第八章 內(nèi)壓薄壁容器

1、第八章第八章 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)28-1 8-1 內(nèi)壓薄壁筒體和球殼內(nèi)壓薄壁筒體和球殼一、一、內(nèi)壓薄壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式內(nèi)壓薄壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式1.1.理論計(jì)算厚度理論計(jì)算厚度 應(yīng)用第三強(qiáng)度理論：應(yīng)用第三強(qiáng)度理論：trpD2313（7-227-22） 實(shí)際設(shè)計(jì)中還須考慮三個(gè)因素：實(shí)際設(shè)計(jì)中還須考慮三個(gè)因素：容器內(nèi)徑容器內(nèi)徑Di：D=Di+焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)， t t t 壓力壓力p pp pc c22pDm3則（則（7-227-22）式變?yōu)椋海┦阶優(yōu)椋簍icDp2)(解出解出，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計(jì)算式：，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計(jì)算式： cticpDp2式中式中 - - 圓筒的理論

2、計(jì)算厚度，圓筒的理論計(jì)算厚度， mm； Di- - 圓筒內(nèi)徑，圓筒內(nèi)徑， mm； pc- - 筒體的計(jì)算壓力，筒體的計(jì)算壓力， MPa； (8-1)t 鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa； 焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)。42.設(shè)計(jì)厚度設(shè)計(jì)厚度考慮介質(zhì)腐蝕，在計(jì)算厚度考慮介質(zhì)腐蝕，在計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上，增加的基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度腐蝕裕度C2。 筒體的設(shè)計(jì)厚度為：筒體的設(shè)計(jì)厚度為：2Cdd(8-2)3.名義厚度名義厚度n筒體設(shè)計(jì)厚度加上鋼板筒體設(shè)計(jì)厚度加上鋼板厚度負(fù)偏差厚度負(fù)偏差后向上后向上圓整圓整，即為筒體，即為筒體 名義厚度，再進(jìn)一步圓整為鋼板標(biāo)準(zhǔn)厚度，則：名義厚度，再

3、進(jìn)一步圓整為鋼板標(biāo)準(zhǔn)厚度，則：1Cdn(8-3) 212CCppDtin即：即：(8-3)54.有效厚度有效厚度e真正可以承受介質(zhì)壓力的厚度稱為有效厚度。真正可以承受介質(zhì)壓力的厚度稱為有效厚度。21CCne(8-4 )5.筒壁的應(yīng)力校核公式：筒壁的應(yīng)力校核公式： teeictDp2(8-5 )6.筒壁的最大允許工作壓力計(jì)算公式為：筒壁的最大允許工作壓力計(jì)算公式為： eietwDP26二、薄壁球殼強(qiáng)度計(jì)算公式二、薄壁球殼強(qiáng)度計(jì)算公式利用上述推導(dǎo)方法，可以得到球殼壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算公式，利用上述推導(dǎo)方法，可以得到球殼壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算公式，ppDti4(8-7 ) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 當(dāng)容器直徑、壓力相同時(shí)，球殼內(nèi)

4、應(yīng)力僅是圓筒形殼當(dāng)容器直徑、壓力相同時(shí)，球殼內(nèi)應(yīng)力僅是圓筒形殼 體環(huán)向應(yīng)力的一半，即球形殼體的厚度僅需圓筒容器厚度的體環(huán)向應(yīng)力的一半，即球形殼體的厚度僅需圓筒容器厚度的 一半。同時(shí)球表面積最小，故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟(jì)。一半。同時(shí)球表面積最小，故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：球形容器加工困難，需分瓣沖壓后再組焊成型。且不缺點(diǎn)：球形容器加工困難，需分瓣沖壓后再組焊成型。且不 宜安裝內(nèi)件。宜安裝內(nèi)件。d d、n n的計(jì)算同圓筒體。的計(jì)算同圓筒體。78-2 8-2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 一、容器直徑一、容器直徑鋼板卷焊筒體：鋼板卷焊筒體：Di即即DN，見(jiàn)表，見(jiàn)表8-1。無(wú)縫鋼管作筒體：

5、外徑無(wú)縫鋼管作筒體：外徑Do為公稱直徑，見(jiàn)表為公稱直徑，見(jiàn)表8-2。 二、工作壓力與設(shè)計(jì)壓力二、工作壓力與設(shè)計(jì)壓力最大工作壓力最大工作壓力pw：是指容器頂部在工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的是指容器頂部在工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的最高壓力（表壓）。最高壓力（表壓）。設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p：相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下確定殼壁厚度的壓力，亦即標(biāo)相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下確定殼壁厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌上的容器設(shè)計(jì)壓力，注在銘牌上的容器設(shè)計(jì)壓力，PPw。計(jì)算壓力計(jì)算壓力pc：指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定殼體各部位指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定殼體各部位厚度的壓力，厚度的壓力， Pc= P+PL (當(dāng)當(dāng)PL5% P時(shí)，時(shí)， PL可忽略不計(jì)可忽略不

6、計(jì))8設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力ppw，具體可參照以下情況定：具體可參照以下情況定：一般情況下取一般情況下取 P = Pw。容器上裝有容器上裝有安全閥安全閥時(shí)時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不小于安全閥開(kāi)啟壓力或設(shè)計(jì)壓力不小于安全閥開(kāi)啟壓力或取取 P = (1.051.10)Pw ；容器上裝有容器上裝有爆破膜爆破膜時(shí)時(shí)， P = (1.151.30)Pw ；對(duì)于對(duì)于裝有液化氣體的容器裝有液化氣體的容器，取工作時(shí)可能達(dá)到的最高溫度取工作時(shí)可能達(dá)到的最高溫度下液化氣體的飽和蒸氣壓下液化氣體的飽和蒸氣壓作為設(shè)計(jì)壓力作為設(shè)計(jì)壓力。容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不超過(guò)最大工作壓力的容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不超過(guò)最大工作壓力的5 5，則

7、設(shè)計(jì)壓力可不計(jì)入靜壓力，否則，須在設(shè)計(jì)壓力中計(jì)入則設(shè)計(jì)壓力可不計(jì)入靜壓力，否則，須在設(shè)計(jì)壓力中計(jì)入液體靜壓力。液體靜壓力。9當(dāng)容器內(nèi)的介質(zhì)易于結(jié)晶或聚當(dāng)容器內(nèi)的介質(zhì)易于結(jié)晶或聚 合，或帶有較多的粘性物質(zhì)，合，或帶有較多的粘性物質(zhì)， 容易堵塞安全閥，此時(shí)應(yīng)選用容易堵塞安全閥，此時(shí)應(yīng)選用 爆破片。爆破片。夾持器夾持器爆破片爆破片10三、三、設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度指容器正常工作中，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件下，設(shè)計(jì)溫度指容器正常工作中，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件下，金金屬器壁可能達(dá)到的最高或最低溫度。屬器壁可能達(dá)到的最高或最低溫度。 可參照以下情況確定：可參照以下情況確定：不被加熱或冷卻，取筒內(nèi)介質(zhì)最高或最低溫度。不

8、被加熱或冷卻，取筒內(nèi)介質(zhì)最高或最低溫度。用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱或冷卻，取載體最高溫用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱或冷卻，取載體最高溫度或最低溫度；度或最低溫度；儲(chǔ)存容器的設(shè)計(jì)溫度，按氣象資料，最低溫度取歷年來(lái)儲(chǔ)存容器的設(shè)計(jì)溫度，按氣象資料，最低溫度取歷年來(lái)月平均最低值。月平均最低值。11四、許用應(yīng)力四、許用應(yīng)力GB150-98規(guī)定規(guī)定： t t = =bt/nbst/nsnt/nnDt/nD取小值取小值可參考表可參考表8-6，8-7，8-8，8-9（要會(huì)查表）。（要會(huì)查表）。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于0時(shí)，取時(shí)，取20時(shí)的許用應(yīng)力。時(shí)的許用應(yīng)力。1213五、焊接接頭系數(shù)五、焊接接頭系數(shù)無(wú)

9、 損 檢 測(cè) 比 例 焊 接 接 頭 種 類 全 部 無(wú) 損 檢 測(cè) 局 部 無(wú) 損 檢 測(cè) 雙 面 焊 和 相 當(dāng) 于 雙 面 焊 的 全 焊 透 對(duì) 接 接 頭 1.0 0.85 單 面 焊 對(duì) 接 接 頭 （ 沿 焊 縫 根 部 全 長(zhǎng) 有 緊 貼 基 本 金 屬 的 墊 板 ） 0.9 0.8 夾渣、氣孔、未焊透等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強(qiáng)度夾渣、氣孔、未焊透等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強(qiáng)度 可能低于鋼材本體強(qiáng)度。用鋼板可能低于鋼材本體強(qiáng)度。用鋼板 t乘以焊接接頭系數(shù)乘以焊接接頭系數(shù)，1，根據(jù)接頭型式及無(wú)損檢測(cè)比例確定。根據(jù)接頭型式及無(wú)損檢測(cè)比例確定。e1 e2 s 單面坡口 e1

10、e2 1 雙面坡口 2 14六、壁厚附加量六、壁厚附加量C C = C1 + C2 鋼板負(fù)偏差鋼板負(fù)偏差( (或鋼管負(fù)偏差或鋼管負(fù)偏差) ) C1（mm）厚度厚度22.22.52.83.0 3.23.5 3.84 4.55.5 負(fù)偏差負(fù)偏差0.130.140.150.160.18 0.2 0.2 厚度厚度67 8252630 3234 3640 4250 5260 負(fù)偏差負(fù)偏差0.60.8 0.91 1.11.21.3 15C2應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不同介質(zhì)中的腐蝕速度和容器設(shè)計(jì)壽應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不同介質(zhì)中的腐蝕速度和容器設(shè)計(jì)壽命確定。命確定。 C2=n n n：設(shè)計(jì)壽命，：設(shè)計(jì)壽命， ：年腐蝕率：

11、年腐蝕率塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計(jì)壽命塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計(jì)壽命 n n一般按一般按2020年考慮，換熱器年考慮，換熱器殼體、管箱及一般容器按殼體、管箱及一般容器按1010年考慮。年考慮。腐蝕速度腐蝕速度0.05mma(包括大氣腐蝕包括大氣腐蝕)時(shí)：碳素鋼和低合時(shí)：碳素鋼和低合金鋼單面腐蝕金鋼單面腐蝕C21mm，雙面腐蝕取，雙面腐蝕取C22mm；當(dāng)腐蝕速度當(dāng)腐蝕速度0.05mma時(shí)，單面腐蝕取時(shí)，單面腐蝕取C22mm，雙，雙面腐蝕取面腐蝕取C24mm。不銹鋼取不銹鋼取C20 0。腐蝕裕量腐蝕裕量C216七、容器最小壁厚七、容器最小壁厚minmin設(shè)計(jì)壓力較低的容器按式（設(shè)計(jì)壓力較低的容器按式（8-

12、18-1）計(jì)算出的厚度很薄，）計(jì)算出的厚度很薄，最小厚度是指為滿足容器在制造、運(yùn)輸、及安裝過(guò)程中最小厚度是指為滿足容器在制造、運(yùn)輸、及安裝過(guò)程中的的剛度剛度要求而規(guī)定的。要求而規(guī)定的。殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小壁厚殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小壁厚min：a. a. 碳素鋼和低合金鋼制容器不小于碳素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm； b b對(duì)高合金鋼制容器，不小于對(duì)高合金鋼制容器，不小于2mm。 如一容器內(nèi)徑為如一容器內(nèi)徑為1m，P=0.1MPa，t150，材料為，材料為Q235-A，其，其t = 113MPa，C2=1mm 太小,52.01 .085.0113210001 .02m

13、mppDti178-3 8-3 容器的壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)容器的壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)容器制成后或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期使用進(jìn)行大修后，在交付使用前容器制成后或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期使用進(jìn)行大修后，在交付使用前須進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方能交付使用。須進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方能交付使用。 壓力試驗(yàn)的目的：壓力試驗(yàn)的目的：檢查容器的宏觀強(qiáng)度，以及密封結(jié)構(gòu)和焊縫有檢查容器的宏觀強(qiáng)度，以及密封結(jié)構(gòu)和焊縫有無(wú)滲漏，把容器的潛在缺陷在使用以前充分暴無(wú)滲漏，把容器的潛在缺陷在使用以前充分暴露出來(lái)，以確保容器的安全運(yùn)行。露出來(lái)，以確保容器的安全運(yùn)行。壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)液壓試驗(yàn)液壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)18 按圖樣規(guī)定按圖樣規(guī)定 壓力試驗(yàn)壓

14、力試驗(yàn) 氣壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn) 水壓試驗(yàn)水壓試驗(yàn) 優(yōu)先選用優(yōu)先選用 不適合做液壓試驗(yàn)的容器：不適合做液壓試驗(yàn)的容器：如容器內(nèi)不允許有微量殘留如容器內(nèi)不允許有微量殘留液體；在嚴(yán)寒下容器內(nèi)可能結(jié)冰脹破容器時(shí)；或因液體液體；在嚴(yán)寒下容器內(nèi)可能結(jié)冰脹破容器時(shí)；或因液體重量超過(guò)基礎(chǔ)承受能力時(shí)（如高塔） 。重量超過(guò)基礎(chǔ)承受能力時(shí)（如高塔） 。 ，可采用氣壓試驗(yàn)。 壓力試驗(yàn)選擇壓力試驗(yàn)選擇19試驗(yàn)介質(zhì)一般用潔凈的水試驗(yàn)介質(zhì)一般用潔凈的水 水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力 pTtTPP25.1試驗(yàn)應(yīng)力校核試驗(yàn)應(yīng)力校核 PT P ，要進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)力校核。要進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)力校核。seeiTDPT9 .02（8-6b） 式

15、中：式中：s 常溫屈服極限常溫屈服極限若不滿足（若不滿足（8-6b）條件，則應(yīng)適當(dāng)增加由式（）條件，則應(yīng)適當(dāng)增加由式（8-3）計(jì)）計(jì) 算所得壁厚。算所得壁厚。（8-6a）一、液壓試驗(yàn)一、液壓試驗(yàn)20 液 壓 試 驗(yàn) 試 驗(yàn) 方 法 夾套容器 內(nèi)筒試壓 焊夾套 夾套內(nèi)試壓 充 液 時(shí) 將 容 器 內(nèi)空 氣 排 盡 緩 慢 升 壓 至 PT 保 壓 3 0 分 鐘 以 上 降 壓 至 8 0 % PT 保 壓 足 夠 長(zhǎng) 時(shí)間 ， 檢 查 所 有 焊接 接 頭 和 連 接 部位 。 合格 滲 漏 將 液 體排 盡 將 液 體排 盡 用 壓 縮 空 氣 將 內(nèi) 部 吹干 。 奧 氏 體 不 銹 鋼

16、制 容器 用 水 試 壓 后 應(yīng) 將 水漬 去 除 干 凈 ； 無(wú) 法 達(dá) 到時(shí) 應(yīng) 控 制 水 的 氯 離 子含 量 不 超 過(guò) 2 5 m g /L 。 試 驗(yàn) 溫 度 t 碳 素 鋼 、 1 6 M nR 、 正 火1 5 M nV R ： t 5 其 它 低 合 金 鋼 ： t 1 5 由 于 板 厚 等 因 素 造 成 無(wú)延 性 轉(zhuǎn) 變 溫 度 升 高 ，則 相應(yīng) 提 高 t。 其 它 鋼 制 容 器 ， t按 圖 樣規(guī) 定 。 液 體 溫 度t 應(yīng) 低 于 試驗(yàn) 液 體 閃 點(diǎn) 或 沸 點(diǎn) 試驗(yàn)壓力按表 試 驗(yàn)液 體一 般用水 ，需 要時(shí) 可用 不會(huì) 導(dǎo)致 發(fā)生 危險(xiǎn) 的其 它液

17、體 修 補(bǔ) 合格 合格 液壓試驗(yàn)步驟液壓試驗(yàn)步驟21二、氣壓試驗(yàn)二、氣壓試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)可用干燥潔凈的空氣、氮?dú)?、無(wú)毒的惰性氣體。試驗(yàn)介質(zhì)可用干燥潔凈的空氣、氮?dú)?、無(wú)毒的惰性氣體。 試驗(yàn)前要做好防護(hù)準(zhǔn)備，試驗(yàn)前要做好防護(hù)準(zhǔn)備，主要焊縫要主要焊縫要100%無(wú)損探傷。無(wú)損探傷。試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力 pT tTPP15.1（8-6c）試驗(yàn)應(yīng)力校核試驗(yàn)應(yīng)力校核seeiTDPT8.02 式中：式中：s 常溫屈服極限常溫屈服極限若不滿足（若不滿足（8-6d）條件，則應(yīng)適當(dāng)增加由式（）條件，則應(yīng)適當(dāng)增加由式（8-3）計(jì)）計(jì) 算所得壁厚。算所得壁厚。（8-6d）22氣壓試驗(yàn) 試驗(yàn)方法 合格 緩慢升壓至10%PT且0.

18、05MPa 保壓 5 分鐘 檢查所有焊接接頭和連接部位 緩慢升壓至50%PT 按 10% PT的級(jí)差逐級(jí)增壓至 PT 合格 滲漏 保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間， 進(jìn)行泄露檢查 試 驗(yàn) 溫度 t：碳鋼、低合金 鋼 介質(zhì)溫度：t15，其 它 鋼種 按 圖樣規(guī)定。 干燥、潔凈的空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w 試驗(yàn)壓力按表 試壓 氣體 修 補(bǔ) 安 全 措 施 本單位安全部門監(jiān)察 經(jīng)試驗(yàn)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn) 滲漏 保壓 10 分鐘 降壓至 87%PT 氣壓試驗(yàn)步驟氣壓試驗(yàn)步驟23三、氣密性試驗(yàn)三、氣密性試驗(yàn)對(duì)對(duì)壓力較高或盛裝有毒或易燃介質(zhì)壓力較高或盛裝有毒或易燃介質(zhì)的壓力容器，在液壓試的壓力容器，在液壓試驗(yàn)合格后還需進(jìn)行驗(yàn)合格后

19、還需進(jìn)行致密性試驗(yàn)致密性試驗(yàn)，以檢查其密封的可靠性。，以檢查其密封的可靠性。 重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn) 降 壓 至設(shè) 計(jì) 壓力 緩慢 升壓 至 PT 保壓 10 分鐘 檢 查 所 有焊 接 接 頭和 連 接 部位， 小型容器 也 可 浸入 水 中 檢查 介質(zhì)的毒性程度為極高或高度的容器，在壓力試驗(yàn)合格后進(jìn)行氣密性試驗(yàn) 修 補(bǔ) 泄漏 氣密性試驗(yàn) 合格 PPT05. 124例題例題8-18-1：某化工廠欲設(shè)計(jì)一臺(tái)石油氣分離工程中的乙烯精餾塔。工藝要：某化工廠欲設(shè)計(jì)一臺(tái)石油氣分離工程中的乙烯精餾塔。工藝要求為塔體內(nèi)徑求為塔體內(nèi)徑D Di i=600mm=600mm；設(shè)計(jì)壓力；設(shè)計(jì)壓力p p2.2

20、MPa2.2MPa；工作溫度；工作溫度t t-3-3-20-20。試選擇塔體材料并確定塔體厚度。試選擇塔體材料并確定塔體厚度。 212CCppDtin式中式中p2.2MPa2.2MPa，Di=600mm=600mm， 170MPa170MPa，=0.8=0.8，C2=1.0 mm =1.0 mm mmCn76 . 089. 50 . 12 . 28 . 017026002 . 21考慮鋼板厚度負(fù)偏差考慮鋼板厚度負(fù)偏差C10.6mm0.6mm，圓整取，圓整取n n=7mm=7mm解：解：1.由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在-20以上，承受以上，承受一定的壓力，故選

21、用一定的壓力，故選用16MnR。 根據(jù)式根據(jù)式( (8-3 ) )e =nC = 7（0.6+1）=5.4mm2516MnR16MnR的屈服限的屈服限s s=345MPa=345MPa（附表）（附表）水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。MPasT4 .2483458 .09 .09 .02.水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核 MPaPPtT75.212.225.125.1MPaDPeeiTT1544.524.560075.22sT9 .0塔體可用塔體可用7mm7mm厚的鋼板制作。厚的鋼板制作。268-4 內(nèi)壓薄壁封頭壁厚計(jì)算內(nèi)壓薄壁封頭壁厚計(jì)算封頭封頭凸形封頭凸形封頭橢圓形封頭

22、橢圓形封頭碟形封頭碟形封頭半球形封頭半球形封頭球面形封頭球面形封頭錐形封頭錐形封頭折邊錐形封頭折邊錐形封頭無(wú)折邊錐形封頭無(wú)折邊錐形封頭平板形封頭平板形封頭27封頭封頭 無(wú)折邊錐形封頭無(wú)折邊錐形封頭折邊錐形封頭折邊錐形封頭平板形封頭平板形封頭28半球形封頭半球形封頭橢圓形封頭橢圓形封頭碟形封頭碟形封頭折邊錐形封頭折邊錐形封頭球冠形封頭球冠形封頭平板封頭平板封頭29一、半球形封頭一、半球形封頭半球形封頭由半個(gè)球殼構(gòu)成半球形封頭由半個(gè)球殼構(gòu)成，計(jì)算壁厚公式與球殼相同，計(jì)算壁厚公式與球殼相同 ppDti4(8-7 ) d、 n的計(jì)算同筒體；的計(jì)算同筒體； 壁厚大約為筒體壁厚大約為筒體一半一半； 小型（

23、小型（ Di1.2m）可整體沖可整體沖 壓，壓，Di1.2m時(shí)，時(shí)，=1=1； 大型分瓣沖壓后再組焊。大型分瓣沖壓后再組焊。30二、橢圓形封頭二、橢圓形封頭組成：組成：長(zhǎng)短軸分別為長(zhǎng)短軸分別為Di和和2h的半橢球的半橢球 和高度為和高度為h0的短圓筒的短圓筒( (直邊直邊) )直邊的作用：直邊的作用：避免筒體與封頭間環(huán)向焊縫受邊緣應(yīng)力的影響避免筒體與封頭間環(huán)向焊縫受邊緣應(yīng)力的影響 pKpDti5.0222261iihDK 計(jì)算厚度計(jì)算厚度 K橢圓形封頭形狀系數(shù)橢圓形封頭形狀系數(shù)3122261iihDK標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭當(dāng)當(dāng)Di /2h=2時(shí)最大薄膜應(yīng)力位于橢球頂點(diǎn)，其值與筒體的時(shí)最大

24、薄膜應(yīng)力位于橢球頂點(diǎn)，其值與筒體的環(huán)向應(yīng)力相同（與筒體等強(qiáng)度），且封頭深度適中，較易環(huán)向應(yīng)力相同（與筒體等強(qiáng)度），且封頭深度適中，較易加工，加工，定義定義Di /2h=2的橢圓封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。的橢圓封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭K=1，計(jì)算厚度公式為計(jì)算厚度公式為 ppDti5 .02 忽略分母上微小差異，大多數(shù)橢圓封頭與筒體同厚。忽略分母上微小差異，大多數(shù)橢圓封頭與筒體同厚。 d、n的的計(jì)算同筒體；計(jì)算同筒體； 小型（小型（ Di1.2m）可）可整體沖壓整體沖壓， 此時(shí)此時(shí)=1。（8-8）注意：教材中的簡(jiǎn)化公式一律不準(zhǔn)用！注意：教材中的簡(jiǎn)化公式一律不準(zhǔn)用！32 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封

25、頭的直邊高度（標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的直邊高度（mm）由表）由表8-12確定。確定。封頭材料封頭材料碳鋼、普低鋼、復(fù)合鋼碳鋼、普低鋼、復(fù)合鋼板板不銹鋼、耐酸鋼不銹鋼、耐酸鋼 封頭壁厚封頭壁厚48 101820 39101820 直邊高度直邊高度254050254050 現(xiàn)行的橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)行的橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)為JBT473795。橢圓形封頭和碟形封頭的直邊高度橢圓形封頭和碟形封頭的直邊高度33三、碟形封頭三、碟形封頭由三部分構(gòu)成：由三部分構(gòu)成：以以 Ri 為半徑的球面；以為半徑的球面；以 r 為半徑的過(guò)渡圓弧為半徑的過(guò)渡圓弧( (即折邊即折邊) )；高；高度為度為 h0 0 的直邊的直邊。（加折邊和

26、直邊的目的？）。（加折邊和直邊的目的？） 同樣引入形狀系數(shù)同樣引入形狀系數(shù)M rRMi341 計(jì)算厚度計(jì)算厚度 pMpRti5.02標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：球面內(nèi)半徑標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：球面內(nèi)半徑 Ri = 0.9Di，過(guò)渡圓弧內(nèi)半徑過(guò)渡圓弧內(nèi)半徑r = 0.17Di，此時(shí)，此時(shí)M1.325，MRi=1.3250.9Di=1.2Di標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭ppDti2 ppDti5 .022 .1（8-11）計(jì)算壁厚公式：計(jì)算壁厚公式：相同受力條件下，碟形封頭壁厚比橢圓形封頭壁厚要大，相同受力條件下，碟形封頭壁厚比橢圓形封頭壁厚要大，而且碟形封頭存在應(yīng)力不連續(xù)，因此沒(méi)有橢圓形封頭應(yīng)用而且碟形封頭存在應(yīng)力不連續(xù)

27、，因此沒(méi)有橢圓形封頭應(yīng)用廣泛，已逐步淘汰。廣泛，已逐步淘汰。優(yōu)點(diǎn)是加工較易，既可以模壓成型，也可以人工打制。優(yōu)點(diǎn)是加工較易，既可以模壓成型，也可以人工打制。35四、球冠形封頭四、球冠形封頭為降低凸形封頭高度，將為降低凸形封頭高度，將碟形封頭的直邊及過(guò)圓弧碟形封頭的直邊及過(guò)圓弧部分去掉，只留下球面部部分去掉，只留下球面部分；分；邊緣應(yīng)力大，易開(kāi)裂；邊緣應(yīng)力大，易開(kāi)裂；可用于容器中兩個(gè)相鄰承可用于容器中兩個(gè)相鄰承壓空間的中間封頭，也可壓空間的中間封頭，也可用于容器的端封頭。用于容器的端封頭。36v 廣泛用于化工設(shè)備廣泛用于化工設(shè)備( (如蒸發(fā)器、噴霧干燥器、結(jié)晶器及沉如蒸發(fā)器、噴霧干燥器、結(jié)晶器及

28、沉降器等降器等) )的底蓋，便于收集與卸除設(shè)備中的固體物料。的底蓋，便于收集與卸除設(shè)備中的固體物料。v 塔設(shè)備上、下部分的直徑不等，也常用錐形殼體連接，稱塔設(shè)備上、下部分的直徑不等，也常用錐形殼體連接，稱為變徑段。為變徑段。五、錐形封頭五、錐形封頭（一）（一）無(wú)折邊錐形封頭無(wú)折邊錐形封頭或錐形筒體或錐形筒體邊緣應(yīng)力大，邊緣應(yīng)力大，適用于錐殼半錐角適用于錐殼半錐角3030cos12pD可得計(jì)算壁厚：可得計(jì)算壁厚： cos12ppDti判斷是否需要加強(qiáng)判斷是否需要加強(qiáng)僅考慮薄膜應(yīng)力時(shí)，大端應(yīng)力僅考慮薄膜應(yīng)力時(shí)，大端應(yīng)力 ppDti2（8-14）（7-10）38圖圖8-639式（式（8-14）是按薄

29、膜應(yīng)力推出的，無(wú)折邊錐形封頭在與筒）是按薄膜應(yīng)力推出的，無(wú)折邊錐形封頭在與筒體連接處有很大的邊緣應(yīng)力，體連接處有很大的邊緣應(yīng)力，僅根據(jù)式（僅根據(jù)式（8-148-14）計(jì)算出的）計(jì)算出的壁厚不一定能滿足強(qiáng)度要求，實(shí)際計(jì)算時(shí)常將（壁厚不一定能滿足強(qiáng)度要求，實(shí)際計(jì)算時(shí)常將（8-148-14）寫為：）寫為： pQpDti2（8-15）式中式中Q 系數(shù)，可查圖系數(shù)，可查圖8-7，若點(diǎn)落在直線上，說(shuō)明按薄，若點(diǎn)落在直線上，說(shuō)明按薄膜應(yīng)力計(jì)算的壁厚滿足強(qiáng)度要求，此時(shí)膜應(yīng)力計(jì)算的壁厚滿足強(qiáng)度要求，此時(shí)Q=1/cos，若點(diǎn)若點(diǎn)落在斜線上，說(shuō)明式（落在斜線上，說(shuō)明式（8-15）考慮了邊緣應(yīng)力，）考慮了邊緣應(yīng)力，Q

30、1/cos，此時(shí)筒體在連接處也應(yīng)局部加厚。如圖（，此時(shí)筒體在連接處也應(yīng)局部加厚。如圖（8-7）示。）示。40cos5 . 021riDL riDL5 . 02Q=1/cos圖圖8-7 系數(shù)系數(shù)Q無(wú)折邊錐形封頭無(wú)折邊錐形封頭41（二）折邊錐形封頭或錐形筒體（二）折邊錐形封頭或錐形筒體組成：組成：錐體、折邊、直邊錐體、折邊、直邊；邊緣應(yīng)力存在情況；邊緣應(yīng)力存在情況；邊緣應(yīng)力較無(wú)折邊時(shí)小，可用邊緣應(yīng)力較無(wú)折邊時(shí)小，可用于錐殼半錐角于錐殼半錐角 3030時(shí)；時(shí)；當(dāng)錐殼半錐角當(dāng)錐殼半錐角6 60 0時(shí)，按時(shí)，按平蓋計(jì)算。平蓋計(jì)算。421. 應(yīng)力：以錐體大端和折邊兩部分的應(yīng)力為主，其中錐體大應(yīng)力：以錐體大

31、端和折邊兩部分的應(yīng)力為主，其中錐體大 端應(yīng)力大于折邊部分應(yīng)力，端應(yīng)力大于折邊部分應(yīng)力，壁厚計(jì)算以錐體大端為準(zhǔn)。壁厚計(jì)算以錐體大端為準(zhǔn)。 2. 計(jì)算壁厚計(jì)算壁厚 ppDfti20（8-16）f0系數(shù)，見(jiàn)表系數(shù)，見(jiàn)表8-14 ；標(biāo)準(zhǔn)折邊錐形封頭：標(biāo)準(zhǔn)折邊錐形封頭： =30，45，r/Di=0.15折邊錐形封頭壁厚計(jì)算折邊錐形封頭壁厚計(jì)算43 ppDfti20 壁厚大于筒體。壁厚大于筒體。 可冷卷或熱沖壓加工?？衫渚砘驘釠_壓加工。44六、平板封頭六、平板封頭平板封頭是化工設(shè)備常用的一種封頭。有圓形、橢圓形、平板封頭是化工設(shè)備常用的一種封頭。有圓形、橢圓形、長(zhǎng)圓形、矩形和方形等，最常用的是圓形平板封頭

32、。長(zhǎng)圓形、矩形和方形等，最常用的是圓形平板封頭。平板封頭結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造方便，但在同樣直徑、壓力下平板封頭結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造方便，但在同樣直徑、壓力下所需的厚度最大，因此一般只用于小直徑和壓力很低的容所需的厚度最大，因此一般只用于小直徑和壓力很低的容器以及人孔、手孔蓋等。器以及人孔、手孔蓋等。但有時(shí)在高壓容器中，如合成塔中也用平蓋，這是因?yàn)樗袝r(shí)在高壓容器中，如合成塔中也用平蓋，這是因?yàn)樗亩松w很厚且直徑較小，制造直徑小厚度大的凸形封頭很的端蓋很厚且直徑較小，制造直徑小厚度大的凸形封頭很困難。困難。45平板封頭的壁厚計(jì)算式平板封頭的壁厚計(jì)算式設(shè)計(jì)公式是半經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)公式是半經(jīng)驗(yàn)公式 tccBK

33、pD（8-17）B平板封頭的計(jì)算壁厚，平板封頭的計(jì)算壁厚，mm； pc計(jì)算壓力，計(jì)算壓力，MPa； K結(jié)構(gòu)特征系數(shù)（表結(jié)構(gòu)特征系數(shù)（表8-15）；）； Dc計(jì)算直徑（表計(jì)算直徑（表8-15）mm；焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)46平蓋（平板封頭）平蓋（平板封頭）47封頭選擇封頭選擇1.受力角度：受力角度：由半球形橢圓形碟形錐形平板由半球形橢圓形碟形錐形平板 變差變差2.加工角度：加工角度：由半球形橢圓形碟形錐形平板由半球形橢圓形碟形錐形平板 變易變易 一般中低壓容器常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭！一般中低壓容器常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭！48內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1. 選材：選材：Q235-A

34、、Q235-B、20R、16MnR、不銹鋼等、不銹鋼等2. 選取參數(shù)：選取參數(shù)：P、t、t、s、C1、C23. 計(jì)算筒體壁厚：計(jì)算筒體壁厚：ppDti24. 筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核：筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核： tTPP25.1seeiTDPT9.025. 設(shè)計(jì)封頭設(shè)計(jì)封頭 選型：中低壓容器常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭；選型：中低壓容器常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭； 壁厚計(jì)算。壁厚計(jì)算。8-5 8-5 在用壓力容器的強(qiáng)度校核在用壓力容器的強(qiáng)度校核1.工作應(yīng)力校核工作應(yīng)力校核 teeictDkp22.水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核seeiTDkPT9 . 02 筒體、橢圓形封頭：筒體、橢圓形封頭：k=1 半球形封頭：半球

35、形封頭： k=0.50.5 標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭： k=1.2 無(wú)折邊錐形封頭：無(wú)折邊錐形封頭： k=Q 折邊錐形封頭：折邊錐形封頭： k=f0 新容器筒體：新容器筒體： e = n C1C2 新容器封頭：新容器封頭： e =n C1C2C3 舊容器腐蝕嚴(yán)重：舊容器腐蝕嚴(yán)重： e =n 2n必須以上兩式同時(shí)滿足必須以上兩式同時(shí)滿足。50確定許可壓力確定許可壓力1. 工作時(shí)工作時(shí)eietwDkP22.水壓試驗(yàn)時(shí)水壓試驗(yàn)時(shí)eiseTDkP2wP依據(jù)上兩式計(jì)算取小值依據(jù)上兩式計(jì)算取小值。51例例8-28-2：設(shè)計(jì)一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑設(shè)計(jì)一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑Di=2600mm，貯