2010版壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn).-(部編)課件

壓力容器制定人員培訓(xùn)

2010-11-30上海長(zhǎng)寧BV工業(yè)部制定審核師

盧楊1壓力容器制定人員培訓(xùn)四個(gè)主題：一．壓力容器制定制造的主要特點(diǎn)二．壓力容器的分類(lèi)三.壓力容器主要失效方式四．壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)

一．壓力容器制定制造的主要特點(diǎn)壓力容器制定人員培訓(xùn)IBRSeminar一、壓力容器制定制造的主要特點(diǎn)壓力容器制定一般包括結(jié)構(gòu)制定〔選擇〕、制定計(jì)算與材料選擇。其中結(jié)構(gòu)是制定計(jì)算的基礎(chǔ)，即依據(jù)各類(lèi)承壓零部件不同的結(jié)構(gòu)、形狀，分別進(jìn)行制定計(jì)算。

壓力容器制定計(jì)算一般要解決三類(lèi)問(wèn)題：1.強(qiáng)度——在內(nèi)壓作用下不同意產(chǎn)生塑性〔永久〕變形，是涉及安全的主要問(wèn)題，如筒體、封頭等；2.剛性——在外力作用〔制造、運(yùn)輸、安裝與使用〕下產(chǎn)生不同意的彈性變形，如法蘭〔密封〕、管板等；3.穩(wěn)定性——在外壓作用下防止突然失去原有形狀的穩(wěn)定性，如外壓及真空容器。一、壓力容器制定制造的主要特點(diǎn)依各類(lèi)承壓零部件不同的結(jié)構(gòu)、形狀，采納不同的加工方法分別制造，然后通過(guò)多種方法〔焊接、法蘭螺栓、螺紋〕連接在一起，構(gòu)成一臺(tái)完整的容器，其中焊接是主要方法。一、壓力容器制定制造的主要特點(diǎn)IBRSeminar壓力容器制定人員培訓(xùn)二．壓力容器的分類(lèi)按壓力、品種、介質(zhì)毒性及易燃介質(zhì)分類(lèi)按壓力分為低、中、高及超高壓，前三種在材料、失效判據(jù)〔準(zhǔn)則〕、計(jì)算方法、制造要求上基本一致，而超高壓則迥然不同。按介質(zhì)毒性及易燃性分類(lèi)，主要基于安全合計(jì)，即一旦發(fā)生事故〔爆炸、泄漏等〕的危害程度。二、壓力容器的分類(lèi)按制造許可級(jí)別分類(lèi)：a)安全性及制造難易程度的不同，這里涉及P、P·V、介質(zhì)特性、材料強(qiáng)度級(jí)別等；b)工作〔安放〕位置分為固定與移動(dòng)，移動(dòng)的安全要求高于固定，且應(yīng)對(duì)減輕自重、防沖擊、各類(lèi)儀表的裝設(shè)做特別合計(jì)；c)材料,金屬與非金屬制容器在制造與檢驗(yàn)方法上有很大不同；d)合計(jì)制造特點(diǎn)，利于專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，如球罐。對(duì)不同制造許可級(jí)別的企業(yè)，提出不同的資源條件與安全質(zhì)量要求二、壓力容器的分類(lèi)按生產(chǎn)工藝過(guò)程中作用原理分類(lèi)：分為反應(yīng)、換熱、分開(kāi)、儲(chǔ)存四類(lèi)，其中反應(yīng)容器安全性要求最高，因其在進(jìn)行物理、化學(xué)反應(yīng)時(shí)，可能造成壓力、溫度的變化。二、壓力容器的分類(lèi)其他常見(jiàn)的分類(lèi)方法：按形狀分類(lèi)，如圓筒形、球形、組合型、方形、矩形等；按筒體結(jié)構(gòu)分為整體式、組合式。按制造方法分為焊接、鍛造、鑄造。按材料分為金屬與非金屬兩大類(lèi)，其中：金屬中分為鋼、鑄鐵、有色金屬與合金。鋼中以其化學(xué)成份又分為碳素鋼、低合金鋼及高合金鋼二、壓力容器的分類(lèi)三.壓力容器主要失效方式壓力容器可能存在的八種失效方式：1.過(guò)量的彈性變形，包括彈性不穩(wěn)定；2.過(guò)量的塑性變形；3.脆性斷裂；4.由應(yīng)力引起破壞/蠕變變形；5.塑性不穩(wěn)定—漸增的垮塌；6.高應(yīng)變、低循環(huán)疲憊；7.應(yīng)力腐蝕；8.腐蝕疲憊。壓力容器的常規(guī)制定方法是基于彈性失效準(zhǔn)則；三、壓力容器主要失效方式彈性失效準(zhǔn)則下的四個(gè)強(qiáng)度理論：第一強(qiáng)度理論〔最大主應(yīng)力理論〕認(rèn)為材料的三個(gè)主應(yīng)力中只要最大的拉應(yīng)力σ1達(dá)到了極限應(yīng)力，材料就發(fā)生破壞。強(qiáng)度條件：б1≤[б]t第二強(qiáng)度理論〔最大變形理論〕認(rèn)為材料的最大的應(yīng)變達(dá)到了極限狀態(tài)，材料就發(fā)生破壞。強(qiáng)度條件：εmax≤[ε]第三強(qiáng)度理論〔最大剪應(yīng)力理論〕材料的最大剪應(yīng)力τmax達(dá)到了極限應(yīng)力，材料就發(fā)生破壞。強(qiáng)度條件：τmax=〔σ1-σ3〕≤[σ]t三、壓力容器主要失效方式第四強(qiáng)度理論〔剪切變形能理論〕材料變形時(shí)，即內(nèi)部變形能量達(dá)到材料的極限值時(shí)，材料破壞。強(qiáng)度條件：σe=√[(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2]≤[σ]t三、壓力容器主要失效方式四.壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)壓力容器制定人員培訓(xùn)1.壓力容器制定應(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》TSGR0003-2007《簡(jiǎn)單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道制定許可規(guī)則》四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)2.標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)〔規(guī)程〕的關(guān)系。《容規(guī)》第條規(guī)定：本規(guī)程規(guī)定了壓力容器的基本安全要求，有關(guān)壓力容器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理制度等，不得低于本規(guī)程的要求。因此，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)或規(guī)程有不一致時(shí)，應(yīng)按法規(guī)〔或規(guī)程〕的規(guī)定執(zhí)行。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)3.壓力容器的含義〔定義〕《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的第八章“附則〞中：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(dòng)式容器；盛裝公稱(chēng)工作壓力大于或者等于0．2MPa〔表壓〕，且壓力與容積的乘積大于或者等于1．0MPa·L的氣體、液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)等于或者低于60℃液體的氣瓶；氧艙等。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)4.壓力容器制定標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述GB150-1998《鋼制壓力容器》JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》JB4731-2005《鋼制臥式容器》JB4710-2000《鋼制塔式容器》GB151-1999《管殼式換熱器》HG20580～HG20585–1998其它配套標(biāo)準(zhǔn)，如零部件：封頭、法蘭、支座、補(bǔ)強(qiáng)圈、吊耳等標(biāo)準(zhǔn)，材料標(biāo)準(zhǔn)、焊接標(biāo)準(zhǔn)等。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)5.對(duì)制定單位資質(zhì)的要求《容規(guī)》中第條對(duì)壓力容器的制定單位資質(zhì)規(guī)定：壓力容器制定單位的許可資格、制定類(lèi)別、品種和級(jí)別范圍應(yīng)當(dāng)符合《壓力容器壓力管道制定許可規(guī)則》的規(guī)定；總體采納規(guī)則制定標(biāo)準(zhǔn)，局部參照分析制定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力容器受壓元件分析計(jì)算的單位，可以不取得應(yīng)力分析制定許可項(xiàng)目資格；四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)6.D1級(jí)和D2級(jí)壓力容器說(shuō)明依據(jù)TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道制定許可規(guī)則》中第三條規(guī)定，壓力容器制定類(lèi)別和級(jí)別的劃分是：〔一〕A級(jí)、〔二〕C級(jí)、〔三〕D級(jí)、〔四〕SAD級(jí)。其中D級(jí)又分：D1級(jí)和D2級(jí)。1．D1級(jí)系指第一類(lèi)壓力容器2．D2級(jí)系指第二類(lèi)壓力容器四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)7.定義制定壓力：指設(shè)定容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的制定溫度一起作為制定載荷條件，其值不得低于工作壓力。計(jì)算壓力：指在相應(yīng)制定溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%制定壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。試驗(yàn)壓力：指壓力試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。最大同意工作壓力：設(shè)備所能承受的最大的工作壓力，不同于最高工作壓力。制定溫度指容器在正常工作狀況下，設(shè)定的元件的金屬溫度〔沿元件金屬截面的溫度平均值〕。制定溫度與制定壓力一起作為制定載荷條件。試驗(yàn)溫度指壓力試驗(yàn)時(shí)，殼體金屬的溫度。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算厚度：指按厚度計(jì)算公式計(jì)算得到的厚度。制定厚度：計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度：指制定厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。即標(biāo)在圖樣上的厚度。有效厚度：指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負(fù)偏差。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)厚度附加量：由鋼材厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2兩部分組成。鋼材厚度負(fù)偏差：按鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；當(dāng)鋼材厚度負(fù)偏差不大于，且不超過(guò)名義厚度的6%時(shí)，厚度負(fù)偏差可忽略不計(jì)。腐蝕裕量：為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)至厚度的削弱減薄，應(yīng)合計(jì)腐蝕裕量。對(duì)有腐蝕或磨損的零件，應(yīng)依據(jù)預(yù)期的容器壽命和介質(zhì)對(duì)鋼材的腐蝕速率而定。腐蝕裕量=腐蝕速率X制定使用年限〔毫米/年X年=毫米〕四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)IBRSeminar腐蝕分類(lèi)：①均勻腐蝕金屬表面出現(xiàn)各部分的腐蝕速度大致相同的連續(xù)腐蝕；②非均勻腐蝕金屬表面各部分具有不同速度的連續(xù)性破壞；③局部腐蝕局部發(fā)生腐蝕，如點(diǎn)蝕〔呈一個(gè)個(gè)的點(diǎn)狀〕和斑點(diǎn)腐蝕〔呈一個(gè)個(gè)的斑點(diǎn)狀〕；④應(yīng)力腐蝕由腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力同時(shí)作用下所導(dǎo)致的腐蝕；應(yīng)力腐蝕破裂是金屬在持久拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下，出現(xiàn)的脆性破裂。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)力腐蝕過(guò)程是金屬材料、腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力三個(gè)因素共同作用，使金屬電化學(xué)腐蝕加劇并產(chǎn)生破裂的過(guò)程。典型的應(yīng)力腐蝕有：〔a〕液氨容器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；〔b〕含濕H2S容器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；〔c〕含苛性堿介質(zhì)的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；〔d〕NO3-引起的低碳和低合金鋼容器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；〔e〕氯離子引起的不銹鋼容器的應(yīng)力腐蝕?！矈W氏體不銹鋼制壓力容器用水進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制水中的氯離子含量不超過(guò)25mg/L。試驗(yàn)合格后，應(yīng)立馬上水漬去除干凈?！乘?、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)⑤晶間腐蝕：在腐蝕介質(zhì)的作用下起源于金屬表面并沿晶界深入內(nèi)部，使晶粒間結(jié)合力損傷，嚴(yán)重時(shí)材料強(qiáng)度幾乎消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為晶間腐蝕。不銹鋼的晶間腐蝕，通常用“貧鉻〞理論解釋。目前提升奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕能力的措施大致有：固溶處理——1010℃-1120℃加熱后適當(dāng)快冷，使〔Cr、Fe)23C6(碳化鉻)固溶于奧氏體。降低鋼中含碳量——采納超低碳〔C≤0．03%或更低〕。添加穩(wěn)定碳化物元素——添加Ti或Nb等穩(wěn)定化元素，并經(jīng)850℃-900℃穩(wěn)定化處理，形成固定碳的TiC或NbC。標(biāo)準(zhǔn)中的材料的腐蝕速率，是關(guān)于均勻腐蝕而言，亦即鋼材表面的腐蝕速率〔毫米/年〕各處基本相同。此外，由于金屬所處的介質(zhì)狀況〔如介質(zhì)的腐蝕性、濃度和溫度〕不同，腐蝕程度不同，因此，采納不同的腐蝕裕量。載荷：制按時(shí)應(yīng)合計(jì)的載荷有——內(nèi)壓、外壓或最大壓力差；液體靜壓力；依據(jù)容器的具況，還可能合計(jì)自重，內(nèi)件重和附屬設(shè)備等等的影響。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)

最小厚度：容器在較低內(nèi)壓力作用下，按厚度計(jì)算方法得到的厚度很小，雖然能滿(mǎn)足容器的強(qiáng)度要求，但剛度不夠。為解決剛度問(wèn)題，規(guī)定了殼體加工成形后不包括腐蝕裕量和加工減薄量的最小厚度：a)對(duì)碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3mm；b)對(duì)高合金鋼制容器，不小于2mm。因此，碳素鋼和低合金鋼制的容器的最小名義厚度應(yīng)不小于4mm。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)許用應(yīng)力：將鋼材的抗拉強(qiáng)度σb和屈服點(diǎn)σs分別除以各自的制定安全系數(shù)后，取二值的小者作為材料的許用應(yīng)力。容器使用鋼材常用指標(biāo)是力學(xué)性能，在D類(lèi)容器中，主要指標(biāo)是材料的抗拉強(qiáng)度σb和屈服點(diǎn)σs〔或〕。容器使用中達(dá)到屈服或斷裂時(shí)即為破壞，在實(shí)際應(yīng)用中必需控制容器的材料受力處在安全范圍內(nèi)，即除以系數(shù)n，n稱(chēng)為材料許用應(yīng)力系數(shù)〔即是制定安全系數(shù)〕。從鋼常溫抗拉強(qiáng)度合計(jì)，制定安全系數(shù)取3〔現(xiàn)為〕；按鋼的制定溫度下的屈服強(qiáng)度合計(jì)選用的制定安全系數(shù)：對(duì)碳素鋼和低合金鋼取〔現(xiàn)為〕；對(duì)高合金鋼取。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)說(shuō)明：合計(jì)安全系數(shù)是基于如下因素：①材料的性能穩(wěn)定性存在偏差；②估算載荷狀態(tài)及數(shù)值偏差；③計(jì)算方法的準(zhǔn)確程度；④制造工藝及同意偏差；⑤檢驗(yàn)手段及嚴(yán)格程度；⑥使用中的操作經(jīng)驗(yàn)等六個(gè)方面。在確定具體材料的許用應(yīng)力時(shí)，還要結(jié)合材料的質(zhì)量因素。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)焊接接頭形式及分類(lèi)分類(lèi)目的:確定焊縫結(jié)構(gòu)，探傷程度，焊接接頭系數(shù)容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類(lèi)，具體規(guī)定是：a〕A類(lèi)焊接接頭圓筒部分的縱向接頭，半球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各種凸形封頭的所有拼焊接頭，嵌(qian)入式接管與殼體對(duì)接的接頭。b〕B類(lèi)焊接接頭殼體部分的環(huán)向接頭，錐形封頭小端、長(zhǎng)頸法蘭等與接管連接的接頭。c〕C類(lèi)焊接接頭平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒連接的搭接接頭。d〕D類(lèi)焊接接頭接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)以下?tīng)顩r的壓力容器的A類(lèi)及B類(lèi)焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線(xiàn)或超聲檢測(cè)〔材料厚度≤38mm時(shí)，應(yīng)采納射線(xiàn)檢測(cè)〕：容規(guī)(1)制定壓力大于或者等于的第Ⅲ類(lèi)壓力容器；(2)按照分析制定標(biāo)準(zhǔn)制造的壓力容器；(3)采納氣壓試驗(yàn)或者氣液組合壓力試驗(yàn)的壓力容器；(4)焊接接頭系數(shù)取的壓力容器以及使用后無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的壓力容器；(5)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于或者等于540MPa的低合金鋼制壓力容器，厚度大于20mm時(shí)，其對(duì)接接頭還應(yīng)當(dāng)采納本規(guī)程第(1)項(xiàng)所規(guī)定的與原無(wú)損檢測(cè)方法不同的檢測(cè)方法進(jìn)行局部檢測(cè)，該局部檢測(cè)應(yīng)當(dāng)包括所有的焊縫交叉部位；(6)制定圖樣和本規(guī)程引用標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)焊接接頭系數(shù)ф：焊縫強(qiáng)度消弱系數(shù)，應(yīng)依據(jù)受壓元件的焊接接頭型式及無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例確定。即是焊縫的強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比。雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透的對(duì)接接頭：ф=1.00100%無(wú)損檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于II級(jí)。ф=0.85局部無(wú)損檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于III級(jí)。注意：當(dāng)容器的殼體A類(lèi)焊接接頭為雙面焊對(duì)接接頭，要求20%射線(xiàn)檢測(cè)，此時(shí)無(wú)論橢圓封頭上的拼接焊接接頭進(jìn)行100%檢測(cè)，但封頭厚度計(jì)算公式中的接頭系數(shù)應(yīng)取值，因該接頭的無(wú)損檢測(cè)合格級(jí)別與殼體一致，為III級(jí)，不符合取值的要求。

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〕：ф=0.9100%無(wú)損檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于II級(jí)。ф=0.8局部無(wú)損檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于III級(jí)。注意：1〕是對(duì)接接頭；2〕全焊透結(jié)構(gòu)；3〕沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)壓力試驗(yàn)：容器制造中檢查容器質(zhì)量的必必需工序。主要檢查容器的強(qiáng)度、剛度和焊接接頭及可拆的密封連接處的密封質(zhì)量。壓力試驗(yàn)方法有液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)和氣液混合試驗(yàn)。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)8.壓力容器用材料：選擇壓力容器用鋼應(yīng)合計(jì)容器的使用條件〔如制定溫度、制定壓力、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等〕、材料的焊接性能、容器的制造工藝以及經(jīng)濟(jì)合理性。鋼材的使用溫度上限應(yīng)按GB150中各材料許用應(yīng)力表中各鋼號(hào)所對(duì)應(yīng)的上限溫度。碳素鋼和碳錳鋼在高于425℃下長(zhǎng)期使用時(shí)，應(yīng)合計(jì)鋼中碳化物相的石墨化傾向。奧氏體鋼的使用溫度高于525℃時(shí)，鋼中含碳量應(yīng)不小于0.04%。鋼材的使用溫度下限，除奧氏體鋼及本章有關(guān)條文另行規(guī)定者外，均高于-20℃。鋼材的使用溫度低于或等于-20℃時(shí)，應(yīng)按附錄C的規(guī)定進(jìn)行夏比〔V型缺口〕低溫沖擊試驗(yàn)。奧氏體鋼的使用溫度高于或等于-196℃，可免做沖擊試驗(yàn)。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)碳素鋼鋼板：四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)鋼板牌號(hào)

允許設(shè)計(jì)壓力MPa鋼板使用溫度℃用于容器殼體材料時(shí)鋼板厚度限制mm不允許盛裝的介質(zhì)Q235-B

≤1.6

0~350≤20不得用于盛裝毒性程度為高度和極度危害介質(zhì)Q235-C

≤2.5

0~400

≤30

二、制定計(jì)算中的問(wèn)題鍛件標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)級(jí)別：

JB4726-2000ⅠⅡⅢⅣJB4727-2000ⅡⅢⅣJB4728-2000ⅠⅡⅢⅣ四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)8.內(nèi)壓圓筒計(jì)算制定溫度下的計(jì)算厚度按下式計(jì)算：公式適用范圍：Ф[σ]t或公式中應(yīng)力的推導(dǎo)是依據(jù)薄膜應(yīng)力理論。用第一強(qiáng)度理論，以圓筒平均直徑為基準(zhǔn)計(jì)算的環(huán)向應(yīng)力，合計(jì)了圓筒內(nèi)壁上最大主應(yīng)力與平均拉應(yīng)力的差值進(jìn)行了修正，并合計(jì)了縱向焊縫〔A類(lèi)焊接接頭〕在強(qiáng)度方面相關(guān)于母材的削弱。薄壁圓筒容器在工程中采納無(wú)力矩理論來(lái)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，在內(nèi)壓P作用下，筒壁承受軸向應(yīng)力和切向應(yīng)力〔薄膜應(yīng)力〕作用。由于殼體壁厚較薄，且不合計(jì)殼體與其它連接處的局部應(yīng)力，忽略了彎曲應(yīng)力，這種應(yīng)力稱(chēng)為薄膜應(yīng)力。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)邊緣應(yīng)力：1〕邊緣應(yīng)力的產(chǎn)生：當(dāng)圓筒形殼與圓球形殼或橢圓形殼相連的零部件受壓后，各自產(chǎn)生的變形是不一致的，稱(chēng)為變形不連續(xù)，互相產(chǎn)生約束。這時(shí)，除內(nèi)壓產(chǎn)生的膨脹外，還會(huì)產(chǎn)生附加的彎曲變形。與彎曲相對(duì)應(yīng)，殼壁內(nèi)將產(chǎn)生彎矩和剪力，對(duì)薄壁殼體來(lái)說(shuō)，由此產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力有時(shí)比薄膜應(yīng)力大得多，兩連接件剛度相差越大，產(chǎn)生的應(yīng)力也將越大。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，以圓筒與平蓋連接時(shí)的邊緣應(yīng)力為最大。該應(yīng)力由于只發(fā)生在兩連接件的邊界處，所以稱(chēng)為邊緣效應(yīng)力或稱(chēng)為不連續(xù)應(yīng)力。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)2)邊緣應(yīng)力的特點(diǎn)：由邊緣力和邊緣力矩引起的邊緣應(yīng)力具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：局限性、自限性3〕制定中對(duì)邊緣應(yīng)力的合計(jì)：由于邊緣應(yīng)力具有局限性，制定中可以在結(jié)構(gòu)上只作局部處理，例如改變連接處的結(jié)構(gòu)，確保邊緣焊接的質(zhì)量，降低邊緣區(qū)的殘余應(yīng)力，避免邊緣區(qū)附加的局部應(yīng)力集中〔如應(yīng)避免在邊緣區(qū)開(kāi)孔〕。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)9.外壓圓筒及外壓球殼：承受外壓的圓筒，其失效方式有二種：一是因強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致破壞，另一是因?yàn)閯偠炔粔蚨鹗Х€(wěn)。失穩(wěn)：是指容器所受的外壓達(dá)到某種極限時(shí)，〔即：達(dá)到臨界壓力PCr時(shí)〕容器突然失去原來(lái)的形狀，而出現(xiàn)有規(guī)則的波形，在卸去外壓后，仍不能恢復(fù)原來(lái)的形狀。容器失穩(wěn)時(shí)的壓力稱(chēng)臨界壓力，以Pcr表示。容器在Pcr作用下容器壁內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)臨界應(yīng)力。承受外壓的圓筒形殼體，按不同的幾何尺寸失穩(wěn)時(shí)的不同形式〔波形數(shù)不同〕，將圓筒分為長(zhǎng)圓筒、短圓筒及剛性圓筒等三種。

四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)為提升外壓圓筒承載能力，通常采納的方法是設(shè)置外壓強(qiáng)化圈，圓筒的外壓計(jì)算長(zhǎng)度，以提升圓筒承受外壓的能力。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)10.橢圓形封頭:標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的應(yīng)力分布見(jiàn)圖5-1從圖5-1可以看出，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭上最大拉應(yīng)力發(fā)生于封頭頂點(diǎn)，該處的經(jīng)向應(yīng)力與周向應(yīng)力相等，即，封頭上最大壓應(yīng)力發(fā)生于封頭底邊，該處的周向壓應(yīng)力絕對(duì)值與頂點(diǎn)應(yīng)力相等。橢圓形封頭在內(nèi)壓作用下，在底邊會(huì)產(chǎn)生周向壓應(yīng)力，可能引起封頭的周向失穩(wěn)，因此，封頭在制定上必需合計(jì)壓應(yīng)力區(qū)的失穩(wěn)問(wèn)題。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)典型封頭型式：四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)11.錐殼：錐殼與圓筒的連接應(yīng)采納全焊透結(jié)構(gòu)關(guān)于軸對(duì)稱(chēng)的錐形封頭大端當(dāng)錐殼半頂角α≤30℃時(shí)，可以采納無(wú)折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)α＞30℃時(shí)，應(yīng)采納帶過(guò)渡段的折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析法進(jìn)行制定。當(dāng)α＞60℃時(shí)，按平蓋計(jì)算。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)12.開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件〔GB150-1998中節(jié)〕制定壓力小于或等于2.5Mpa;兩相鄰開(kāi)孔中心間距〔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；接管公稱(chēng)外徑小于或等于89mm；接管最小壁厚滿(mǎn)足150表8-1。注意:表8-1下面的注解四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)兩種開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)型式——整體補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)〔補(bǔ)強(qiáng)圈〕整體補(bǔ)強(qiáng)增加殼體厚度〔經(jīng)濟(jì)性差〕厚壁管〔推舉〕整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體焊接〔嵌入式接管〕局部補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈〔推舉〕采納補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)遵循以下規(guī)定：a.鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值≤540MPa；b.補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于1.5δn；c.殼體名義厚度δn≤38mm。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)13.法蘭制定包括以下內(nèi)容：1)墊片壓緊力：計(jì)算在預(yù)緊和操作狀態(tài)下必需要的最小墊片壓緊力;2)螺栓：螺栓載荷；螺栓面積；在預(yù)緊和操作狀態(tài)下螺栓制定載荷的計(jì)算3)法蘭：在預(yù)緊和操作狀態(tài)下法蘭力矩的計(jì)算；法蘭的應(yīng)力及其校核。四、壓力容器制定基礎(chǔ)知識(shí)法蘭分類(lèi)1〕按墊片窄面法蘭墊片在螺栓孔內(nèi)側(cè)〔一般采納窄面法蘭〕寬面法蘭墊片在螺栓孔兩側(cè)2〕按整體