壓力容器的設(shè)計(jì)_ 壓力容器零部件(支座及開孔)

1、第二節(jié) 容器支座概述：概述：容器支座，支承容器重量、固定容器容器支座，支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)型式由容器自身的型式?jīng)Q定，分結(jié)構(gòu)型式由容器自身的型式?jīng)Q定，分臥式容器支座臥式容器支座立式容器支座立式容器支座球形容器支座球形容器支座一、立式容器支座一、立式容器支座立式容器的支座主要有立式容器的支座主要有耳式支座耳式支座 支承式支座支承式支座裙式支座裙式支座中、小型直立容器常采用前二種，中、小型直立容器常采用前二種，高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。 耳式支座耳式支座 簡(jiǎn)稱耳座，筋板和支腳板。簡(jiǎn)稱耳座，筋板和支

2、腳板。 廣泛用在反應(yīng)釜及廣泛用在反應(yīng)釜及 立式換熱器等直立設(shè)備上。立式換熱器等直立設(shè)備上。 簡(jiǎn)單、輕便，但局部應(yīng)力較大。簡(jiǎn)單、輕便，但局部應(yīng)力較大。 當(dāng)設(shè)備較大或器壁較薄應(yīng)加墊板。當(dāng)設(shè)備較大或器壁較薄應(yīng)加墊板。 不銹鋼制設(shè)備，用碳鋼作支座，防止合不銹鋼制設(shè)備，用碳鋼作支座，防止合金元素流失，也需加一個(gè)不銹鋼墊板。金元素流失，也需加一個(gè)不銹鋼墊板。已標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化JB/T 4725-92 耳式支座耳式支座。該標(biāo)準(zhǔn)分該標(biāo)準(zhǔn)分A型（短臂）和型（短臂）和B型（長(zhǎng)臂）（有保溫型（長(zhǎng)臂）（有保溫層或直接放在樓板上）層或直接放在樓板上）每類又分帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu)每類又分帶墊板與不帶墊板兩種結(jié)構(gòu)（二）耳

3、式支座選用的方法：（二）耳式支座選用的方法：（1 1）估算設(shè)備總重，算每個(gè)支座）估算設(shè)備總重，算每個(gè)支座（按（按2 2個(gè)計(jì)算）的負(fù)荷個(gè)計(jì)算）的負(fù)荷QQ值；值；（2 2）確定支座型式，從表）確定支座型式，從表4-134-13或表或表4-154-15按允許負(fù)荷按允許負(fù)荷QQ允允大于實(shí)際負(fù)荷大于實(shí)際負(fù)荷QQ，選支座。選支座。 v小型設(shè)備耳式支座，可支承在管子小型設(shè)備耳式支座，可支承在管子或型鋼制的立柱上?；蛐弯撝频牧⒅?。v大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混大型設(shè)備的支座往往擱在鋼梁或混凝土制的基礎(chǔ)上。凝土制的基礎(chǔ)上。 支承式支座支承式支座用鋼管、角鋼、用鋼管、角鋼、槽鋼制作，或槽鋼制作，或用數(shù)塊鋼板焊

4、用數(shù)塊鋼板焊成，成，型式、結(jié)構(gòu)、型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及材料尺寸及材料JB/T 4724-92 JB/T 4724-92 支承式支支承式支座座。 適用范圍和結(jié)構(gòu)：適用范圍和結(jié)構(gòu)：支承式支座分支承式支座分A A型和型和B B型。型。形形式式支座支座號(hào)號(hào)適用的公稱直徑適用的公稱直徑（mm）結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征A16DN8003000 鋼板焊制，鋼板焊制，帶墊板帶墊板B18 DN8004000鋼管焊制，鋼管焊制，帶墊板帶墊板 裙式支座裙式支座塔設(shè)備最常用裙式支座。塔設(shè)備最常用裙式支座。目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)。目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)。各部分尺寸均需通過計(jì)算或?qū)嵏鞑糠殖叽缇柰ㄟ^計(jì)算或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)確定。踐經(jīng)驗(yàn)確定。有關(guān)裙式支座的結(jié)構(gòu)

5、及其設(shè)計(jì)有關(guān)裙式支座的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法詳見第十七章。方法詳見第十七章。 二、二、 臥臥式容器支座式容器支座種類：種類：鞍式支座鞍式支座 應(yīng)用最廣泛的臥式容器支座。應(yīng)用最廣泛的臥式容器支座。已有標(biāo)準(zhǔn)已有標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-92 JB/T4712-92 鞍式支座鞍式支座，根據(jù)容器公稱直徑和重量選用。根據(jù)容器公稱直徑和重量選用。 由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊由橫向筋板、若干軸向筋板和底板焊接而成。在與設(shè)備連接處，有帶加接而成。在與設(shè)備連接處，有帶加強(qiáng)墊板和不帶加強(qiáng)墊板兩種結(jié)構(gòu)。強(qiáng)墊板和不帶加強(qiáng)墊板兩種結(jié)構(gòu)。材質(zhì)：墊板與筒體相同，其它-Q235-A.F 。（2）鞍座標(biāo)準(zhǔn)及其標(biāo)記鞍座分為輕型（輕型

6、（A）和重型（重型（B）（BB）。 固定式F型； 活動(dòng)式S型。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T4712-92 . 鞍座標(biāo)記：JB/T4712-92 鞍座鞍座 型號(hào)型號(hào)公稱直徑公稱直徑-F或或S例如：DN2600的輕型鞍座標(biāo)記為JB/T4712-92 鞍座A2600-FJB/T4712-92 鞍座A2600-S（3）.鞍座的位置鞍座的位置A的確定的確定：ADo/4,且不大于且不大于0.2L。最大不大于最大不大于0.25L。L封頭赤道圓（切點(diǎn)）間的距離。A赤道圓至支座中心線間的距離。思考：在施工圖上，思考：在施工圖上，L,A標(biāo)注在赤道圓上，可否？標(biāo)注在赤道圓上，可否？鞍座包角鞍座包角120120或或150150，

7、安放穩(wěn)定。，安放穩(wěn)定。高度高度200200、300300、400400和和500mm500mm。寬度寬度b b根據(jù)容器公稱直徑查出。根據(jù)容器公稱直徑查出。 圈座圈座 采用圈座的情況：采用圈座的情況：對(duì)于大直徑薄壁容器和真空容器，對(duì)于大直徑薄壁容器和真空容器，因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨?；因其自身重量可能造成?yán)重?fù)锨?；多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。除常溫常壓下操作的容器外，至少應(yīng)除常溫常壓下操作的容器外，至少應(yīng)有一個(gè)圈座是滑動(dòng)支承的。有一個(gè)圈座是滑動(dòng)支承的。 腿式支腿式支座座 簡(jiǎn)稱支腿簡(jiǎn)稱支腿連接處造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，連接處造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，只適用于小型設(shè)備只適用于小型設(shè)備（DN

8、DN16001600、L L5m5m）。）。腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參腿式支座的結(jié)構(gòu)型式、系列參數(shù)等參見標(biāo)準(zhǔn)數(shù)等參見標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4714-92 JB/T 4714-92 腿式支座腿式支座。 第三節(jié) 容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)一. 容器開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及其原因容器為什么要開孔？容器為什么要開孔？工藝、安裝、檢修的要求。工藝、安裝、檢修的要求。開孔后，為什么要補(bǔ)強(qiáng)？開孔后，為什么要補(bǔ)強(qiáng)？削弱器壁的強(qiáng)度，出現(xiàn)不連續(xù)，削弱器壁的強(qiáng)度，出現(xiàn)不連續(xù)，形成形成高應(yīng)力集中區(qū)高應(yīng)力集中區(qū)。峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超過材料屈服極限。過材料屈服極限。局部應(yīng)力較大，加之材質(zhì)和制造局部應(yīng)力較大，加之

9、材質(zhì)和制造缺陷等缺陷等, ,為降低峰值應(yīng)力，需要對(duì)結(jié)構(gòu)開為降低峰值應(yīng)力，需要對(duì)結(jié)構(gòu)開孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器安全運(yùn)行。安全運(yùn)行。開孔處出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力集中系數(shù)為： K=實(shí)際/膜其大小為多少？見平板開孔試驗(yàn)測(cè)試：實(shí)測(cè)結(jié)果：K3即應(yīng)力集中點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力大約為膜應(yīng)力的3倍。開孔的形狀：開孔的形狀：應(yīng)力集中和開孔形狀有關(guān)，應(yīng)力集中和開孔形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低。圓孔的應(yīng)力集中程度最低。二二.開孔補(bǔ)強(qiáng)原則與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)開孔補(bǔ)強(qiáng)原則與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) (一)開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則1.等面積補(bǔ)強(qiáng)原則 該方法認(rèn)為在有效的補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，殼體處本身承受內(nèi)壓所需截面積外的多余截面積A不應(yīng)少于開孔所

10、減少的有效截面積 。 即 這種以通過開孔中心的縱截面上的投影面積來衡量的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法，具有使開孔后截面的平均應(yīng)力不致升高的含義。在一般情況下可以滿足開孔補(bǔ)強(qiáng)的需要，方法簡(jiǎn)便，我國(guó)的容器標(biāo)準(zhǔn)采用的主要是這種方法。 2.極限分析補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于開孔只造成殼體的局部強(qiáng)度削弱，如果在某一壓力載荷下容器開孔處的某一區(qū)域其整個(gè)截面進(jìn)入塑性狀態(tài)，以至發(fā)生塑性流動(dòng)，此時(shí)的載荷便為極限載荷。利用塑性力學(xué)方法對(duì)帶有整體補(bǔ)強(qiáng)的開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)求解出塑性失效的極限載荷。以極限載荷為依據(jù)來進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即以大量的計(jì)算可以定出補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的尺寸要求，使其具有相同的應(yīng)力集中系數(shù)。（二）.補(bǔ)強(qiáng)形式： 1.內(nèi)加強(qiáng)齊平接管 2.外

11、加強(qiáng)齊平接管 3.對(duì)稱加強(qiáng)凸出接管 4.密集補(bǔ)強(qiáng)（1）補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)材質(zhì)厚度一般與殼體相同；補(bǔ)強(qiáng)圈要與殼體、接管很好地焊接，以同時(shí)受力。補(bǔ)強(qiáng)板上有一個(gè)M10小孔，用以檢查焊縫缺陷；名曰泄漏信號(hào)孔。(三). 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：若須補(bǔ)強(qiáng)的接管較多，可采取增加殼體壁厚的辦法，也稱為整體補(bǔ)強(qiáng)。（2）加強(qiáng)元件結(jié)構(gòu)（3）整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)(四四).等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法1. 開孔有效補(bǔ)強(qiáng)范圍及補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算開孔有效補(bǔ)強(qiáng)范圍及補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算 等面積補(bǔ)強(qiáng)等面積補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)的金屬量等于或大于開孔所補(bǔ)強(qiáng)的金屬量等于或大于開孔所削弱的金屬量削弱的金屬量。 圖上看，應(yīng)該考慮的截面是強(qiáng)度削弱較大的截面 軸（縱）向

12、截面的面積：B=2d d=接管內(nèi)徑+2C (C=C1+C2)值；或?qū)嶋H內(nèi)伸高度的較小值；或?qū)嶋H外伸高度的較小 dSh dShntnt21 等面積補(bǔ)強(qiáng)，縱截面上的投影面積要滿足下式： A1+A2+A3AA1殼體的貢獻(xiàn)（有效壁厚減去計(jì)算壁厚部分）；A2接管的貢獻(xiàn)（有效壁厚減去計(jì)算壁厚部分）；A3焊縫金屬截面積; A殼體上需要補(bǔ)強(qiáng)的截面積。（表6-20 P179）在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)范圍內(nèi)，設(shè) Ae =A1+A2+A3如果Ae A ,則無需補(bǔ)強(qiáng)；如果Ae A ，則需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)面積為 A4=A- Ae2. 2. 容器上開孔及補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定容器上開孔及補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定 筒體及封頭開孔最大直徑不允許超過：筒體及封頭開

13、孔最大直徑不允許超過： （1 1） 圓筒圓筒D Di i1500mm1500mm，開孔最大直徑，開孔最大直徑d d1/21/2D Di i，且，且d d520mm520mm；圓筒；圓筒D Di i1500mm1500mm時(shí)，開孔最大直徑時(shí)，開孔最大直徑d d1/31/3D Di i，且且d d1000mm1000mm； （2 2） 凸形封頭或球殼的開孔最大直徑凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d d1/21/2D Di i。 （3 3） 錐殼開孔最大直徑錐殼開孔最大直徑d d1/31/3D Di i，D Di i為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。3. 3. 不需補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑不

14、需補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑計(jì)算壁厚考慮了焊縫系數(shù)，鋼板規(guī)格，殼計(jì)算壁厚考慮了焊縫系數(shù)，鋼板規(guī)格，殼體壁厚超過實(shí)際強(qiáng)度，最大應(yīng)力值降低，體壁厚超過實(shí)際強(qiáng)度，最大應(yīng)力值降低，相當(dāng)于容器已被整體加強(qiáng)。相當(dāng)于容器已被整體加強(qiáng)。且容器開孔總有接管相連，其接管多于實(shí)且容器開孔總有接管相連，其接管多于實(shí)際需要的壁厚也起補(bǔ)強(qiáng)作用。際需要的壁厚也起補(bǔ)強(qiáng)作用。容器材料有一定塑性儲(chǔ)備，允許承受不是容器材料有一定塑性儲(chǔ)備，允許承受不是十分過大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超十分過大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超過一定數(shù)值時(shí)，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。過一定數(shù)值時(shí)，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 殼體開孔滿足全部條件，可不另行補(bǔ)殼體開孔滿足全部條件，可不另行補(bǔ)強(qiáng)

15、：強(qiáng)：(1) (1) 設(shè)計(jì)壓力小于或等于設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa2.5MPa；(2) (2) 兩相鄰開孔中心的間距兩相鄰開孔中心的間距( (對(duì)曲面間距對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算以弧長(zhǎng)計(jì)算) )應(yīng)不小于兩孔直徑之和的應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；兩倍； (3) (3) 殼體名義壁厚大于殼體名義壁厚大于12mm12mm，接管公稱，接管公稱外徑小于或等于外徑小于或等于80mm80mm；殼體名義壁厚；殼體名義壁厚小于或等于小于或等于12mm 12mm ，接管公稱外徑小于，接管公稱外徑小于或等于或等于50mm50mm(4) (4) 接管最小壁厚滿足表接管最小壁厚滿足表4-194-19的要求。的要求。 第四

16、節(jié)第四節(jié) 容器附件容器附件一、接口管一、接口管用于裝置測(cè)量、控制儀表，或連接其他用于裝置測(cè)量、控制儀表，或連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。焊接設(shè)備的接口管長(zhǎng)度焊接設(shè)備的接口管長(zhǎng)度鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。螺紋管主要用來接溫度計(jì)、壓力螺紋管主要用來接溫度計(jì)、壓力表或液面計(jì)等，陰螺紋或陽螺紋表或液面計(jì)等，陰螺紋或陽螺紋 凸緣凸緣接管長(zhǎng)度必須接管長(zhǎng)度必須很短時(shí)可用很短時(shí)可用凸緣代替凸緣代替( (又又叫突出接口叫突出接口) )凸緣本身有加強(qiáng)作用，不需另外補(bǔ)強(qiáng)。凸緣本身有加強(qiáng)作用，不需另外補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中，取出較困難。當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中，

17、取出較困難。凸緣與管道法蘭配用，聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所凸緣與管道法蘭配用，聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來確定。選用的管法蘭來確定。三、手孔與人孔三、手孔與人孔檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。卸內(nèi)部構(gòu)件。 手孔直徑手孔直徑150mm150mm250mm250mm，標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有手孔公稱直徑有DNDN150150和和DNDN250250兩種。兩種。手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。上蓋一盲板。人孔：人孔：設(shè)備直徑超過設(shè)備直徑超過900mm900mm，有手孔也設(shè)，有手孔也設(shè)人孔。人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形。人孔的形狀有圓形

18、和橢圓形。橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。圓形人孔直徑圓形人孔直徑400mm400mm600mm600mm，容，容器壓力不高或有特殊需要時(shí)，直徑器壓力不高或有特殊需要時(shí)，直徑可以大一些。可以大一些。橢圓形人孔橢圓形人孔( (或稱長(zhǎng)圓形人孔或稱長(zhǎng)圓形人孔) )的最小的最小尺寸為尺寸為400mm400mm300mm300mm。人孔：筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄。人孔：筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄。使用中常打開，可用快開式結(jié)構(gòu)人使用中常打開，可用快開式結(jié)構(gòu)人孔。孔。水平吊蓋人孔手孔（手孔（HG21515HG2151521527-9521527-95）和人孔（和人孔（HG21528HG2152821535-21535-9595）已有標(biāo)準(zhǔn)，）已有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)設(shè)備的公稱壓