化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第九章 內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼設(shè)計

——計算壓力。在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液注靜壓力。當(dāng)液注靜壓力小于5%設(shè)計壓力時可忽略不計。一、內(nèi)壓圓筒壁厚的確定1、計算厚度（理論計算壁厚）

§2內(nèi)壓圓筒的設(shè)計1一、內(nèi)壓圓筒壁厚的確定設(shè)計厚度

為計算厚度與腐蝕裕量之和。

——腐蝕裕量。在設(shè)計壽命內(nèi)器壁因遭受腐蝕而減薄的總量。

對碳鋼、低合金鋼：

≮1mm。

2、設(shè)計厚度和名義厚度2一、內(nèi)壓圓筒壁厚的確定n—設(shè)計壽命，年?！旮g率，mm/年。名義厚度

—鋼板厚度負(fù)偏差?！獙⒃O(shè)計厚度加上鋼板厚度負(fù)偏差然后向上圓整到鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。為圖樣上標(biāo)注的厚度。3一、內(nèi)壓圓筒壁厚的確定——厚度圓整值。一般0＜＜1；若取為偶數(shù)，則＜2。

3、有效厚度

——指名義厚度減去厚度附加量，即為整個設(shè)計壽命內(nèi)能抵抗介質(zhì)壓力破壞的厚度。4各種厚度之間的關(guān)系為：一、內(nèi)壓圓筒壁厚的確定5二、設(shè)計參數(shù)的確定1、設(shè)計壓力p

設(shè)計壓力p—指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器殼體厚度及其元件尺寸的壓力。與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計的載荷條件，其值不低于工作壓力

——在正常工作的情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。

6二、設(shè)計參數(shù)的確定（1）設(shè)計壓力p應(yīng)等于或略大于工作壓力（2）裝有安全閥時，應(yīng)使—安全閥開啟壓力。（3）裝有爆破片時，應(yīng)使p大于使用溫度下的爆破壓力，一般（物料粘度高、腐蝕性強、易聚合結(jié)晶安全閥不能可靠工作）。一般7舉例例：確定一容器筒體的計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度和有效厚度。已知：設(shè)計壓力，設(shè)計溫度，內(nèi)徑，介質(zhì)對鋼板的腐蝕速率：

/年，設(shè)計壽命年，材料：16。全焊透對接焊縫，全部無損探傷。

8解：

，由P125表9-4：（假設(shè)鋼板厚度在6～16mm范圍并用插值法）由P127表9-6：；并取例：確定一容器筒體的計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度和有效厚度。已知：設(shè)計壓力，設(shè)計溫度，內(nèi)徑，介質(zhì)對鋼板的腐蝕速率：/年，設(shè)計壽命年，材料：16。全焊透對接焊縫，全部無損探傷。

9鋼板負(fù)偏差由P128表9-10查得：（按板厚8～25mm）。例：確定一容器筒體的計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度和有效厚度。已知：設(shè)計壓力，設(shè)計溫度，內(nèi)徑，介質(zhì)對鋼板的腐蝕速率：/年，設(shè)計壽命年，材料：16。全焊透對接焊縫，全部無損探傷。

10可取在（6～16）mm和（8～25）mm范圍內(nèi)，和的取值是合適的。例：確定一容器筒體的計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度和有效厚度。已知：設(shè)計壓力，設(shè)計溫度，內(nèi)徑，介質(zhì)對鋼板的腐蝕速率：/年，設(shè)計壽命年，材料：16。全焊透對接焊縫，全部無損探傷。

11三、薄壁球殼強度計算公式

1、計算厚度2、設(shè)計厚度3、名義厚度12四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蝕裕量）

為何要規(guī)定最小壁厚？

在設(shè)計壓力很低時，由內(nèi)壓強度計算公式算出的計算厚度較小，往往不能滿足制造（難焊）、運輸和吊裝（剛度小容易變形）等方面的要求，所以對容器圓筒規(guī)定了加工成形后不包括腐蝕裕量最小厚度：

13四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蝕裕量）

1、碳鋼和低合金鋼≮3mm2、不銹鋼容器：

≮2mm（為節(jié)約不銹鋼）若計算厚度，則取3、如何判斷是否由最小壁厚確定容器厚度，怎么確定？14四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蝕裕量）

如果這時，則應(yīng)取即壓力容器強度設(shè)計步驟為：

1516舉例例：已知筒體，材料；全焊透對接焊縫，局部無損探傷；取腐蝕裕量。求名義厚度？17解：由p124表9-4，在時，由p127表9-6，取

所以：例：已知筒體，材料；全焊透對接焊縫，局部無損探傷；取腐蝕裕量。求名義厚度？

18，所以可取由p128表9-10，5mm厚鋼板之負(fù)偏差所以取是合適的。例：已知筒體，材料；全焊透對接焊縫，局部無損探傷；取腐蝕裕量。求名義厚度？

19五、內(nèi)壓圓筒的厚度系數(shù)、計算應(yīng)力與最高允許工作壓力

1、厚度系數(shù)

——取決于圓整值的大小反映了容器的承壓潛力（與計算壓力相比）。20五、內(nèi)壓圓筒的厚度系數(shù)、計算應(yīng)力與最高允許工作壓力

2、設(shè)計溫度下的計算應(yīng)力

根據(jù)設(shè)備圖紙求取圓筒的計算應(yīng)力應(yīng)使用有效壁厚即：（應(yīng)≤）21五、內(nèi)壓圓筒的厚度系數(shù)、計算應(yīng)力與最高允許工作壓力

3、設(shè)計溫度下的最高允許工作壓力即22舉例例：已知一制成容器，

材料：20R，，腐蝕裕量。求圓筒的：計算厚度，設(shè)計厚度，圓整值，有效厚度，最高允許工作壓力。23解：(1)計算厚度

由p124表9-4查得20R在時之（2）設(shè)計厚度（設(shè)）；取例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蝕裕量。求圓筒的：計算厚度，設(shè)計厚度，圓整值，有效厚度，最高允許工作壓力。24（3）圓整值由P127表9-10查得鋼板負(fù)偏差所以（4）有效厚度（5）最高允許工作壓力例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蝕裕量。求圓筒的：計算厚度，設(shè)計厚度，圓整值，有效厚度，最高允許工作壓力。25或例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蝕裕量。求圓筒的：計算厚度，設(shè)計厚度，圓整值，有效厚度，最高允許工作壓力。261、液壓試驗□試驗壓力：

內(nèi)壓容器

--設(shè)計壓力--試驗溫度和設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，Mpa；取1.8271、液壓試驗外壓容器和真空容器：

按內(nèi)壓容器進(jìn)行□應(yīng)力校核

∵（防止應(yīng)力過大，試驗前進(jìn)行）282、氣壓試驗□氣體介質(zhì)：干燥潔凈的空氣、氮氣或其它惰性氣體。□試驗溫度：一般≮15℃□試驗壓力：內(nèi)壓容器：

取1.8

外壓容器和真空容器：

按內(nèi)壓容器進(jìn)行

292、氣壓試驗□試驗前應(yīng)對圓筒的最大薄膜應(yīng)力進(jìn)行校核：

實驗步驟：30反應(yīng)器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2=2mm，φ=0.85，材料16MnR，求：（1）筒體壁厚；（2）水壓試驗壓力；（3）校核水壓試驗時殼體最大應(yīng)力。

舉例

31解（1）

由P124表9-4：16MnR在350℃時=134Mpa,常溫=170MPa=345Mpa(設(shè))常溫取例：反應(yīng)器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2=2mm，φ=0.85，材料16MnR，求：（1）筒體壁厚；（2）水壓試驗壓力；（3）校核水壓試驗時殼體最大應(yīng)力。324.6+0.8+2+△=7.4+△=8mm（△=0.6mm）（2）∵∴例：反應(yīng)器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2