壓力容器審核人員培訓(xùn)教材第三部分

1、1壓力容器壓力容器設(shè)計(jì)審批人培訓(xùn)設(shè)計(jì)審批人培訓(xùn)（三）（三）濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 黃黃 泓泓 電話二一二年十一月2內(nèi)容簡介GB150.3-2011壓力容器壓力容器 第第3部分：設(shè)計(jì)部分：設(shè)計(jì)一、主要變化二、范圍三、內(nèi)壓圓筒 四、內(nèi)壓球殼五、外壓圓筒六、 外壓球殼3一、主要變化對(duì)應(yīng)于原GB1501998第5章：內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼，本部分第3章增加了按外徑進(jìn)行壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算的相應(yīng)公式。4對(duì)應(yīng)于原GB1501998第6章：外壓圓筒與外壓球殼，本部分第4章主要變化內(nèi)容為： a） 修訂了外壓曲線圖，增加了對(duì)應(yīng)于高強(qiáng)度材料的外壓曲線； b

2、） 增加了相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力系數(shù)B 曲線圖選用表； c） 加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了部分修改。5對(duì)應(yīng)于原GB1501998第7章：封頭，本部分第5章中主要變化內(nèi)容為： a）增加了偏心錐殼、帶筋平封頭和拉撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法； b）調(diào)整了部分平蓋的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)K； c）增加了適用于平封頭與筒體全焊透連接結(jié)構(gòu)的塑性分析設(shè)計(jì)方法； d）增加了/R Lcr ，對(duì)于短圓筒：LLcr, mPPPcr30e2 . 2DEPcroocrDLDeEP5 . 2/59. 273解析法:計(jì)算步驟1、假設(shè)壁厚n，計(jì)算筒體長度L，e=n-C;2、計(jì)算Lcr, ，判斷L是否大于Lcr； 對(duì)于長圓筒：LLcr， 對(duì)于短圓筒： LLcr

3、，3、比較P和P，若P P且較接近，則假設(shè)的n符合要求；4、計(jì)算臨界應(yīng)力 ，工程上 302 . 2DemEPeDDLoocr17. 1 5 . 200e)/(59. 2DDLmEPeDPocrcr2tcr壓74（2）、圖算法的計(jì)算步驟1、假設(shè)壁厚n，計(jì)算筒體長度L，e=n-C;2、計(jì)算L/Do、Do/e，查A，若L/Do 50，用L/Do50查A；（GB150.3-2011圖4-24-12）3、由A值向上引垂線，查B值，若交不到，則說明圓筒已發(fā)生彈性失穩(wěn)，B值按下式計(jì)算 計(jì)算4、比較P和P，若P P且較接近，則假設(shè)的n符合要求EAB32 oDeBP75參數(shù)AA系數(shù) EcrAcr臨界應(yīng)力E 圓筒

4、材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模數(shù) 應(yīng)變764、加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)對(duì)于短圓筒： 由此可見，增加壁厚或減小圓筒的計(jì)算長度都可以提高圓筒的許用外壓，通過在筒體上設(shè)置加強(qiáng)圈，可以有效地減小筒體的計(jì)算長度。 當(dāng)外壓一定時(shí)，通過設(shè)置加強(qiáng)圈也可以達(dá)到減少筒體壁厚的目的。 ooDLmDeEP5 . 2/59. 277加強(qiáng)圈尺寸 為了保證殼體與加強(qiáng)圈的穩(wěn)定性，加強(qiáng)圈必須有適當(dāng)?shù)某叽纾瑵M足最小慣性矩要求： 式中I加強(qiáng)圈和有效殼體所需的組合慣性矩， Do圓筒外徑，mm； Ls加強(qiáng)圈間的間距，mm； A等效圓筒的周向臨界應(yīng)變； As 加強(qiáng)圈的橫截面積 mm2ALAeLDIssso9.10278加強(qiáng)圈設(shè)置79 間斷焊縫的布置與間距可

5、參照下圖所示的型式，間斷焊縫可以相互錯(cuò)開或并排布置。最大間隙t，對(duì)外加強(qiáng)圈為8 n ，對(duì)內(nèi)加強(qiáng)圈為12 n 。80 加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的內(nèi)部或外部，應(yīng)整圈圍繞在圓筒的圓周上。加強(qiáng)圈兩端的接合形式應(yīng)按圖中A、B 所示。81 容器內(nèi)部的加強(qiáng)圈，若布置成圖中C、D、E 或F 所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，則應(yīng)取具最小慣性矩的截面進(jìn)行計(jì)算。82 在加強(qiáng)圈上需要留出如上圖中D、E 及F 所示的間隙時(shí)，則不應(yīng)超過規(guī)定的弧長，否則須將容器內(nèi)部和外部的加強(qiáng)圈相鄰兩部分之間接合起來，采用如上圖中C 所示的結(jié)構(gòu)。但若能同時(shí)滿足以下條件者可以除外：a a）每圈只允許一處無支撐的殼體弧長；b）無支撐的殼體弧長不超過90；c）相鄰兩加

6、強(qiáng)圈的不受支撐的圓筒弧長相互交錯(cuò)180；d）圓筒計(jì)算長度L 應(yīng)取下列數(shù)值中的較大者：相間隔加強(qiáng)圈之間的最大距離；從封頭切線至第二個(gè)加強(qiáng)圈中心的距離再加上1/3 封頭曲面深度。83 容器內(nèi)部的構(gòu)件如塔盤等，若設(shè)計(jì)成起加強(qiáng)作用時(shí)，也可作加強(qiáng)圈用。 加強(qiáng)圈與圓筒之間可采用連續(xù)或間斷的焊接，當(dāng)加強(qiáng)圈設(shè)置在容器外面時(shí)，加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長，應(yīng)不少于圓筒外圓周長的1/2，當(dāng)設(shè)置在容器里面時(shí)，應(yīng)不少于圓筒內(nèi)圓周長的1/3。焊腳尺寸不得小于相焊件中較薄件的厚度。84兩個(gè)條件兩個(gè)條件1、筒體不失穩(wěn)、筒體不失穩(wěn)要求：要求：LS Lmax2、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)要求：要求：ISI851、筒體不失穩(wěn)、筒體不

7、失穩(wěn)要求：要求：LS Lmax5.200max)(59.2DmpEDLec862、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)要求：要求：ISIALALDIsses)(9.1020ssecLADpB0871、初步取加強(qiáng)圈的數(shù)目和間距、初步取加強(qiáng)圈的數(shù)目和間距 1maxLLn1nLLs3、計(jì)算加強(qiáng)圈和圓筒組合而成的當(dāng)量圓筒、計(jì)算加強(qiáng)圈和圓筒組合而成的當(dāng)量圓筒所需的組合截面慣性矩所需的組合截面慣性矩I 。2、選擇加強(qiáng)圈材料，按型鋼規(guī)格初定加強(qiáng)圈的、選擇加強(qiáng)圈材料，按型鋼規(guī)格初定加強(qiáng)圈的截面形狀和尺寸，計(jì)算實(shí)際組合截面慣性矩截面形狀和尺寸，計(jì)算實(shí)際組合截面慣性矩IS。 4、比較、比較IS和和I，若，若IS I且比較接

8、近，則加強(qiáng)圈的且比較接近，則加強(qiáng)圈的尺寸、數(shù)目和間距滿足要求，否則重新選擇加尺寸、數(shù)目和間距滿足要求，否則重新選擇加強(qiáng)圈，重復(fù)以上步驟，直到滿足要求為止。強(qiáng)圈，重復(fù)以上步驟，直到滿足要求為止。 加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)步驟加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)步驟881、加強(qiáng)圈可采用扁鋼、角鋼、工字鋼或其它型鋼，、加強(qiáng)圈可采用扁鋼、角鋼、工字鋼或其它型鋼，這樣材料供應(yīng)方便且型鋼具有較大的截面慣性矩。這樣材料供應(yīng)方便且型鋼具有較大的截面慣性矩。加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的內(nèi)部或外部，并應(yīng)環(huán)繞容器加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的內(nèi)部或外部，并應(yīng)環(huán)繞容器整個(gè)圓周。整個(gè)圓周。 2、加強(qiáng)圈和殼體的連接必須足夠緊密，以保證加、加強(qiáng)圈和殼體的連接必須足夠緊密，以保證加

9、強(qiáng)圈和殼體一起承載，加強(qiáng)圈和殼體之間可采用連強(qiáng)圈和殼體一起承載，加強(qiáng)圈和殼體之間可采用連續(xù)焊或間斷焊。續(xù)焊或間斷焊。 3、為保證筒體和加強(qiáng)圈的穩(wěn)定性，加強(qiáng)圈不得被、為保證筒體和加強(qiáng)圈的穩(wěn)定性，加強(qiáng)圈不得被任意削弱或割斷。任意削弱或割斷。 加強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)89六、外壓球殼1、假設(shè)壁厚n，令e=n-C，定出RO/e;2、計(jì)算A，3、根據(jù)GB150-1998圖6-36-10，查B值， 計(jì)算4、比較P和P，若P P且較接近，則假設(shè)的n符合要求e)(Ro/125. 0A oDeBP oReBPe)(Ro/pB90 小結(jié)：壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求首先要滿足使用要求 壓力容器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸規(guī)格、使用條件(壓力、溫度、腐蝕介質(zhì))以及其他載荷條件是由設(shè)備在工藝裝置中的功能要求決定的。因此要求設(shè)備設(shè)計(jì)必須能滿足生