壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)教材1

1、壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)教材第一章 法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)1-1壓力容器設(shè)計(jì)必須哪些主要法規(guī)和規(guī)程？2.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程質(zhì)檢局 2005.GB150鋼制壓力容器6.JB4732鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)7.JB/T4735鋼制焊接常壓容器8.GB151管殼式換熱器。12 壓力容器設(shè)計(jì)單位的職責(zé)是什么？答：1.應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)文件的準(zhǔn)確性和完整性負(fù)責(zé)。2.容器的設(shè)計(jì)文件至少應(yīng)包括設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)和設(shè)計(jì)圖樣。3.容器設(shè)計(jì)總圖應(yīng)蓋有壓力容器設(shè)計(jì)資格印章。13 GB150-1998鋼制壓力容器的適用和不適用范圍是什么？答：適用范圍：1. 設(shè)計(jì)壓力不大于35Mpa的鋼制壓力容器。2. 設(shè)計(jì)溫度范圍根據(jù)鋼材允需的使用溫度

2、確定。不適用范圍：1. 直接火焰加熱的容器。2. 核能裝置中的容器。3. 經(jīng)常搬運(yùn)的容器。4. 諸如泵、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)或液壓缸等旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為組成部件的受壓容器。5. 設(shè)計(jì)壓力低于0.1Mpa的容器。6. 真空度低于0.02Mpa的容器。7. 內(nèi)直徑小于150mm的容器。8. 要求做疲勞分析的容器。9. 已有其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的壓力容器，如制冷、制糖、造紙、飲料等行業(yè)中的某些專(zhuān)用壓力容器和搪玻璃容器。14 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的適用與不適用范圍是什么？答：使用范圍：（同時(shí)具備以下條件）1. 工作壓力大于或者等于0.1Mpa。2. 工作壓力與容積的乘積大于或者等于2

3、.5MPaL3. 盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及最高工作溫度高于等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。不適用范圍：1. 移動(dòng)式壓力容器、氣瓶、氧艙。2. 鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適用范圍內(nèi)的余熱鍋爐。3. 非正常運(yùn)行工作壓力小于0.1MPa的容器（包括在進(jìn)料或者出料過(guò)程中需要瞬時(shí)承受壓力大于或者等于0.1MPa的容器）。4. 旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)運(yùn)動(dòng)的的機(jī)械設(shè)備中自成整體或者作為部件的受壓器室（如泵殼、壓縮機(jī)外殼、渦輪機(jī)外殼、液壓缸等）。5. 可拆卸墊片式板式熱交換器（包括半焊式板式熱交換器）、空冷式熱交換器、冷卻排管。1-5容規(guī)和GB150-98對(duì)壓力容器的范圍如何劃定？答：1. 壓力容器與外部管道或者裝置連接的第一道環(huán)

4、向接頭的坡口面、法蘭連接的第一個(gè)法蘭密封面；螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面；專(zhuān)用連接或管件的第一個(gè)密封面。2. 壓力容器開(kāi)孔部分的承壓蓋及其緊固件。3. 非受壓元件與壓力容器的連接焊縫。111-1介質(zhì)危害性？答：介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過(guò)程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄露引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。16何謂易爆介質(zhì)？答:指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介質(zhì)。17介質(zhì)的毒性程度如何劃分？答：參照HG壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類(lèi)：

5、1. 極度危害：0.1mg/m3;2. 高度危害：0.1-1.0 mg/m3;3. 中度危害：1.0-30度時(shí)應(yīng)采用有折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 大端折邊錐形封頭的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角半徑 r應(yīng)不小于封頭大端內(nèi)徑Di的10%,且不小于該過(guò)渡段厚度的3倍。3 錐殼小端：當(dāng)錐殼半頂角a45度時(shí)可采用無(wú)折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)a45度時(shí)應(yīng)采用折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4 小端折邊錐形封頭的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角半徑 rs應(yīng)不小于封頭小端內(nèi)徑Dis的5%,且不小于該過(guò)渡段厚度的3倍。5 錐殼與圓筒的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。333 當(dāng)錐形封頭的錐殼半頂角a60時(shí)，應(yīng)如何計(jì)算？當(dāng)錐殼半頂角a60時(shí)，錐形封頭的厚

6、度可按平蓋進(jìn)行計(jì)算。也可以用應(yīng)力分析（包括有限元）法確定。334 錐形封頭的錐殼，其厚度如何計(jì)算？Dc的含義為何？錐殼厚度的計(jì)算公式為:式中Dc的含意是：GB150-98允許錐殼同一個(gè)半頂角的幾個(gè)不同厚度的錐殼段組成，錐殼的直徑是逐段變化的，因此，錐殼段的厚度也是逐段變化的。各錐殼段的厚度均按此式計(jì)算，式中Dc分別為各錐殼段大端內(nèi)直徑。335 受內(nèi)壓無(wú)折邊錐形封頭大小端如需補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，對(duì)加強(qiáng)段有何要求？加強(qiáng)段厚度如何計(jì)算？有何限制？若需要增加厚度予以加強(qiáng)時(shí)，錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)有相同的厚度。受內(nèi)壓無(wú)折邊錐形封頭大端加強(qiáng)段的厚度按下式計(jì)算：式中Q值由GB150-98的圖7-12查取。受內(nèi)壓無(wú)折邊

7、錐形封頭小端加強(qiáng)段的厚度按下式計(jì)算：式中Q值由GB150-98的圖7-14查取。加強(qiáng)段的限制：在任何情況下，加強(qiáng)段厚度不得小于邊接處錐殼的計(jì)算厚度。錐殼加強(qiáng)段的長(zhǎng)度，對(duì)于大端，應(yīng)不小于；對(duì)于小端，應(yīng)不小于。圓筒加強(qiáng)段的長(zhǎng)度，對(duì)于大端，應(yīng)不小于；對(duì)于小端，應(yīng)不小于。336 受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度，在GB150-98中是如何確定的？受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度的確定，在GB150-98中，是以過(guò)渡段與錐殼相連接處的過(guò)渡段厚度與錐殼厚度相比較，取其大者。將過(guò)渡段視作碟形封頭的過(guò)渡區(qū)，因而按碟形封頭計(jì)算其厚度。與之相連的錐殼，由于此處的直徑已小于過(guò)渡區(qū)前的圓筒直徑，此處直徑可根據(jù)其過(guò)渡區(qū)半徑和錐殼半

8、項(xiàng)角值計(jì)算得出，而后用錐殼厚度計(jì)算式計(jì)算。GB150-98中的折邊錐形封頭大端的過(guò)注段厚度計(jì)算式： = 和過(guò)渡區(qū)相接處的錐殼厚度計(jì)算式：= 均系按此機(jī)理推導(dǎo)得出。其中的系數(shù)K值的f值分別由GB150-98中的表74和表75查取。337 圓形平蓋厚度計(jì)算公式化是什么？如何推導(dǎo)而來(lái)？圓形平蓋厚度計(jì)算公式是基于假定薄的圓形平板受均布載荷，周邊簡(jiǎn)支或鋼性固支連接情況下推導(dǎo)而得的。其計(jì)算公式為：338 緊縮口封頭作用于縱向截面彎曲應(yīng)力按什么公式校核？ 作用于縱向截面的彎曲應(yīng)力是此彎曲應(yīng)力不得大于緊縮口封頭所用鋼材的施用應(yīng)力的0.8倍，即 m0.8t這就是GB150-98對(duì)緊縮口封頭縱向截面上作用的彎曲應(yīng)

9、力校核公式。339 GB150-98規(guī)定在什么情況下壓力容器壁上開(kāi)孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？允許不另行補(bǔ)強(qiáng)需滿(mǎn)足下述條件：1 相鄰兩開(kāi)孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍。2 接管公稱(chēng)外徑小于或等于89mm。3 不補(bǔ)強(qiáng)接管的外徑和最小壁厚的規(guī)格采用：253.5、323.5、383.5、454、575、655、766896mm。（接管的腐蝕裕量為1mm）以上規(guī)定適用于設(shè)計(jì)壓力P2.5Mpa的容器。340 壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)有幾種？采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)遵循什么規(guī)定？壓力容器的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，從設(shè)計(jì)方法區(qū)分大致下述幾種：1 等面積補(bǔ)強(qiáng)法。2 極限補(bǔ)強(qiáng)法。3 安定性分析。4 其它方法，如試驗(yàn)應(yīng)

10、力分析法、采用增量塑性理論方法研究容器開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)等等。從補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)區(qū)分，其基本結(jié)構(gòu)大致分為兩大類(lèi)：1 補(bǔ)強(qiáng)圈搭焊結(jié)構(gòu)。2 整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)遵循下列規(guī)定：1 所采用鋼材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度：b540Mpa.2 殼體名義厚度n38mm。3 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度應(yīng)小于或等于1.5n。341在應(yīng)用等面積補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，為什么要限制d/D之比和長(zhǎng)圓形孔的長(zhǎng)短軸之比？開(kāi)孔不僅削弱容器壁的強(qiáng)度，而且在開(kāi)孔附近的局部區(qū)域形成很高的應(yīng)力集中。較大的局部應(yīng)力，加上接管有各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力、溫度應(yīng)力，以及容器材質(zhì)和制造缺陷等等因素的綜合作用，往往會(huì)造成容器的破壞源。因此，對(duì)于開(kāi)孔的補(bǔ)強(qiáng)首先應(yīng)研究開(kāi)孔的受力分析。

11、其基本方法是從彈性力學(xué)的大平板上開(kāi)小孔分析。一、 大平板上開(kāi)小圓孔：1 單向拉伸 應(yīng)力集中系數(shù)：K=32 雙向拉力 應(yīng)力集中系數(shù)：K=2.5二、 大平板上開(kāi)孔問(wèn)題，橢圓孔邊緣應(yīng)力集中系數(shù)可比圓孔大。特別是長(zhǎng)軸垂直于主應(yīng)力方向時(shí)，a/b越大，應(yīng)力集中系數(shù)就越大。三、 圓柱上開(kāi)小圓孔，當(dāng)將圓柱展平，小孔的變形不會(huì)很大，仍近似圓孔；若是開(kāi)大孔，展開(kāi)后將近似于橢圓孔，應(yīng)力集中系數(shù)可能增大。尤其是當(dāng)d/D之比較大時(shí)，由于殼體曲率影響，開(kāi)孔邊緣將引起附加彎矩，更加大了其應(yīng)力水平，危及安全。四、 d/D之比較大時(shí)，已超出了“大平板上開(kāi)小孔”的假設(shè)。運(yùn)用的計(jì)算就不可能正確。因此對(duì)d/D必須給予限制。342 壓

12、力容器殼體上開(kāi)孔的最大直徑有何限制？限制如下：1 對(duì)于筒體：當(dāng)其內(nèi)徑Di1500mm時(shí)，開(kāi)孔的最大直徑d，且d520mm;當(dāng)其內(nèi)徑Di1500mm時(shí)，開(kāi)孔的最大直徑d，且d1000mm;2 凸形封頭或球殼的開(kāi)孔最大直徑d3 錐形封頭的開(kāi)孔最大直徑d，Di為開(kāi)孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。343 內(nèi)壓容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)所需補(bǔ)強(qiáng)面積按什么公式計(jì)算？ A=d+2(m-C)(1-fr)對(duì)于內(nèi)壓容器中平蓋開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=0.5dp344 外壓容器開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按什么公式計(jì)算？A=0.5d+2(m-C)(1-fr)345 等面積補(bǔ)強(qiáng)法與壓力面積法有什么異同？壓力面積法是西德受壓容器規(guī)范和西德蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)程中的

13、采用的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方法，并說(shuō)明可用于開(kāi)孔率達(dá)0.8的大開(kāi)孔結(jié)構(gòu)情況下。該計(jì)算方法的通式為： 式中Ap-為補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的壓力作用面積；A-為補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積；P-設(shè)計(jì)壓力材料許用應(yīng)力。該式是以受壓面積和承載面積的平衡為基礎(chǔ)的。等面積法的含義是：補(bǔ)強(qiáng)殼體的平均強(qiáng)度，用開(kāi)孔等面積的外加金屬來(lái)補(bǔ)償削弱的殼壁強(qiáng)度。它們的基本出發(fā)點(diǎn)是一致的。由于有效范圍考慮不同，所以引起了整外補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的結(jié)果。d/2 或 D-殼體中徑346 壓力容器開(kāi)孔的有效補(bǔ)強(qiáng)范圍及有效補(bǔ)強(qiáng)面積是什么？有效補(bǔ)強(qiáng)范圍是指：1 有效寬度：B=2d2 B=d+2n+2nt取兩者中較大值。有效高度h1= h1=接近實(shí)際外伸伸高度

14、 取兩者較小值 h2= h2=接近實(shí)際內(nèi)伸伸高度 取兩者較小值有效補(bǔ)強(qiáng)面積是指：在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)可作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積：A1殼體受內(nèi)壓或外壓所需設(shè)計(jì)厚度之外的多余金屬面積：A1=(B-d)(e-)-2(nt-C)( e-)(1-fr)A2接管承受內(nèi)壓或外壓所需設(shè)計(jì)厚度之外的多余金屬面積：A2=2h1(nt-t-C)fr+2h2(nt-C-C2)frA3補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積；A4補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另加的補(bǔ)強(qiáng)面積。347 螺栓法蘭聯(lián)接設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？1 確定墊片材料、型式及尺寸。2 確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量。3 確定法蘭材料、密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸。4 進(jìn)行應(yīng)力校核（計(jì)算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量）。348 用

15、鋼板制造整體帶頸法蘭時(shí)，須符合什么要求？必須符合下列要求：1 鋼板應(yīng)超聲波探傷，無(wú)分層缺陷。2 應(yīng)沿鋼板軋制方向切割出板條。經(jīng)彎制，對(duì)焊成為圓環(huán)，并使鋼板的表面形成環(huán)的柱面。3 圓環(huán)的對(duì)接焊縫應(yīng)采用全熔透焊縫。4 圓環(huán)對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，并經(jīng)100%射線(xiàn)或超聲波探傷檢驗(yàn)，其合格標(biāo)準(zhǔn)按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。349 法蘭在什么情況下應(yīng)進(jìn)行正火或完全退火處理？答：在下列任一情況下應(yīng)進(jìn)行正火或完全退火熱處理：1 法蘭斷面大于76mm的碳素鋼或低合金鋼制法蘭2 焊制整體法蘭。3 鍛制法蘭。350 什么叫窄面法蘭？什么叫寬面法蘭？墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)，稱(chēng)作窄面法蘭。墊片的接觸面分

16、布在法蘭螺栓孔中心圓內(nèi)外兩側(cè)的，稱(chēng)作寬面法蘭。351 GB150-98中法蘭按其整體性程度分為幾種型式？各型式的特點(diǎn)是什么？分為三種型式：1 松式法蘭 法蘭未能有效地與之容器或接管連成一體，計(jì)算中認(rèn)為容器或接管不與法蘭共同承受法蘭力矩的作用。2 整體法蘭 法蘭、法蘭頸部及容器或三者能有效地連接成一整體結(jié)構(gòu)，共同承受法蘭力矩的作用。3 任意式法蘭 是一些焊接法蘭（見(jiàn)GB150-98中圖（9-1）、（h）、（I）、(J)、（k）,其計(jì)算按整體法蘭。但為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，當(dāng)滿(mǎn)足下列條件時(shí)也可按活套法蘭計(jì)算：15mm, P2Mpa操作溫度小于等于370。352 密封的基本條件是什么？什么叫密封比壓？什么是墊片

17、系數(shù)？何以要校核墊片寬度？墊片強(qiáng)制密封有兩個(gè)條件：即預(yù)密封條件和操作密封條件。354 墊片壓緊力有幾種？如何計(jì)算？1 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：FG=3.14DGby2 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：Fp=2DGbmPc355 反向法蘭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？反向法蘭是指與圓筒相接的平蓋開(kāi)有d1/2Di的大孔。對(duì)于開(kāi)有d1/2Di孔的平蓋可以用開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)或加厚平蓋厚度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于開(kāi)有d1/2Di大孔，這些設(shè)計(jì)方法已不能適用，宜將開(kāi)有大孔的平蓋和與之相連接的圓筒體視為反向法蘭，用法蘭的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。356 平面法蘭、凹凸面法蘭與榫槽面法蘭密封面各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？平面法蘭密封面具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

18、加工方便、且便于進(jìn)行防腐襯里的優(yōu)點(diǎn)，由于這種密封面和墊片接觸面積較大，如預(yù)緊不當(dāng)，墊片易被擠出密封面。也不易壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場(chǎng)合，一般使用在PN2.5Mpa的壓力下。 凹凸面法蘭密封面相配的兩個(gè)法蘭接合面一個(gè)是凹面一個(gè)是凸面。安裝時(shí)易于對(duì)中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封性能比平面密封為好。榫槽面法蘭密封面由一個(gè)榫面一個(gè)槽面相配而成，因此，密封面更窄。由于受槽面的阻擋，墊片不會(huì)被擠出壓緊面，且少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時(shí)易于對(duì)中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質(zhì)的運(yùn)用。只是由于墊片很窄，更換時(shí)較為困難。357 法蘭強(qiáng)度校核時(shí)需要哪些強(qiáng)度條件？1軸向應(yīng)力：對(duì)整體法蘭：（除圖9-1（c）、（g）、外：H1.5tf與2.5nt之較小值。對(duì)按整體法蘭設(shè)計(jì)的任意法蘭及圖9-1（g）所示的整體法蘭：H1.5tf與1.5nt之較小值。對(duì)圖9-1（c）所示的整體法蘭：H1.5tf2.環(huán)向應(yīng)力：Ttf3 徑向應(yīng)力: rtf4 組合應(yīng)力及tf5 剪應(yīng)力 在預(yù)緊和操兩種狀態(tài)下的剪應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于法蘭（或圓筒體）材料在常溫和設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力的0.8倍。358 臥式容器的雙支座與多支座各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？臥式容器的力學(xué)模型和梁相似。多支點(diǎn)梁由于支點(diǎn)間距小、各支點(diǎn)攤的重量小，