器筒体端部上的主螺栓直径就要很大。如果主螺栓的直径很大，从螺纹加工，到主螺栓与筒体端部上的螺纹孔装配、主螺母上紧，以及设备使用现场拆装维护等各个环节，都存在着很大的困难。

综上分析，现有技术存在的不足是：

1、现有的主螺栓连接结构的大直径高压容器，将主螺栓周向一圈布置在筒体端部的端面上，由一圈主螺栓承受容器的轴向载荷，当筒体端部的内直径大于或等于φ1800mm时，所需的主螺栓直径就要很大。

2、大直径的主螺栓，困难。用于高压容器的主螺栓都是细牙螺纹，内外螺纹的精度要求高，配合间隙小，大直径的高精度螺纹加工很困难。

3、大直径的主螺栓与筒体端部上的螺纹孔装配困难。由于是细牙螺纹且内外螺纹配合间隙很小，在装配时稍有偏差，内外螺纹就会咬住，容易损坏螺纹。而且主螺栓的直径很大，主螺母也很大，预紧载荷就很大，上紧主螺母很困难。

4、在设备使用现场，大直径主螺栓拆装维护困难。因为大直径高压容器一般都是室外立式安装的，主螺栓位于设备顶部，处于高空，设备拆装维护时，现场操作空间小、施工条件差，用于大直径主螺栓的拆装工具笨重，现场施工操作困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种筒体端部的内直径大于或等于φ1800mm，所用的主螺栓直径较小，主螺栓与筒体端部上的螺纹孔装配旋合容易、主螺母上紧方便，设备使用现场主螺栓拆装维护容易的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，具有下封头、圆筒、筒体端部、端盖，筒体端部与端盖之间设有密封元件，其改进在于：所述筒体端部的内直径D大于或等于φ1800mm，所述筒体端部的端面上具有若干个周向分布的外圈螺纹孔和若干个周向分布的内圈螺纹孔，所述端盖上具有若干个外圈螺栓孔和若干个内圈螺栓孔，所述端盖上的外圈螺栓孔和内圈螺栓孔的数量及位置分别与筒体端部的端面上的外圈螺纹孔和内圈螺纹孔的数量及位置相互对应，所述筒体端部上的外圈螺纹孔内装有外圈主螺栓，内圈螺纹孔内装有内圈主螺栓，所述外圈主螺栓穿过端盖上的外圈螺栓孔，所述内圈主螺栓穿过端盖上的内圈螺栓孔，所述外圈主螺栓的外端装有外圈主螺母，所述内圈主螺栓的外端装有内圈主螺母，所述外圈主螺母和外圈主螺栓以及内圈主螺母和内圈主螺栓共同将所述端盖固定在筒体端部上。

在上述技术方案中，所述筒体端部上的外圈螺纹孔和内圈螺纹孔的数量相等，且各为24~60个。

在上述技术方案中，所述内圈主螺栓的直径小于外圈主螺栓的直径。

在上述技术方案中，所述端盖由法兰与凸形封头组成，所述凸形封头是两层或两层以上的多层结构。

在上述技术方案中，所述端盖为平盖。

在上述技术方案中，所述圆筒为多层结构，所述的多层结构可以是多层层板包扎结构，也可以是绕板结构，也可以是绕带结构，也可以是多层热套结构，或者是多层层板包扎、绕板、绕带、多层热套中的两种或两种以上的组合结构。

在上述技术方案中，所述下封头为两层或两层以上的多层结构。

在上述技术方案中，所述下封头的外周套有加强箍，所述加强箍下端面的外直径大于圆筒的外直径。

在上述技术方案中，所述加强箍的下端面上具有若干个周向分布的螺纹孔。

在上述技术方案中，所述筒体端部的外圆柱面上以及所述端盖的外圆柱面上周向分布有三副或三副以上的千斤顶支承平台。

本实用新型所具有的积极效果是：

1、在筒体端部的端面上布置了内外两圈主螺栓以后，可以增加主螺栓的布置数量，减小主螺栓的直径，使筒体端部的内直径大于或等于φ1800mm的大直径高压容器能够采用直径较小的主螺栓，由内外两圈主螺栓共同承受容器的轴向载荷。

2、主螺栓的直径减小后，降低了螺纹的加工难度，直径较小的高精度螺纹加工比较容易。

3、主螺栓的直径减小后，降低了主螺栓与筒体端部上的螺纹孔装配的难度，装配方便，且不容易损坏螺纹，而且主螺栓的直径减小后，主螺母也相应减小，预紧载荷就小，上紧主螺母比较方便。

4、主螺栓的直径减小后，降低了设备使用现场主螺栓拆装维护的难度，拆装维护容易，而且所用的拆装工具的轻便，便于在空间较小的高空现场施工操作。

附图说明

图1是本实用新型的轴向剖视示意图；

图2是本实用新型中筒体端部的局部结构示意图；

图3是本实用新型中筒体端部的端面上内外两圈螺纹孔的布置示意图，图中内外两圈螺纹孔的数量相等；

图4是本实用新型中端盖由法兰与凸形封头组成的局部结构示意图，图中凸形封头为单层结构；

图5是本实用新型中端盖上内外两圈螺栓孔的布置示意图，图中内外两圈螺栓孔的数量相等；

图6是本实用新型中端盖由法兰与凸形封头组成的局部结构示意图，图中凸形封头为多层结构；

图7是本实用新型中端盖为平盖的结构示意图；

图8是图1中Ⅰ部的放大示意图，图中圆筒为多层结构，下封头为单层结构；

图9是图1中Ⅰ部的放大示意图，图中圆筒为多层结构，下封头为多层结构；

图10是图1中Ⅰ部的放大示意图，图中圆筒为多层结构，下封头为单层结构，且下封头厚度小于圆筒的总厚度；

图11是图1中Ⅱ部的放大示意图，图中圆筒为多层结构；

图12是图1中下封头外周套有加强箍的局部结构示意图；

图13是加强箍的局部结构示意图，图中加强箍的下端面上具有若干个周向分布的螺纹孔；

图14是图12中多层筒体与下封头及加强箍上端的焊接坡口的形状为阶梯状的局部结构示意图；

图15是筒体端部以及端盖的外圆柱面上设有千斤顶支承平台的局部结构示意图；

图16是图15中单个千斤顶支承平台的C向示意图，图中加强筋板数量为2块；

图17是图15中单个千斤顶支承平台的C向示意图，图中加强筋板数量为1块。

具体实施方式

以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明。

如图1~15所示，一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，具有下封头1、圆筒2、筒体端部3、端盖5，筒体端部3与端盖5之间设有密封元件4，所述筒体端部3的内直径D大于或等于φ1800mm，所述筒体端部3的端面3-1上具有若干个周向分布的外圈螺纹孔3-2和若干个周向分布的内圈螺纹孔3-3，所述端盖5上具有若干个外圈螺栓孔5-2和若干个内圈螺栓孔5-3，所述端盖5上的外圈螺栓孔5-2和内圈螺栓孔5-3的数量及位置分别与筒体端部3的端面3-1上的外圈螺纹孔3-2和内圈螺纹孔3-3的数量及位置相互对应，所述筒体端部3上的外圈螺纹孔3-2内装有外圈主螺栓7，内圈螺纹孔3-3内装有内圈主螺栓9，所述外圈主螺栓7穿过端盖5上的外圈螺栓孔5-2，所述内圈主螺栓9穿过端盖5上的内圈螺栓孔5-3，所述外圈主螺栓7的外端装有外圈主螺母6，所述内圈主螺栓9的外端装有内圈主螺母8，所述外圈主螺母6和外圈主螺栓7以及内圈主螺母8和内圈主螺栓9共同将所述端盖5固定在筒体端部3上。

如图3、5所示，所述筒体端部3上的外圈螺纹孔3-2和内圈螺纹孔3-3的数量相等，且各为24~60个，即内圈主螺栓9的数量与外圈主螺栓7的数量相等，此时可以将内圈主螺栓9与外圈主螺栓7的位置周向间隔错开布置，在保证每圈主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的情况下，可以缩小内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距，使得筒体端部端面上的内外两圈主螺栓布置得很紧凑，而且布置方便；当然，为了满足强度要求，也可以是内圈主螺栓9的数量与外圈主螺栓7的数量不相等。

如图1、7、15所示，所述内圈主螺栓9的直径小于外圈主螺栓7的直径。由于内圈主螺栓中心圆直径小于外圈主螺栓中心圆直径，可以使得每圈的主螺栓的周向间距与主螺栓直径的比值基本相等，所以内外两圈主螺栓布置将更加紧凑；当然，为了满足强度要求，也可以是内圈主螺栓9的直径等于外圈主螺栓7的直径。

外圈主螺栓7与内圈主螺栓9所需的具体直径及数量，由容器的内直径及设计压力根据强度计算确定。内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距，应该满足内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求，即采用工具上紧外圈主螺母或内圈主螺母时，内外两圈中的相邻两个主螺母之间应该留有合适的间距以便采用工具操作。

所述外圈主螺母6及内圈主螺母8的下面可以放置垫圈，所述垫圈可以是平垫圈，也可以是球面垫圈，当使用球面垫圈时，主螺母下端面的形状为与球面垫圈相配的球面，采用球面垫圈可以补偿筒体端部上主螺栓轴线的垂直度偏差。

如图1、4、5、6、7所示，所述端盖5由法兰5-1与凸形封头5-4组成，当然，所述端盖5也可以是平盖，当容器的直径很大或设计压力很高时，采用法兰5-1与凸形封头5-4的组合结构可以减少材料用量，降低制造成本，而当容器的直径不是很大或设计压力不是很高时，则采用平盖比较方便。所述端盖5由法兰5-1与凸形封头5-4组成时，所述凸形封头5-4为两层或两层以上的多层结构，当凸形封头5-4的总厚度很大时，采用多层结构可以减小所用钢板的厚度，方便加工；如果凸形封头5-4厚度不是很大，可以采用单层结构，因为采用单层结构省工省时。

如图7所示，所述端盖5采用平盖时，在平盖的外缘连接部位加工出外圈螺栓孔5-2和内圈螺栓孔5-3，外圈螺栓孔5-2和内圈螺栓孔5-3的数量及位置分别与筒体端部3的端面3-1上的外圈螺纹孔3-2和内圈螺纹孔3-3的数量及位置相互对应。

如图8、9、10、11、12、14所示，所述圆筒2为多层结构，当圆筒2所需的总厚度较大时，为了提高高压容器的安全性，所述圆筒2可以采用多层结构，所述的多层结构通常是多层层板包扎结构，也可以是绕板结构，也可以是绕带结构，也可以是多层热套结构，或者是多层层板包扎、绕板、绕带、多层热套中的两种或两种以上的组合结构，圆筒2所需的总厚度根据强度计算确定。当圆筒2为多层层板包扎结构时，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结构，所需层板的层数根据强度计算确定。圆筒2采用多层结构不仅提高了容器的安全性，而且方便加工、可以降低焊接工作的难度，大大提高生产效率，从而降低制造成本。

多层层板包扎结构是目前采用最多的多层结构，结构可靠，但生产周期比较长；绕板和绕带多层结构焊接工作量小，生产效率高，但最外层周向不连续，不能直接作为最外层，可以在绕板或绕带结构的外面再用适当层数的多层层板包扎结构，组成多层组合结构；多层热套结构因为在圆筒的厚度方向传热性能比较好，可以减少圆筒的温差应力，但多层热套结构加工要求高，当容器的工作温度较高时，可以在圆筒的内壁采用适当层数的多层热套结构，外面再用多层层板包扎结构或绕板结构、绕带结构，采用这种组合结构能够改善圆筒内壁的受力状况。所以，采用多层层板包扎、绕板、绕带、多层热套中的两种或两种以上的组合结构，可以兼有每种结构的优点。

当然，根据需要，所述圆筒2也可以是单层结构。

如图8、9、10所示，所述下封头1为两层或两层以上的多层结构，当下封头1的总厚度很大时，采用多层结构可以减小所用钢板的厚度，方便加工；如果下封头1厚度不是很大，可以采用单层结构，因为采用单层结构省工省时。

如图12~14所示，当下封头1的厚度小于圆筒2的总厚度时，可以在下封头1的外周设置加强箍10，以改善圆筒与不等厚封头连接部位的应力状况，消除圆筒的端部与下封头的连接区域出现明显的应力集中情况，提高该部位的安全可靠性。但是，现有技术提供的设置加强箍的压力容器，加强箍的外直径与圆筒的外直径相等（见一种“带加强箍半球形封头结构的高压容器”的实用新型专利，专利申请号：CN 97249860.5，以及一种“裙座支承的半球形封头立式压力容器”的发明专利申请，专利申请号：CN201610410480.8），由于加强箍的下端面径向宽度比较小，如果将加强箍的下端面作为容器安装的支撑面，则会导致容器安装后不稳定。本实用新型中加强箍10下端的外直径大于圆筒2的外直径，目的是为了增大加强箍下端面的径向宽度，使加强箍的下端面可以作为容器安装的支撑面，不需要另外设置支撑结构，可以节省成本，降低造价。

如图13所示，为了使加强箍10的下端面起到更好的支撑作用，可以在加强箍10的下端面上加工出若干个周向分布的螺纹孔10-1，便于容器安装时采用螺栓将容器固定在基础上，做到安装牢固。

如图8、9、10、11、12、14所示，当圆筒2为多层结构时，圆筒2的层板端部与筒体端部3之间或者与下封头1及加强箍10之间的焊接坡口型式，可以是斜面形焊接坡口，也可以是阶梯形焊接坡口，还可以是斜面形焊接坡口与阶梯形焊接坡口的搭配型式，即当层板的层数比较多时，其中一部分层板的端部为斜面形焊接坡口，一部分层板的端部为阶梯形焊接坡口。阶梯形焊接坡口的结构具有较好的抗疲劳特性，斜面形焊接坡口与阶梯形焊接坡口的搭配型式可以减少整个焊缝区域的轴向尺寸。

如图15、16、17所示，所述筒体端部3的外圆柱面上以及所述端盖5的外圆柱面上周向分布有三副或三副以上的千斤顶支承平台11，在设备使用现场当需要打开端盖5时，先松开并拆下外圈主螺母6及内圈主螺母8，然后在每副千斤顶支承平台11之间放置辅助机具千斤顶，用千斤顶将端盖5顶起，再用起吊机具将端盖5移开。千斤顶支承平台11的数量根据筒体端部3的外直径与端盖5的重量以及拟采用的千斤顶的规格确定，但最少不少于3副，千斤顶支承平台11的大小按拟采用的千斤顶的底座尺寸配。

如图16、17所示，千斤顶支承平台11由支承板11-1和加强筋板11-2组成，单个千斤顶支承平台的加强筋板11-2的数量一般为2块，如果支承板11-1尺寸不大，加强筋板11-2也可以为1块。一副千斤顶支承平台中的上下两件结构相同，但上下两件的支承板应相对布置，当然，千斤顶支承平台也可以采用其他结构。

设置了千斤顶支承平台后，增加了设备的外形尺寸，将给运输带来不便。为了方便运输，可以在筒体端部3的外圆柱面上以及端盖5的外圆柱面上需要设置千斤顶支承平台的位置，预先设置垫板，在设备运到安装现场后，再把千斤顶支承平台11焊到垫板上。

所述密封元件4可以是双锥环，也可以是B形环、或者C形环、或者O形环，还可以是无垫片焊接密封元件。

所述密封元件4由常规金属材料制成。

所述筒体端部3及端盖5上与密封元件4接触部位的形状及结构根据所用密封元件的要求确定。

所述端盖5装配在筒体端部3的端面上，由外圈主螺母6和外圈主螺栓7以及内圈主螺母8和内圈主螺栓9共同将端盖5固定在筒体端部3上，并通过端盖5将密封元件4压紧至密封状态。

在背景技术中举例列出的几种需要采用主螺栓直径超过φ160mm（M160）的大直径高压容器，将筒体端部端面上的一圈主螺栓改为布置内外两圈主螺栓后，如果内外两圈主螺栓的数量不相等，内外两圈主螺栓的直径需要根据具体情况计算后进行选择；如果内外两圈主螺栓的数量相等，主螺栓材质仍为40CrNiMoA，则根据计算，所需内外两圈主螺栓的直径为：

当容器的内直径为φ3200mm，设计压力为35MPa，设计温度为200℃，选用外圈主螺栓的直径为φ160mm（M160)，内圈主螺栓的直径为φ140mm（M140），数量各38个，内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距为265mm，即可符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求；当容器的内直径为φ3200mm，设计压力降到20MPa，设计温度为200℃，选用外圈主螺栓的直径为φ110mm（M110），内圈主螺栓的直径为φ95mm（M95），数量各48个，内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距为175mm，即可符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求。

当容器的内直径为φ2000mm，设计压力为35MPa，设计温度为200℃，选用外圈主螺栓的直径为φ120mm（M120），内圈主螺栓的直径为φ105mm（M105），数量各28个，内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距为185mm，即可符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求。

当容器的内直径为φ1800mm，设计压力为35MPa，设计温度为300℃，选用外圈主螺栓的直径为φ110mm（M110），内圈主螺栓的直径为φ95mm（M95），数量各28个，内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距为170mm，即可符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求。

当容器的设计压力、内直径超出GB 150.3－2011《压力容器第3部分：设计》附录C“密封结构”的范围后，如果采用分析设计方法设计，当大直径高压容器上所需的主螺栓直径超过φ160mm（M160）时，同样可以采用在筒体端部的端面上布置内外两圈主螺栓的结构。

如果容器内直径大于φ3200mm或容器的设计压力超过35MPa，所需的内外两圈主螺栓的数量可能超过各48个，甚至达到各60个。

如果容器内直径大于φ3200mm或容器的设计压力超过35MPa，即使在筒体端部的端面上布置内外两圈主螺栓，然而根据计算，所需的主螺栓直径还是超过φ160mm（M160），此时也可以选用直径大于或等于φ180mm（M180）的主螺栓，但应采取相应措施。

对于所需的主螺栓直径为φ160mm（M160）的高压容器，虽然可以采用在筒体端部端面上布置一圈主螺栓的结构，但由于主螺栓直径比较大，在实际使用中已经不是很方便了，所以也可以将筒体端部端面上的一圈主螺栓改为布置内外两圈主螺栓。例如在背景技术中列出的一种高压容器，容器的内直径为φ1800mm，设计压力为35MPa，设计温度为200℃，需要选用主螺栓的直径为φ160mm（M160），数量为20个，才能符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距的要求。如果将筒体端部端面上的一圈主螺栓改为布置内外两圈主螺栓，假设内外两圈主螺栓的数量相等，主螺栓材质不变，则根据计算，选用外圈主螺栓的直径为φ105mm（M105），内圈主螺栓的直径为φ95mm（M95），数量各28个，内外两圈主螺栓中心圆之间的径向间距为165mm，即可符合“筒体端部”的尺寸规定以及主螺栓周向间距和内外两圈中的相邻主螺栓间距的要求。如果容器的设计压力低于35MPa，所需的内外两圈主螺栓的数量可以少于各28个，最少可以为各24个。

将筒体端部端面上的一圈主螺栓改为布置内外两圈主螺栓后，筒体端部的径向尺寸虽然有所增加，但外圈主螺栓直径比布置一圈结构的主螺栓的直径要小得多，根据“筒体端部”的尺寸规定，外圈主螺栓直径减小以后，筒体端部外圆面的轴向长度可以减小。

一般来说，主螺栓适宜的直径是不大于φ140mm（M140）。将筒体端部端面上的一圈主螺栓改为布置内外两圈主螺栓后，所需主螺栓的最小直径不应小于φ90mm（M90），当主螺栓的直径小于φ90mm（M90），就没有必要布置内外两圈了，否则将导致主螺栓直径太小、数量太多，这样做既不合理、也不经济。

Claims (10)

1.一种采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，具有下封头（1）、圆筒（2）、筒体端部（3）、端盖（5），筒体端部（3）与端盖（5）之间设有密封元件（4），其特征在于：所述筒体端部（3）的内直径D大于或等于φ1800mm，所述筒体端部（3）的端面（3-1）上具有若干个周向分布的外圈螺纹孔（3-2）和若干个周向分布的内圈螺纹孔（3-3），所述端盖（5）上具有若干个外圈螺栓孔（5-2）和若干个内圈螺栓孔（5-3），所述端盖（5）上的外圈螺栓孔（5-2）和内圈螺栓孔（5-3）的数量及位置分别与筒体端部（3）的端面（3-1）上的外圈螺纹孔（3-2）和内圈螺纹孔（3-3）的数量及位置相互对应，所述筒体端部（3）上的外圈螺纹孔（3-2）内装有外圈主螺栓（7），内圈螺纹孔（3-3）内装有内圈主螺栓（9），所述外圈主螺栓（7）穿过端盖（5）上的外圈螺栓孔（5-2），所述内圈主螺栓（9）穿过端盖（5）上的内圈螺栓孔（5-3），所述外圈主螺栓（7）的外端装有外圈主螺母（6），所述内圈主螺栓（9）的外端装有内圈主螺母（8），所述外圈主螺母（6）和外圈主螺栓（7）以及内圈主螺母（8）和内圈主螺栓（9）共同将所述端盖（5）固定在筒体端部（3）上。

2.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述筒体端部（3）上的外圈螺纹孔（3-2）和内圈螺纹孔（3-3）的数量相等，且各为24~60个。

3.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述内圈主螺栓（9）的直径小于外圈主螺栓（7）的直径。

4.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述端盖（5）由法兰（5-1）与凸形封头（5-4）组成，所述凸形封头（5-4）是两层或两层以上的多层结构。

5.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述端盖（5）为平盖。

6.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述圆筒（2）为多层结构，所述的多层结构可以是多层层板包扎结构，也可以是绕板结构，也可以是绕带结构，也可以是多层热套结构，或者是多层层板包扎、绕板、绕带、多层热套中的两种或两种以上的组合结构。

7.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述下封头（1）为两层或两层以上的多层结构。

8.根据权利要求1所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述下封头（1）的外周套有加强箍（10），所述加强箍（10）下端面的外直径大于圆筒（2）的外直径。

9.根据权利要求8所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述加强箍（10）的下端面上具有若干个周向分布的螺纹孔（10-1）。

10.根据权利要求4或5所述的采用筒体端部与主螺栓连接结构的大直径高压容器，其特征在于：所述筒体端部（3）的外圆柱面上以及所述端盖（5）的外圆柱面上周向分布有三副或三副以上的千斤顶支承平台（11）。