壓力容器設(shè)計(jì)

1、l4-1 概述概述壓力容器設(shè)計(jì)壓力容器設(shè)計(jì)基本要求基本要求安全安全經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)合理選取結(jié)構(gòu)、合理選取結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)等材料、參數(shù)等合理選擇設(shè)計(jì)方法合理選擇設(shè)計(jì)方法常規(guī)設(shè)計(jì)和分析設(shè)計(jì)結(jié)果比較常規(guī)設(shè)計(jì)和分析設(shè)計(jì)結(jié)果比較適的密封材料。結(jié)構(gòu)，選擇合選擇或設(shè)計(jì)合理的密封密封設(shè)計(jì)適的材料。部件結(jié)構(gòu)尺寸，選擇合確定零通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算，強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。的要求，設(shè)計(jì)簡單、合、檢驗(yàn)等方面滿足工藝、制造、使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容壓力容器設(shè)計(jì)壓力容器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容基本內(nèi)容用戶提出基本設(shè)計(jì)要求用戶提出基本設(shè)計(jì)要求 分析容器的工作條件，確定設(shè)計(jì)參數(shù)分析容器的工作條件，確定設(shè)計(jì)參數(shù) 結(jié)構(gòu)分析、初步選材結(jié)構(gòu)分析

2、、初步選材 選擇合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算 確定構(gòu)件尺寸和材料確定構(gòu)件尺寸和材料 繪制圖紙，提供設(shè)計(jì)計(jì)算書和其它技術(shù)文件繪制圖紙，提供設(shè)計(jì)計(jì)算書和其它技術(shù)文件 壓壓力力容容器器設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的基基本本步步驟驟攪拌容器條件圖塔器條件圖換熱器條件圖一般容器條件圖設(shè)計(jì)條件圖等）、腐蝕速率、保溫條件其它（材料、設(shè)計(jì)壽命操作方式和要求壓力和溫度工作介質(zhì)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件交互失效泄漏失效失穩(wěn)失效剛度失效強(qiáng)度失效壓力容器的失效形式4-2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則腐蝕斷裂蠕變斷裂疲勞斷裂脆性斷裂韌性斷裂強(qiáng)度失效形式壓力容器失效判據(jù)壓力容器失效判據(jù)判斷壓力容器是否失效判

3、斷壓力容器是否失效由力學(xué)分析得到力學(xué)分析結(jié)果由力學(xué)分析得到力學(xué)分析結(jié)果由實(shí)驗(yàn)測得失效數(shù)值由實(shí)驗(yàn)測得失效數(shù)值失效判據(jù)失效判據(jù)泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則l一、概述一、概述基于彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則基于彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不連續(xù)應(yīng)力的考慮不連續(xù)應(yīng)力的考慮扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式槽形繞帶繞帶式繞板式熱套式整體多層包扎式多層包扎式組合式無縫鋼管式鍛焊式整體鍛造式單層卷焊式單層式圓筒結(jié)構(gòu)形式單層式圓筒的優(yōu)

4、點(diǎn)：單層式圓筒的優(yōu)點(diǎn)：不存在層間不存在層間松動(dòng)等薄弱環(huán)節(jié)，能較好地保證松動(dòng)等薄弱環(huán)節(jié)，能較好地保證筒體的強(qiáng)度。筒體的強(qiáng)度。單層式圓筒的缺點(diǎn)：單層式圓筒的缺點(diǎn)：1、單層厚壁圓筒對(duì)制造設(shè)備的要、單層厚壁圓筒對(duì)制造設(shè)備的要求高。求高。2、材料的浪費(fèi)大。、材料的浪費(fèi)大。3、鍛焊式圓筒存在較深的縱、環(huán)、鍛焊式圓筒存在較深的縱、環(huán)焊縫，不便于焊接和檢驗(yàn)。焊縫，不便于焊接和檢驗(yàn)。層板包扎式層板包扎式 （1）包扎工序繁瑣，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低。）包扎工序繁瑣，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低。 （2）層板材料利用率低。）層板材料利用率低。3）層間松動(dòng)問題。）層間松動(dòng)問題。缺點(diǎn)缺點(diǎn) （1）對(duì)加工設(shè)備的要求不高。對(duì)加工設(shè)備的要求不高

5、。 （2）壓縮預(yù)應(yīng)力可防止裂紋的擴(kuò)展。）壓縮預(yù)應(yīng)力可防止裂紋的擴(kuò)展。 （3）內(nèi)筒可采用不銹鋼防腐。）內(nèi)筒可采用不銹鋼防腐。 （4）層板厚度薄，韌性好，不易發(fā)）層板厚度薄，韌性好，不易發(fā)生脆性斷裂。生脆性斷裂。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)整體多層包扎式整體多層包扎式 （1）套合層數(shù)少，效率高，成本低。）套合層數(shù)少，效率高，成本低。 （2）縱焊縫質(zhì)量容易保證。）縱焊縫質(zhì)量容易保證。 （1）只能套合短筒，筒節(jié)間深環(huán)焊縫多。）只能套合短筒，筒節(jié)間深環(huán)焊縫多。 （2）要求準(zhǔn)確的過盈量，對(duì)筒節(jié)的制造要求高。）要求準(zhǔn)確的過盈量，對(duì)筒節(jié)的制造要求高。熱套式熱套式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)械化程度高，操作簡便，材料利用率

6、高。）機(jī)械化程度高，操作簡便，材料利用率高。 （2）縱焊縫少。）縱焊縫少。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）繞板薄，不宜制造壁厚很大的容器。）繞板薄，不宜制造壁厚很大的容器。 （2）層間松動(dòng)問題。）層間松動(dòng)問題。繞板式繞板式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)槽形繞帶式槽形繞帶式（1）筒壁應(yīng)力分布均勻且能承受一部分由內(nèi)壓）筒壁應(yīng)力分布均勻且能承受一部分由內(nèi)壓 產(chǎn)生的軸向力。產(chǎn)生的軸向力。（2）機(jī)械化程度高，材料利用率高。）機(jī)械化程度高，材料利用率高。（1）鋼帶成本高，公差要求嚴(yán)格。）鋼帶成本高，公差要求嚴(yán)格。（2）繞帶時(shí)鋼帶要求嚴(yán)格嚙合，否則無法貼緊。）繞帶時(shí)鋼帶要求嚴(yán)格嚙合，否則無法貼緊。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) （1）機(jī)械化程度高，

7、材料利用率高。）機(jī)械化程度高，材料利用率高。 （2）整體繞制，無環(huán)焊縫。）整體繞制，無環(huán)焊縫。 （3）帶層呈網(wǎng)狀，不會(huì)整體裂開。）帶層呈網(wǎng)狀，不會(huì)整體裂開。 （4）扁平鋼帶成本低，繞制方便。）扁平鋼帶成本低，繞制方便。扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式特點(diǎn)特點(diǎn)cticpDp2單層內(nèi)壓圓筒單層內(nèi)壓圓筒焊接接頭系數(shù)計(jì)算壓力cptcp0.4適用范圍：壁厚計(jì)算壁厚計(jì)算強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核工作應(yīng)力工作應(yīng)力teeictDp2)(最大允許工作壓力最大允許工作壓力eitewDp2時(shí)（單層厚壁圓筒）tcp0.4按塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：)1()1(230pniisseRKR按爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按爆破

8、失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：)1()1()2(23pniibssbeRKRcticpDp2注意注意000tnitinit最小厚度最小厚度碳素鋼、低合金鋼制容器：碳素鋼、低合金鋼制容器：min3mm高合金鋼制容器：高合金鋼制容器：min2mm設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p1 1、設(shè)計(jì)壓力由工藝條件確定，在設(shè)計(jì)過程中是一個(gè)、設(shè)計(jì)壓力由工藝條件確定，在設(shè)計(jì)過程中是一個(gè)定值；工作壓力在容器正常工作過程中可能變動(dòng)，容定值；工作壓力在容器正常工作過程中可能變動(dòng)，容器頂部和底部的工作壓力也可能不同。器頂部和底部的工作壓力也可能不同。2 2、要求設(shè)計(jì)壓力不低于最大工作壓力。、要求設(shè)計(jì)壓力不低于最大工作壓力。 即：即：P PP PW W

9、3 3、P PC C= P+P= P+PL L ( (當(dāng)當(dāng)P PL L5%5% P P時(shí)，時(shí)， P PL L可忽略不計(jì)可忽略不計(jì)) )設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定1、容器上裝有安全閥時(shí)、容器上裝有安全閥時(shí) P=(1.051.10)PW2、容器上裝有爆破膜時(shí)、容器上裝有爆破膜時(shí) P=(1.151.30)PW3、盛裝液化氣體的容器、盛裝液化氣體的容器 設(shè)計(jì)壓力取工作時(shí)可能達(dá)到的最高溫度下設(shè)計(jì)壓力取工作時(shí)可能達(dá)到的最高溫度下液化氣體的飽和蒸氣壓液化氣體的飽和蒸氣壓設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度t-容器在正常工作情況下設(shè)定元件的金屬溫度。容器在正常工作情況下設(shè)定元件的金屬溫度。元件金屬溫度高于零度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低

10、于元元件金屬溫度高于零度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度；件可能達(dá)到的最高溫度；元件金屬溫度低于零度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得高于元元件金屬溫度低于零度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件可能達(dá)到的最低溫度。件可能達(dá)到的最低溫度。根據(jù)規(guī)定：當(dāng)鋼板厚度負(fù)偏差不大于根據(jù)規(guī)定：當(dāng)鋼板厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名且不超過名義厚度的義厚度的6%時(shí)，可取時(shí)，可取C1=0。所以在設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于所以在設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于GB6654-1996、GB3531-1996種的鋼板（如種的鋼板（如20R、16MnR、16MnDR等），均可取等），均可取C1=0。鋼板厚度負(fù)偏差鋼板厚度負(fù)偏差焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)材料許

11、用應(yīng)力材料許用應(yīng)力安全系數(shù)強(qiáng)度極限值安全系數(shù)安全系數(shù)碳素鋼、低合金鋼及鐵素體高合金鋼：碳素鋼、低合金鋼及鐵素體高合金鋼：nb3.0 ns1.6 nD1.5 nn1.0 奧氏體高合金鋼：奧氏體高合金鋼：nb3.0 ns1.5 nD1.5 nn1.0 氣密性試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)液壓試驗(yàn)?zāi)蛪涸囼?yàn)壓力試驗(yàn)1、試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)壓力 內(nèi)壓容器：內(nèi)壓容器： tTpp25. 1 外壓容器和真空容器外壓容器和真空容器： ppT25. 1 夾套容器：視內(nèi)筒為內(nèi)壓或外壓容器，分別按內(nèi)壓夾套容器：視內(nèi)筒為內(nèi)壓或外壓容器，分別按內(nèi)壓或外壓容器的試驗(yàn)壓力公式確定試驗(yàn)壓力；夾套按內(nèi)或外壓容器的試驗(yàn)壓力公式確定試驗(yàn)壓力；夾套按內(nèi)壓容器

12、確定試驗(yàn)壓力。壓容器確定試驗(yàn)壓力。 * 需校核內(nèi)筒在夾套液壓試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性，如不需校核內(nèi)筒在夾套液壓試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性，如不滿足穩(wěn)定性要求，則需在夾套液壓試驗(yàn)時(shí)，內(nèi)筒內(nèi)保滿足穩(wěn)定性要求，則需在夾套液壓試驗(yàn)時(shí)，內(nèi)筒內(nèi)保持一定的壓力。持一定的壓力。液壓試驗(yàn)液壓試驗(yàn))(9 .02)(2 .0SeeiTTDp如果直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗(yàn)，則在應(yīng)力校如果直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗(yàn)，則在應(yīng)力校核時(shí)，核時(shí)，PT應(yīng)加上容器立置充滿水時(shí)的最大液柱應(yīng)加上容器立置充滿水時(shí)的最大液柱壓力。壓力。2、強(qiáng)度校核、強(qiáng)度校核 內(nèi)壓容器：內(nèi)壓容器： tTpp15. 1 外壓容器和真空容器外壓容器和真空容器： ppT15. 1

13、1、氣壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn) 2、強(qiáng)度校核、強(qiáng)度校核 )(8 .02)(2 .0SeeiTTDp 容器上沒有安全泄放裝置，氣密性試驗(yàn)壓力容器上沒有安全泄放裝置，氣密性試驗(yàn)壓力 PT=1.0P。 容器上設(shè)置了安全泄放裝置，氣密性試驗(yàn)壓力應(yīng)容器上設(shè)置了安全泄放裝置，氣密性試驗(yàn)壓力應(yīng)低于安全閥的開啟壓力或爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力。低于安全閥的開啟壓力或爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力。 通常取通常取PT=1.0PW。氣密性試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)設(shè)計(jì)壓力為設(shè)計(jì)壓力為1.6 Mpa的儲(chǔ)液罐罐體，材料的儲(chǔ)液罐罐體，材料Q235-A， Di=1800mm，罐體高度罐體高度4500mm，液料高度液料高度3000mm，C1=0.8mm，腐蝕

14、裕量腐蝕裕量C2=1.5mm，焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)=1.0，液體密液體密度為度為1325kg/m3，罐內(nèi)最高工作溫度罐內(nèi)最高工作溫度50C 。 試計(jì)算罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核。試計(jì)算罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核。注：注：Q235-A材 料的許用應(yīng)力材 料的許用應(yīng)力 2 0=113MPa ， 50=113MPa，屈服極限屈服極限S=235 Mpa試確定罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗(yàn)校核。試確定罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗(yàn)校核。 mmPDPMPPPMPPMPghPMPPCticaCaaLa83.126 . 10 . 1113218006 . 1 26 . 108. 0%50390. 0100 . 38 .

15、913256 . 16解：壁厚滿足要求水壓試驗(yàn)壓力asaeeiTTaTatTnnMPMPDPMPghPMPPPCmmCC5 .2119 . 03 .1352)(044. 2105 . 48 . 910000 . 20 . 26 . 125. 125. 11687. 013.158 . 05 . 183.126min221斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，容器發(fā)生明顯的鼓斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，容器發(fā)生明顯的鼓脹，斷口處厚度減薄，斷裂時(shí)幾乎不形成碎片。脹，斷口處厚度減薄，斷裂時(shí)幾乎不形成碎片。返回韌性斷裂韌性斷裂壓力容器在載荷作用下，應(yīng)力達(dá)到或接近材料壓力容器在載荷作用下，應(yīng)力達(dá)到或接近材料的強(qiáng)度極限

16、而發(fā)生的斷裂。的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂。特點(diǎn)特點(diǎn)失效原因失效原因 容器厚度不夠。容器厚度不夠。 壓力過大。壓力過大。 斷口平齊，且與最大主應(yīng)力方向垂直。斷口平齊，且與最大主應(yīng)力方向垂直。 容器斷裂時(shí)可能裂成碎片飛出，往往引起嚴(yán)重容器斷裂時(shí)可能裂成碎片飛出，往往引起嚴(yán)重后果。后果。 斷裂前沒有明顯塑性變形，斷裂時(shí)應(yīng)力很低，斷裂前沒有明顯塑性變形，斷裂時(shí)應(yīng)力很低，安全閥、爆破膜等安全附件不起作用，斷裂具有安全閥、爆破膜等安全附件不起作用，斷裂具有突發(fā)性。突發(fā)性。脆性斷裂脆性斷裂（低應(yīng)力脆斷）（低應(yīng)力脆斷）器壁中的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷裂。器壁中的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷裂。 材料的

17、脆性。材料的脆性。 材料中的裂紋、未焊透、夾渣等缺陷。材料中的裂紋、未焊透、夾渣等缺陷。特點(diǎn)特點(diǎn)失效原因失效原因返回 交變載荷。交變載荷。 疲勞裂紋。疲勞裂紋。疲勞斷裂疲勞斷裂在交變載荷作用下，由于材料中的裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致容器的斷裂。在交變載荷作用下，由于材料中的裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致容器的斷裂。特點(diǎn)特點(diǎn) 斷口上有貝紋狀的疲勞裂紋。斷口上有貝紋狀的疲勞裂紋。 斷裂時(shí)容器整體應(yīng)力較低，斷裂前無明顯塑斷裂時(shí)容器整體應(yīng)力較低，斷裂前無明顯塑性變形。性變形。 如果材料韌性較好，通過合理設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)如果材料韌性較好，通過合理設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)“未爆先漏未爆先漏”。失效原因失效原因返回返回 在恒定載荷和低應(yīng)力（應(yīng)力低于屈服點(diǎn)）下

18、在恒定載荷和低應(yīng)力（應(yīng)力低于屈服點(diǎn)）下也會(huì)發(fā)生蠕變斷裂。也會(huì)發(fā)生蠕變斷裂。 蠕變斷裂前材料會(huì)由于蠕變變形而導(dǎo)致蠕變?nèi)渥償嗔亚安牧蠒?huì)由于蠕變變形而導(dǎo)致蠕變損傷，使材料在性能上產(chǎn)生蠕變脆化。損傷，使材料在性能上產(chǎn)生蠕變脆化。 斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，具有韌性斷裂斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，具有韌性斷裂的特征；斷裂時(shí)又具有脆性斷裂的特征。的特征；斷裂時(shí)又具有脆性斷裂的特征。蠕變斷裂蠕變斷裂壓力容器長時(shí)間在高溫下受載，材料的蠕變變形會(huì)壓力容器長時(shí)間在高溫下受載，材料的蠕變變形會(huì)隨時(shí)間而增長，容器發(fā)生鼓脹變形，厚度明顯減薄，隨時(shí)間而增長，容器發(fā)生鼓脹變形，厚度明顯減薄，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂。最終導(dǎo)致壓力

19、容器斷裂。特點(diǎn)特點(diǎn)高溫蠕變高溫蠕變失效原因失效原因 對(duì)于全面腐蝕和局部腐蝕，容器斷裂前發(fā)對(duì)于全面腐蝕和局部腐蝕，容器斷裂前發(fā)生明顯的塑性變形，具有韌性斷裂的特征。生明顯的塑性變形，具有韌性斷裂的特征。 對(duì)于晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，斷裂前無明顯對(duì)于晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，斷裂前無明顯塑性變形，具有脆性斷裂的特征。塑性變形，具有脆性斷裂的特征。返回腐蝕斷裂腐蝕斷裂材料受到介質(zhì)腐蝕（全面腐蝕或局部腐蝕），形成容器整材料受到介質(zhì)腐蝕（全面腐蝕或局部腐蝕），形成容器整體厚度減薄或局部凹坑、裂紋等，從而造成容器的斷裂。體厚度減薄或局部凹坑、裂紋等，從而造成容器的斷裂。特點(diǎn)特點(diǎn)失效原因失效原因介質(zhì)腐蝕介質(zhì)腐蝕解析法

20、解析法圖解法圖解法)()(59. 205 . 20DLDEpecr短圓筒的臨界壓力短圓筒的臨界壓力302 . 2DEpecr長圓筒的臨界壓力長圓筒的臨界壓力幾何參數(shù)計(jì)算圖幾何參數(shù)計(jì)算圖壁厚計(jì)算圖壁厚計(jì)算圖薄壁圓筒薄壁圓筒)20(0eD假設(shè)假設(shè)n計(jì)算計(jì)算e計(jì)算（計(jì)算（D0/e)和（和（L / D0)幾何參數(shù)計(jì)算圖（幾何參數(shù)計(jì)算圖（A）壁厚計(jì)算圖（壁厚計(jì)算圖（B）驗(yàn)算驗(yàn)算PCP，若滿足，則假設(shè)若滿足，則假設(shè)n合適，否則重新計(jì)算。合適，否則重新計(jì)算。厚壁圓筒厚壁圓筒)20(0eD需同時(shí)考慮穩(wěn)定性和強(qiáng)度需同時(shí)考慮穩(wěn)定性和強(qiáng)度)1 (/2)0625. 0/25. 2(min0000eeeDDBDPtts

21、t2 . 009 . 09 . 0 2min或（穩(wěn)定性）（穩(wěn)定性）（強(qiáng)度）（強(qiáng)度）其中：其中：iecrRE25. 0(m=4)圖算法圖算法1、真空容器、真空容器有安全裝置時(shí)：有安全裝置時(shí)：無安全裝置時(shí)：無安全裝置時(shí)：p=0.1Mpa MPapppi1 . 0)(25. 1minmax02、帶夾套的真空容器、帶夾套的真空容器p取真空容器的設(shè)計(jì)壓力加上夾套壓力取真空容器的設(shè)計(jì)壓力加上夾套壓力3、其它外壓容器（包括帶夾套的外壓容器）、其它外壓容器（包括帶夾套的外壓容器）p應(yīng)不小于容器正常工作過程中可能出現(xiàn)的最大應(yīng)不小于容器正常工作過程中可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差內(nèi)外壓力差即：即：p(p0-pi)max

22、設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力注意：最大內(nèi)外壓差的取值注意：最大內(nèi)外壓差的取值設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定的規(guī)定穩(wěn)定性安全系數(shù)穩(wěn)定性安全系數(shù)圓筒：圓筒：m m = = 3.03.0球殼：球殼： m m = = 14.5214.52計(jì)算長度計(jì)算長度帶加強(qiáng)圈的外壓圓筒兩個(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：ISI1、筒體不失穩(wěn)、筒體不失穩(wěn)要求：要求：LS Lmax5.200max)(59.2DmpEDLec2、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)、加強(qiáng)圈不失穩(wěn)要求：要求：ISIALALDIsses)(9.1020ssecLADpB01、初步取加強(qiáng)圈的數(shù)目和間距、初步取加強(qiáng)

23、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1、加

24、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

25、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)外加強(qiáng)圈外加強(qiáng)圈 加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長不小于圓筒加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長不小于圓筒外圓周長度的外圓周長度的1/2內(nèi)加強(qiáng)圈內(nèi)加強(qiáng)圈 加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長不小于圓筒加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長不小于圓筒內(nèi)圓周長度的內(nèi)圓周長度的1/3外壓圓筒練習(xí)題外壓圓筒練習(xí)題 某圓筒形容器，內(nèi)徑某圓筒形容器，內(nèi)徑2400mm，長長14000mm，兩端為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，直邊高度為兩端為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，直邊高度為50mm，圓圓筒和封頭材料均為筒和封頭材料均為1Cr18Ni9Ti，腐蝕裕量取腐蝕裕量取1mm，設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度510C ，真空下操作，無安全控制裝置。真空下操作，無安全

26、控制裝置。用圖算法求筒體厚度用圖算法求筒體厚度 一圓筒形容器，材料為一圓筒形容器，材料為Q235-A，內(nèi)徑內(nèi)徑2800mm，長長10m（含封頭直邊段），兩端為標(biāo)準(zhǔn)含封頭直邊段），兩端為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，圓筒和封頭名義厚度均為橢圓形封頭，圓筒和封頭名義厚度均為12mm，其其中壁厚附加量中壁厚附加量C=2mm；容器負(fù)壓操作，最高操作容器負(fù)壓操作，最高操作溫度溫度50C 。（1）試確定容器最大允許真空度為多少）試確定容器最大允許真空度為多少mmHg？（2）該容器是否應(yīng)設(shè)置安全控制裝置？）該容器是否應(yīng)設(shè)置安全控制裝置？外壓圓筒和加強(qiáng)圈練習(xí)題外壓圓筒和加強(qiáng)圈練習(xí)題現(xiàn)有一真空塔，材料為現(xiàn)有一真空塔，材料為Q

27、235-A，Di=2500mm，封頭為標(biāo)封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，塔體部分高準(zhǔn)橢圓形封頭，塔體部分高20m(包括直邊段包括直邊段)，設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)溫度250C，腐蝕裕量腐蝕裕量2.5mm。1、確定塔體圓筒壁厚。確定塔體圓筒壁厚。2、塔體上均勻設(shè)置、塔體上均勻設(shè)置6個(gè)加強(qiáng)圈（材料與塔體相同）后的個(gè)加強(qiáng)圈（材料與塔體相同）后的筒體壁厚。筒體壁厚。平板形封頭帶折邊錐形封頭無折邊錐形封頭錐形封頭無折邊球形封頭頭帶折邊球形（碟形）封半橢球（橢圓形）封頭半球形封頭凸形封頭封頭封頭形式封頭形式303060內(nèi)壓半球形封頭內(nèi)壓半球形封頭）或（適用范圍：壁厚計(jì)算式：33. 1 6 . 0 4KPPDPtcCtiC半球

28、形封頭半球形封頭直到滿足要求調(diào)整非彈性階段：彈性階段：壁厚計(jì)算圖假設(shè)nceeeenPPRBPREPRA?)()(0833. 0)(125. 00200外壓半球形封頭外壓半球形封頭1)2(2616 . 20 . 12KhhDKbaiii標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：直邊）封頭內(nèi)表面高度（不含則如果eietWCtiCKDPPDKP5 . 0 25 . 0 2最大允許工作壓力：壁厚：橢圓形封頭橢圓形封頭內(nèi)壓橢圓形封頭內(nèi)壓橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：e0.15%Di非 標(biāo) 準(zhǔn) 橢 圓 形 封 頭 ：非 標(biāo) 準(zhǔn) 橢 圓 形 封 頭 ：e0.30%Di橢圓形封頭的最小厚度橢圓形封頭的最小厚度外壓橢圓形封頭外壓橢圓形封頭與外壓半球形封頭計(jì)算方法相同與外壓半球形封頭計(jì)算方法相同 R0=K1D0