壓力容器設(shè)計(jì)的基本思路課件

1壓力容器設(shè)計(jì)的基本思路21、前言2、設(shè)計(jì)參數(shù)、容器類別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定3、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系4、結(jié)構(gòu)型式5、材料選擇6、強(qiáng)度計(jì)算（應(yīng)力分析）7、壓力容器附件的選擇8、安全附件的配用9、制造技術(shù)要求的編制31、前言

壓力容器:是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動式容器。5壓力容器設(shè)計(jì)的基本思路：設(shè)計(jì)參數(shù)、容器類別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定結(jié)構(gòu)型式選擇主體尺寸確定材料的選擇強(qiáng)度計(jì)算（應(yīng)力分析）初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)容器附件的選擇安全附件的配用制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的技術(shù)條件的編制。62、設(shè)計(jì)參數(shù)、容器類別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定2.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、厚度附加量等設(shè)計(jì)壓力：指設(shè)定容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于工作壓力。7內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)壓力一般確定原則：當(dāng)壓力容器無安全泄放裝置時，容器的設(shè)計(jì)壓力取(1.0～1.1)工作壓力。中低壓容器設(shè)計(jì)壓力取1.10倍工作壓力，高壓容器取1.05倍工作壓力；當(dāng)壓力容器裝有安全閥時，其設(shè)計(jì)壓力不得低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力（安全閥開啟壓力取1.05～1.10倍工作壓力）；當(dāng)壓力容器裝有爆破片時，其設(shè)計(jì)壓力取爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力加上制造范圍上限。9設(shè)計(jì)溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度。對于0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。壓力容器安裝在室外,當(dāng)殼體的金屬溫度受大氣環(huán)境氣溫條件所影響時,其最低設(shè)計(jì)溫度,取歷年來月平均溫度的最低值作為最低設(shè)計(jì)溫度；容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱或被內(nèi)置加熱元件間接加熱時，設(shè)計(jì)溫度不得低于最高工作溫度。10介質(zhì)工作溫度T設(shè)計(jì)溫度（注：當(dāng)最高或最低工作溫度不明確時按II確定）IIIT<-20℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減0～10℃-20<T<15℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減5～10℃T>15℃介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)工作溫度加15～30℃設(shè)計(jì)溫度確定一般經(jīng)驗(yàn)：11設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力組合應(yīng)以容器運(yùn)行中設(shè)計(jì)壓力條件下的對應(yīng)的操作溫度作為設(shè)計(jì)溫度的基礎(chǔ),由此確定的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度能使容器經(jīng)受最苛刻的運(yùn)行條件介質(zhì)：飽和水蒸汽工作壓力：0.2MPa工作溫度：68.7℃以壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)：飽和水蒸汽設(shè)計(jì)壓力：0.3MPa設(shè)計(jì)溫度：75.4℃13腐蝕程度不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕腐蝕速率（mm/年）<0.050.05～0.130.13～0.25>0.25腐蝕裕量（mm）0≥1≥2≥314與工作介質(zhì)接觸的圓筒、封頭、接管、人孔及內(nèi)部構(gòu)件等均考慮腐蝕裕量。用涂刷涂料可以有效防止環(huán)境腐蝕的容器外部構(gòu)件，如支座、支腿、底板、托架、塔頂?shù)跫艿仍瓌t上不考慮腐蝕裕量，但不包括裙座。容器地腳螺栓根徑的腐蝕裕量一般取3mm；碳鋼、低合金鋼裙座圓筒的腐蝕裕量應(yīng)不小于2mm。15下列情況不考慮腐蝕裕量：介質(zhì)對不銹鋼無腐蝕作用，指不銹鋼、不銹鋼復(fù)合管板或有不銹鋼堆焊的元件；有可靠耐腐蝕襯里的基體材料，如，襯鉛、襯橡膠、襯塑料等；法蘭的密封面；管殼式換熱器的換熱管、拉桿、定距管、折流板和支承板。172.3設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)委托方提供的操作要求，確認(rèn)是否存在壓力或溫度波動，并根據(jù)變動頻率及變化范圍，從而確定容器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)設(shè)計(jì)：GB150-1998分析設(shè)計(jì)：JB4732-1995有時為了減輕設(shè)備重量，提高其經(jīng)濟(jì)合理性，也可采用分析設(shè)計(jì)方法對常規(guī)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。183、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本法規(guī)和規(guī)程：《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0005-2011《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0003-2007《簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則》《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：GB150-1998《鋼制壓力容器》JB4732-1995《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（2005年確認(rèn)版）19固定式壓力容器主要產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：GB151-1999《管殼式換熱器》GB12337-1998《鋼制球形儲罐》JB4731-2005《鋼制臥式容器》JB4710-2005《鋼制塔式容器》JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》JB/T4745-2002《鈦制焊接容器》NB/T47012-2010(JB/T4750)《制冷裝置用壓力容器》JB/T4755-2006《銅制壓力容器》JB/T4756-2006《鎳及鎳合金制壓力容器》NB/T47011-2010《鋯制壓力容器》21主要配套標(biāo)準(zhǔn)：封頭、法蘭、支座、補(bǔ)強(qiáng)圈、吊耳、材料、焊接標(biāo)準(zhǔn)等：GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB19189-2003《壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板》GB3531-2008《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》GB24511-2009《承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶》GB24510-2009《低溫壓力容器用9%Ni鋼板》NB/T47008-2010（JB/T4726）《承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件》NB/T47009-2010（JB/T4727）《低溫承壓設(shè)備用低合金鋼鍛件》NB/T47010-2010（JB/T4728）《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》22GB/T25198-2010《壓力容器封頭》JB4700～4707-2000《壓力容器法蘭》HG/T21514～21535-2005《鋼制人孔和手孔》HG/T20592～20635-2009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》JB/T4712.1-4712.4-2007《容器支座》JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》HG/T21574-2008《化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求》GB16749-1997《壓力容器波形膨脹節(jié)》NB/T47014-2011（JB/T4708）《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47015-2011（JB/T4709）《壓力容器焊接規(guī)程》NB/T47016-2011（JB/T4744）《承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)》23其他主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：HG/T20580-2011《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20581-2011《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HG/T20582-2011《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》HG/T20583-2011《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20584-2011《鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)定》HG/T20585-2011《鋼制低溫壓力容器技術(shù)規(guī)定》JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測》GB50094-2010《球形儲罐施工規(guī)范》JB/T4711-2003《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》255、材料選擇壓力容器用材的主要選擇依據(jù)：容器的操作條件，如溫度、壓力介質(zhì)、操作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；材料的力學(xué)性能；材料的耐腐蝕性能，包括選材、防腐結(jié)構(gòu)、腐蝕裕量、條件控制等；材料的加工性能，如可焊性、冷熱加工成型性等；材料的價格及來源；同一工程設(shè)計(jì)中用材盡量統(tǒng)一；盡量選用壓力容器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范推薦的材料及國內(nèi)材料標(biāo)準(zhǔn)中已有的材料；盡量采用國產(chǎn)材料。26從性能方面考慮，受壓元件用材應(yīng)有：較大的塑性儲備；較高的韌性；較好的成型性能和焊接性能。296、強(qiáng)度計(jì)算（應(yīng)力分析）強(qiáng)度計(jì)算書中應(yīng)包括：設(shè)計(jì)條件、所用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、材料、腐蝕裕量、計(jì)算厚度、名義厚度、計(jì)算應(yīng)力、開孔補(bǔ)強(qiáng)等。裝設(shè)安全泄放裝置的壓力容器，還應(yīng)計(jì)算壓力容器安全泄放量、安全閥排量和爆破片泄放面積。當(dāng)采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算時，軟件必須“全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”評審鑒定，并在國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備局認(rèn)證備案，打印結(jié)果中應(yīng)有軟件程序編號、輸入數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果等內(nèi)容。30常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件：SW6等分析設(shè)計(jì)常用軟件：ANSYS、ABAQUS等317、壓力容器附件的選擇

壓力容器的附件主要包括人孔（檢查孔）、接管、鞍座（支座）、視鏡等。

進(jìn)行附件選擇時，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)附件，一方面可減少設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖的工作量，同時確保附件安全。328、安全附件的配用安全閥爆破片壓力表液面計(jì)測溫儀表緊急切斷裝置快開門式壓力容器安全連鎖裝置33安全閥選用的一般原則：液體介質(zhì)用安全閥，一般選用微啟式彈簧安全閥；空氣或其他氣體介質(zhì)用安全閥，一般選用封