72內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計G

1、第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計一、薄壁容器設(shè)計的理論基礎(chǔ)一、薄壁容器設(shè)計的理論基礎(chǔ)薄壁容器薄壁容器 根據(jù)容器外徑根據(jù)容器外徑d doo與內(nèi)徑與內(nèi)徑d di i的的比值比值k k來判斷，來判斷，iiiidddddk2120當(dāng)當(dāng)k1.2k1.2為薄壁容器為薄壁容器 k k1.21.2則為厚壁容器則為厚壁容器圓筒形薄壁容器承受內(nèi)壓時圓筒形薄壁容器承受內(nèi)壓時的應(yīng)力的應(yīng)力只有拉應(yīng)力，無彎只有拉應(yīng)力，無彎曲曲“環(huán)向纖維環(huán)向纖維”和和“縱向纖維縱向纖維”受到拉力。受到拉力。s s1 1（或（或s s軸軸）圓筒母）圓筒母線方向線方向( (即軸向即軸向) )拉拉應(yīng)力，應(yīng)力，s s2 2（或（或s

2、 s環(huán)環(huán)）圓周方）圓周方向的拉應(yīng)力。向的拉應(yīng)力。圓筒的應(yīng)力計算圓筒的應(yīng)力計算 1. 1. 軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力d d- -筒體平均直徑，亦筒體平均直徑，亦稱中徑，稱中徑，mmmm；ss404112pdddp2. 2. 環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力ss20222pdlpdl分析：分析：（1 1）薄壁圓筒受內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力是軸）薄壁圓筒受內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力兩倍。向應(yīng)力兩倍。問題問題a a：筒體上開橢圓孔，如何開：筒體上開橢圓孔，如何開ss2/24/pdpd應(yīng)使其短軸與筒體的應(yīng)使其短軸與筒體的軸線平行，以盡量減軸線平行，以盡量減少開孔對縱截面的削少開孔對縱截面的削弱程度，使環(huán)向應(yīng)力弱程度，使環(huán)向應(yīng)力不致增加很多。不

3、致增加很多。分析：分析：問題問題b b：鋼板卷制圓筒：鋼板卷制圓筒形容器，縱焊縫與環(huán)形容器，縱焊縫與環(huán)焊縫哪個易裂？焊縫哪個易裂？ss2/24/pdpd筒體縱向焊縫受力大于筒體縱向焊縫受力大于環(huán)向焊縫，故縱焊縫易環(huán)向焊縫，故縱焊縫易裂，施焊時應(yīng)予以注意。裂，施焊時應(yīng)予以注意。（2 2）分析式）分析式(4-1)(4-1)和和(4-2)(4-2)也可知，也可知，ss2/24/pdpddp/2/s內(nèi)壓筒壁的應(yīng)力和內(nèi)壓筒壁的應(yīng)力和 / /d d成反比，成反比， / /d d 值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓能力的高低。值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓能力的高低。因此，分析一個設(shè)備能耐多大壓力，因此，分析一個設(shè)備能耐多大壓

4、力，不能只看厚度的絕對值。不能只看厚度的絕對值。二、無力矩理論基本方程式二、無力矩理論基本方程式 基本概念與基本假設(shè)基本概念與基本假設(shè) 1 1 基本概念基本概念 （1 1） 旋轉(zhuǎn)殼體旋轉(zhuǎn)殼體 ：殼體中面（等分殼殼體中面（等分殼體厚度）是任意直線或平面曲線作體厚度）是任意直線或平面曲線作母線，繞其同平面內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)一母線，繞其同平面內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)一周而成的旋轉(zhuǎn)曲面。周而成的旋轉(zhuǎn)曲面。（2 2） 軸對稱軸對稱殼體的幾何形狀、約束條件和殼體的幾何形狀、約束條件和所受外力都是對稱于某一軸。所受外力都是對稱于某一軸?；び玫膲毫θ萜魍ǔＪ禽S對化工用的壓力容器通常是軸對稱問題。稱問題。 （3 3）旋轉(zhuǎn)殼體的

5、幾何概念）旋轉(zhuǎn)殼體的幾何概念 母線與經(jīng)線母線與經(jīng)線法線、平行圓法線、平行圓第一曲率半徑：第一曲率半徑：經(jīng)線曲率半徑經(jīng)線曲率半徑第二曲率半徑：第二曲率半徑：垂直于經(jīng)線的垂直于經(jīng)線的平面與中面相平面與中面相割形成的曲線割形成的曲線bebe的曲率半徑的曲率半徑15母線母線形成回轉(zhuǎn)殼體中間面的形成回轉(zhuǎn)殼體中間面的那條直線或平面曲線。那條直線或平面曲線。如圖所示的回轉(zhuǎn)殼體即如圖所示的回轉(zhuǎn)殼體即由平面曲線由平面曲線abab繞繞oaoa軸旋軸旋轉(zhuǎn)一周形成，平面曲線轉(zhuǎn)一周形成，平面曲線abab為該回轉(zhuǎn)體的母線。為該回轉(zhuǎn)體的母線。注意：母線形狀不同注意：母線形狀不同或與回轉(zhuǎn)軸的相對位或與回轉(zhuǎn)軸的相對位置不同時，

6、所形成的置不同時，所形成的回轉(zhuǎn)殼體形狀不同?；剞D(zhuǎn)殼體形狀不同。圖圖3-3 回轉(zhuǎn)殼體的幾何特性回轉(zhuǎn)殼體的幾何特性16經(jīng)線經(jīng)線通過回轉(zhuǎn)軸的平面與中間通過回轉(zhuǎn)軸的平面與中間面的交線，如面的交線，如abab、abab。經(jīng)線與母線形狀完全相同經(jīng)線與母線形狀完全相同法線法線過中間面上的點過中間面上的點m m且垂直且垂直于中間面的直線于中間面的直線n n稱為中稱為中間面在該點的法線。間面在該點的法線。（法線的延長線必與回轉(zhuǎn)（法線的延長線必與回轉(zhuǎn)軸相交）軸相交）17緯線緯線以法線以法線nk為母線繞回轉(zhuǎn)為母線繞回轉(zhuǎn)軸軸oa回轉(zhuǎn)一周所形成的回轉(zhuǎn)一周所形成的園錐法截面與中間面的園錐法截面與中間面的交線交線cnd圓圓

7、k平行圓：垂直于回轉(zhuǎn)軸平行圓：垂直于回轉(zhuǎn)軸的平面與中間面的交線的平面與中間面的交線稱平行圓。顯然，平行稱平行圓。顯然，平行圓即緯線。圓即緯線。18第一曲率半徑第一曲率半徑r1第二曲率半徑第二曲率半徑r2中間面上任一點中間面上任一點m m 處經(jīng)線的曲率處經(jīng)線的曲率半徑為該點的半徑為該點的“第一曲率半徑第一曲率半徑” 23211yyr 11mkr 通過經(jīng)線上一點通過經(jīng)線上一點m 的法線作垂直于經(jīng)線的平面與中的法線作垂直于經(jīng)線的平面與中間面相割形成的曲線間面相割形成的曲線mef，此曲線在，此曲線在m 點處的曲率點處的曲率半徑稱為該點的第二曲率半徑半徑稱為該點的第二曲率半徑r2 ，第二曲率半徑的，第二

8、曲率半徑的中心落在回轉(zhuǎn)軸上，其長度等于法線段中心落在回轉(zhuǎn)軸上，其長度等于法線段mk2 。22mkr 19第二曲率徑的另一種定義： 通過回旋軸上一點作一垂直于中間面的圓錐面，該圓錐面的經(jīng)線長度為該點的第二曲率半徑r2。20曲率及其計算公式曲率及其計算公式在光滑弧上自點 m 開始取弧段, 其長為,s對應(yīng)切線,定義弧段 上的平均曲率sskmms點 m 處的曲率sks0limsdd注意注意: 直線上任意點處的曲率為 0 !轉(zhuǎn)角為21ytan)22(設(shè)y arctan得xyd)arctan(d xyyd12 xysd1d2故曲率計算公式為skdd23)1(2yyk 又曲率曲率k 的計算公式的計算公式)(

9、xfy 二階可導(dǎo),設(shè)曲線弧則由22曲率圓與曲率半徑曲率圓與曲率半徑tyxo),(d ),(yxmc設(shè) m 為曲線 c 上任一點 , 在點在曲線kdm1 把以 d 為中心, 為半徑的圓叫做曲線在點 m 處的曲率圓 , 叫做曲率半徑,d 叫做曲率中心.m 處作曲線的切線和法線,的凹向一側(cè)法線上取點 d 使 2 2 基本假設(shè)基本假設(shè) 假定殼體材料有連續(xù)性、均勻性和假定殼體材料有連續(xù)性、均勻性和各向同性，即殼體是完全彈性的。各向同性，即殼體是完全彈性的。(1)(1)小位移假設(shè)小位移假設(shè) 各點位移都遠(yuǎn)小于厚度。可用變形各點位移都遠(yuǎn)小于厚度?？捎米冃吻俺叽绱孀冃魏蟪叽纭Ｗ冃畏治鲋星俺叽绱孀冃魏蟪叽?。變

10、形分析中高階微量可忽略。高階微量可忽略。 2 2 基本假設(shè)基本假設(shè)(2)(2)直法線假設(shè)直法線假設(shè) 變形前垂直于中面直線段，變形后變形前垂直于中面直線段，變形后仍是直線并垂直于變形后的中面。變?nèi)允侵本€并垂直于變形后的中面。變形前后法向線段長度不變。沿厚度各形前后法向線段長度不變。沿厚度各點法向位移相同，厚度不變。點法向位移相同，厚度不變。 (3)(3)不擠壓假設(shè)不擠壓假設(shè) 各層纖維變形前后互不擠壓。各層纖維變形前后互不擠壓。 無力矩理論基本方程式無力矩理論基本方程式 無力矩理論是在旋轉(zhuǎn)薄殼的受無力矩理論是在旋轉(zhuǎn)薄殼的受力分析中忽略了彎矩的作用。力分析中忽略了彎矩的作用。此時應(yīng)力狀態(tài)和承受內(nèi)壓的

11、薄此時應(yīng)力狀態(tài)和承受內(nèi)壓的薄膜相似。又稱薄膜理論膜相似。又稱薄膜理論cos21kpr （4-34-3）平衡方平衡方程程（4-44-4）區(qū)區(qū)域平衡方程域平衡方程 無力矩理論基本方程式：無力矩理論基本方程式：ssprr2211三、基本方程式的應(yīng)用三、基本方程式的應(yīng)用1 1圓筒形殼體圓筒形殼體 第一曲率半徑第一曲率半徑r r1 1=，第二曲率半徑第二曲率半徑r r2 2=d d/2/2 代入方程（代入方程（4-34-3）和（）和（4-44-4）得：得： 與式（與式（4-14-1）、（）、（4-24-2）同。）同。cos21kpr ssprr2211ss2 421pdpd2 2球形殼體球形殼體 球殼球

12、殼r r1 1r r2 2=d d/2/2，得：，得： 直徑與內(nèi)壓相同，球殼內(nèi)應(yīng)力僅是直徑與內(nèi)壓相同，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一半。殼體的厚度僅需圓筒容器厚度的一半。 當(dāng)容器容積相同時，球表面積最小，當(dāng)容器容積相同時，球表面積最小，故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟。故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟。 制造制造cos21kpr ssprr2211 421sspd3 3圓錐形殼體圓錐形殼體圓錐形殼半錐角為圓錐形殼半錐角為 ，a a點處半徑為點處半徑為r r，厚度為，厚度為d d，則，則在在a a點處：點處：代入（代入（4-34-

13、3）、（）、（4-44-4）可得）可得a a點處的點處的應(yīng)力：應(yīng)力：cos 21rrr ， （4-6） 錐形殼體環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力兩倍，錐形殼體環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力兩倍，隨半錐角隨半錐角a a的增大而增大；的增大而增大； 角要選擇合適，不宜太大。角要選擇合適，不宜太大。 在錐形殼體大端在錐形殼體大端r r=r r時，應(yīng)力最大，時，應(yīng)力最大，在錐頂處，應(yīng)力為零。因此，一般在在錐頂處，應(yīng)力為零。因此，一般在錐頂開孔。錐頂開孔。 scos21kpr cos2skpr4 4橢圓形殼體橢圓形殼體 橢圓殼經(jīng)線為一橢圓，橢圓殼經(jīng)線為一橢圓，a a、b b分別為橢圓的長短軸半徑。分別為橢圓的長短軸半徑。由此方程

14、可得第一曲率半徑為：由此方程可得第一曲率半徑為：12222byaxbabaxadxyddxdyr42/32224222/321)()(1 bbaxaxr2/122242)(sin （4-7） )(2 )(2)(2222442224222241baxaabaxabpbaxabpss化工常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，化工常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，a/b=2，故，故 頂點處頂點處： 邊緣處：邊緣處： 頂點應(yīng)力最大，經(jīng)向應(yīng)力與頂點應(yīng)力最大，經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力是相等的拉應(yīng)力。環(huán)向應(yīng)力是相等的拉應(yīng)力。 頂點的經(jīng)向應(yīng)力比邊緣處的頂點的經(jīng)向應(yīng)力比邊緣處的經(jīng)向應(yīng)力大一倍；經(jīng)向應(yīng)力大一倍；頂點處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處頂點處的環(huán)向應(yīng)力

15、和邊緣處相等但符號相反。相等但符號相反。 應(yīng)力值連續(xù)變化。應(yīng)力值連續(xù)變化。sspa21sspapa212 受液體靜壓的圓筒形殼體的受力分析受液體靜壓的圓筒形殼體的受力分析 筒壁上任一點的壓力值（不考慮氣體筒壁上任一點的壓力值（不考慮氣體壓力）為：壓力）為： 根據(jù)式（根據(jù)式（4-34-3）（4-44-4）可得：）可得：ghps22ghdss2 421pdpdv 底部支承的圓筒（底部支承的圓筒（a a），液體重量），液體重量由支承傳遞給基礎(chǔ)，筒壁不受液體軸由支承傳遞給基礎(chǔ)，筒壁不受液體軸向力作用，則向力作用，則s s1 1=0=0。v 上部支承圓筒（上部支承圓筒（b b），液體重量使），液體重量使

16、得圓筒壁受軸向力作用，在圓筒壁上得圓筒壁受軸向力作用，在圓筒壁上產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力：產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力：ss422121ghdghrghrr例題例題4-14-1：有一外徑為：有一外徑為219mm219mm的氧氣瓶，的氧氣瓶，最小厚度為最小厚度為6.5mm6.5mm，材料為，材料為40mn2a40mn2a，工作壓力為工作壓力為15mpa15mpa，試求氧氣瓶壁應(yīng)力，試求氧氣瓶壁應(yīng)力解析：解析：平均直徑平均直徑 mmmm經(jīng)向應(yīng)力經(jīng)向應(yīng)力 mpampa環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力 mpampa5 .2125 .62190dd6 .1225 . 645 .2121541spd2 .2455 . 625 .2121522spd

17、四、筒體強度計算四、筒體強度計算實際設(shè)計中須考慮三個因素：實際設(shè)計中須考慮三個因素：（1）焊接接頭系數(shù)）焊接接頭系數(shù)（2）容器內(nèi)徑）容器內(nèi)徑（3） 壁厚壁厚 筒體內(nèi)較大的環(huán)向應(yīng)力不筒體內(nèi)較大的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)高于在設(shè)計溫度下材料應(yīng)高于在設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，即的許用應(yīng)力，即 s s t t- -設(shè)計溫度設(shè)計溫度tt下材料許用應(yīng)力，下材料許用應(yīng)力，mpampa。tpd2s 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)鋼板卷焊。夾渣、氣孔、未焊透鋼板卷焊。夾渣、氣孔、未焊透等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強度可能低于鋼材本體的強度。度可能低于鋼材本體的強度。 鋼板鋼板 s s t t乘以焊接

18、接頭系數(shù)乘以焊接接頭系數(shù) ， 11 stpd2 容器內(nèi)徑容器內(nèi)徑工藝設(shè)計確定內(nèi)徑工藝設(shè)計確定內(nèi)徑d di i，制造測，制造測量也是內(nèi)徑，而受力分析中的量也是內(nèi)徑，而受力分析中的d d卻卻是中面直徑。是中面直徑。解出解出 ，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計算式，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計算式stidp2)( ppdtis2 壁厚壁厚考慮介質(zhì)腐蝕，計算厚度考慮介質(zhì)腐蝕，計算厚度 的的基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度c c2 2。筒體。筒體的設(shè)計厚度為的設(shè)計厚度為式中式中 - -圓筒計算厚度，圓筒計算厚度， mmmm； d d- -圓筒設(shè)計厚度，圓筒設(shè)計厚度， mmmm； d di i- -圓筒內(nèi)徑，圓筒內(nèi)徑

19、， mmmm； p p- -容器設(shè)計壓力，容器設(shè)計壓力， mpampa； - -焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)。 22cppdtids ppdtis2另一種情況：另一種情況：筒體設(shè)計厚度加上厚度負(fù)偏差后筒體設(shè)計厚度加上厚度負(fù)偏差后向上圓整，即為筒體名義厚度。向上圓整，即為筒體名義厚度。對于已有的圓筒，測量厚度為對于已有的圓筒，測量厚度為 n n，則其最大許可承壓的計算公式為：則其最大許可承壓的計算公式為：式中式中 ： n n- -圓筒名義厚度圓筒名義厚度 圓整成鋼材標(biāo)準(zhǔn)值；圓整成鋼材標(biāo)準(zhǔn)值； eietnintdcdcpss221cdn e e- -圓筒有效厚度圓筒有效厚度c-c-厚度附加量厚度附加

20、量。 設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力 ssteeictdp2cne21ccc43計算厚度計算厚度 d n 2c設(shè)計厚度設(shè)計厚度1c圓整值圓整值名義厚度名義厚度有效厚度有效厚度e 21ccc 毛坯厚度毛坯厚度加工減薄量加工減薄量44實際壁厚不得小于名義壁厚減去鋼板負(fù)偏差，可保證強度要求！熱加工封頭時，加工單位應(yīng)預(yù)先考慮加工減薄量！按計算順序排列按消減順序排列e= +厚度圓整值= n-c， n= d+c1 +厚度圓整值， d= +c2 五、球殼強度計算五、球殼強度計算設(shè)計溫度下球殼的計算厚度：設(shè)計溫度下球殼的計算厚度：設(shè)計溫度下球殼的計算應(yīng)力設(shè)計溫度下球殼的計算應(yīng)力 ssteei

21、ctdp4 ppdti4六、設(shè)計參數(shù)六、設(shè)計參數(shù)厚度設(shè)計參數(shù)按厚度設(shè)計參數(shù)按gbl50-1998gbl50-1998中規(guī)中規(guī)定取值。定取值。 設(shè)計壓力、設(shè)計壓力、 設(shè)計溫度、設(shè)計溫度、 許用應(yīng)力、許用應(yīng)力、 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù) 厚度附加量等參數(shù)的選取。厚度附加量等參數(shù)的選取。 22cppdtids1cdn設(shè)計壓力（計算壓力）設(shè)計壓力（計算壓力）設(shè)計壓力設(shè)計壓力: :相應(yīng)設(shè)計溫度下確定殼相應(yīng)設(shè)計溫度下確定殼壁厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌壁厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌上的容器設(shè)計壓力。其值稍高于上的容器設(shè)計壓力。其值稍高于最大工作壓力。最大工作壓力。最大工作壓力：是指容器頂部在最大工作壓力：是指

22、容器頂部在工作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力工作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力（表壓）。（表壓）。設(shè)計壓力（計算壓力）設(shè)計壓力（計算壓力）v使用安全閥時設(shè)計壓力不小于使用安全閥時設(shè)計壓力不小于安全閥開啟壓力或取最大工作壓安全閥開啟壓力或取最大工作壓力力1.051.051.101.10倍；倍；v使用爆破膜根據(jù)其型式，一般使用爆破膜根據(jù)其型式，一般取最大工作壓力的取最大工作壓力的1.151.151.41.4倍作倍作為設(shè)計壓力。為設(shè)計壓力。容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不超過最大工作壓力的超過最大工作壓力的5 5，則設(shè)，則設(shè)計壓力可不計入靜壓力，否則，計壓力可不計入靜壓力，否則，須在設(shè)計

23、壓力中計入液體靜壓力。須在設(shè)計壓力中計入液體靜壓力。 此外，某些容器有時還必須考慮此外，某些容器有時還必須考慮重力、風(fēng)力、地震力等載荷及溫重力、風(fēng)力、地震力等載荷及溫度的影響，這些載荷不直接折算度的影響，這些載荷不直接折算為設(shè)計壓力，必須分別計算。為設(shè)計壓力，必須分別計算。 設(shè)計溫度設(shè)計溫度選擇材料和許用應(yīng)力的確定直接選擇材料和許用應(yīng)力的確定直接有關(guān)。有關(guān)。 設(shè)計溫度指容器正常工作中，在設(shè)計溫度指容器正常工作中，在相應(yīng)的設(shè)計條件下，金屬器壁相應(yīng)的設(shè)計條件下，金屬器壁可能達(dá)到的最高或最低溫度?？赡苓_(dá)到的最高或最低溫度。設(shè)計溫度設(shè)計溫度器壁溫度通過換熱計算。器壁溫度通過換熱計算。v不被加熱或冷卻，

24、筒內(nèi)介質(zhì)最高不被加熱或冷卻，筒內(nèi)介質(zhì)最高或最低溫度?；蜃畹蜏囟取用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱或冷卻，載體最高溫度或最低溫或冷卻，載體最高溫度或最低溫度。度。v不同部位出現(xiàn)不同溫度分別計算不同部位出現(xiàn)不同溫度分別計算許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力是以材料的各項強度數(shù)據(jù)為許用應(yīng)力是以材料的各項強度數(shù)據(jù)為依據(jù)，合理選擇安全系數(shù)依據(jù)，合理選擇安全系數(shù)n n得出的。得出的?？估瓘姸取⑶姸?，蠕變強度、?？估瓘姸取⑶姸龋渥儚姸?、疲勞強度。取其中最低值。勞強度。取其中最低值。當(dāng)設(shè)計溫度低于當(dāng)設(shè)計溫度低于00時，取時，取2020時的時的許用應(yīng)力。許用應(yīng)力。 n0ss焊接接頭系數(shù)

25、焊接接頭系數(shù)焊接削弱而降低設(shè)計許用應(yīng)力的系數(shù)。焊接削弱而降低設(shè)計許用應(yīng)力的系數(shù)。根據(jù)接頭型式及無損檢測長度比例確定。根據(jù)接頭型式及無損檢測長度比例確定。焊接接頭形式焊接接頭形式無損檢測的長度比例無損檢測的長度比例100%100%局部局部雙面焊對接接頭或相當(dāng)雙面焊對接接頭或相當(dāng)于雙面焊的對接接頭于雙面焊的對接接頭1.01.00.850.85單面焊對接接頭或相當(dāng)單面焊對接接頭或相當(dāng)于單面焊的對接接頭于單面焊的對接接頭0.90.90.80.8符合符合壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程才允許作局部才允許作局部無損探傷。抽驗長度不應(yīng)小于每條焊縫長度的無損探傷。抽驗長度不應(yīng)小于每條焊縫長度的

26、20。厚度附加量厚度附加量滿足強度要求的計算厚度之外，額外滿足強度要求的計算厚度之外，額外增加的厚度量，包括由鋼板負(fù)偏差增加的厚度量，包括由鋼板負(fù)偏差( (或鋼管負(fù)偏差或鋼管負(fù)偏差) ) c cl l、腐蝕裕量、腐蝕裕量 c c2 2，即即 c c c cl l十十 c c2 2厚度厚度22.22.52.83.03.23.53.84 4.55.5 負(fù)偏差負(fù)偏差 0.13 0.14 0.150.160.18 0.2 0.2 厚度厚度6782526303234 36404250 5260 負(fù)偏差負(fù)偏差0.60.8 0.91 1.11.21.3 gb/t 709-2006 熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形

27、、重量及允許偏差 普通碳鋼負(fù)偏差負(fù)偏差按表10-10來選取。 壓力容器用鋼，根據(jù)gb 6654-1996 壓力壓力容器用鋼板的規(guī)定，負(fù)偏差全部為容器用鋼板的規(guī)定，負(fù)偏差全部為0.25 gb 713-2008 鍋爐和壓力容器用鋼板已取了gb 6654-1996 ，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力容器用鋼板采用gb/t 709-2006 規(guī)定的b類偏差，即負(fù)偏差全取0.3腐蝕裕量腐蝕裕量c c2 2應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不應(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)同介質(zhì)中的腐蝕速度和容器設(shè)計壽命確定。計壽命確定。塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計壽命一塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計壽命一般按般按2020年考慮，換熱器殼體、年考

28、慮，換熱器殼體、管箱及一般容器按管箱及一般容器按1010年考慮。年考慮。腐蝕速度腐蝕速度0.05mm0.05mma(a(包括大氣包括大氣腐蝕腐蝕) )時：時：碳素鋼和低合金鋼單面腐蝕碳素鋼和低合金鋼單面腐蝕c c2 21mm1mm，雙面腐蝕取，雙面腐蝕取c c2 22mm2mm， 當(dāng)腐蝕速度當(dāng)腐蝕速度0.05mm0.05mma a時，單時，單面腐蝕取面腐蝕取c c2 22mm2mm，雙面腐蝕取，雙面腐蝕取c c2 24mm4mm。不銹鋼取不銹鋼取c c2 20 0。v氫脆、堿脆、應(yīng)力腐蝕及晶間氫脆、堿脆、應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕等，增加腐蝕裕量不是有腐蝕等，增加腐蝕裕量不是有效辦法，而應(yīng)根據(jù)情況采用

29、有效辦法，而應(yīng)根據(jù)情況采用有效防腐措施。效防腐措施。 v工藝減薄量，可由制造單位依工藝減薄量，可由制造單位依據(jù)各自的加工工藝和加工能力據(jù)各自的加工工藝和加工能力自行選取，設(shè)計者在圖紙上注自行選取，設(shè)計者在圖紙上注明的厚度不包括加工減薄量。明的厚度不包括加工減薄量。七、最小壁厚七、最小壁厚設(shè)計壓力較低的容器計算厚度很設(shè)計壓力較低的容器計算厚度很薄。薄。大型容器剛度不足，不滿足運輸、大型容器剛度不足，不滿足運輸、安裝。安裝。限定最小厚度以滿足剛度和穩(wěn)定限定最小厚度以滿足剛度和穩(wěn)定性要求。性要求。 22cppdtids殼體加工成形后不包括腐蝕裕量殼體加工成形后不包括腐蝕裕量最小厚度最小厚度 minm

30、in：a. a. 碳素鋼和低合金鋼制容器不小碳素鋼和低合金鋼制容器不小于于3mm 3mm b b對高合金鋼制容器，不小于對高合金鋼制容器，不小于2mm2mm 八、壓力試驗八、壓力試驗為什麼要進(jìn)行壓力試驗?zāi)?？為什麼要進(jìn)行壓力試驗?zāi)兀恐圃旒庸み^程不完善，導(dǎo)致不安全，制造加工過程不完善，導(dǎo)致不安全，發(fā)生過大變形或滲漏。發(fā)生過大變形或滲漏。最常用的壓力試驗方法是液壓試驗。最常用的壓力試驗方法是液壓試驗。常溫水。也可用不會發(fā)生危險的其常溫水。也可用不會發(fā)生危險的其它液體它液體試驗時液體的溫度應(yīng)低于其閃點或試驗時液體的溫度應(yīng)低于其閃點或沸點。沸點。八、壓力試驗八、壓力試驗不適合作液壓試驗，不適合作液壓試驗

31、，如裝入貴重催化劑要求內(nèi)部烘干，如裝入貴重催化劑要求內(nèi)部烘干，或容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干，或容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干，或由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿液體的或由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿液體的容器以及容積很大的容器等，容器以及容積很大的容器等，可用氣壓試驗代替液壓試驗?？捎脷鈮涸囼灤嬉簤涸囼灐毫υ囼灥囊?guī)定情況如下表所對壓力試驗的規(guī)定情況如下表所示：示：試試驗驗類類型型試驗壓力試驗壓力強度條件強度條件說明說明 備注備注液液壓壓試試驗驗 (4-17) （4-19)立式容器臥置進(jìn)立式容器臥置進(jìn)行水壓試驗時，行水壓試驗時，試驗壓力應(yīng)取立試驗壓力應(yīng)取立置試驗壓力加液置試驗壓力加液柱靜壓力。柱靜壓力。壓力試驗時，

32、壓力試驗時，由于容器承由于容器承受的壓力受的壓力pt 高于設(shè)計壓高于設(shè)計壓力力p，故必，故必要時需進(jìn)行要時需進(jìn)行強度效核。強度效核。氣氣壓壓試試驗驗 (4-18） (4-20)pt -試驗壓力，試驗壓力， mpa； p -設(shè)計壓力，設(shè)計壓力， mpa；s s 一試驗溫度下的材料許用應(yīng)力，一試驗溫度下的材料許用應(yīng)力， mpa； s st 一設(shè)計溫度下的材料許用應(yīng)力，一設(shè)計溫度下的材料許用應(yīng)力， mpa v液壓試驗時水溫不能過低液壓試驗時水溫不能過低( (碳素鋼、碳素鋼、16mnr16mnr不低于不低于55，其它低合金鋼不，其它低合金鋼不低于低于15)15)，外殼應(yīng)保持干燥。，外殼應(yīng)保持干燥。v設(shè)

33、備充滿水后，待壁溫大致相等時，設(shè)備充滿水后，待壁溫大致相等時，緩慢升壓到規(guī)定試驗壓力，穩(wěn)壓緩慢升壓到規(guī)定試驗壓力，穩(wěn)壓30min30min，然后將壓力降低到設(shè)計壓力，然后將壓力降低到設(shè)計壓力，保持保持30min30min以檢查有無損壞，有無宏以檢查有無損壞，有無宏觀變形，有無泄漏及微量滲透。觀變形，有無泄漏及微量滲透。v水壓試驗后及時排水，用壓縮空氣水壓試驗后及時排水，用壓縮空氣及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干例題例題4-24-2：某化工廠欲設(shè)計一臺石油氣分離工程：某化工廠欲設(shè)計一臺石油氣分離工程中的乙烯精餾塔。工藝要求為塔體內(nèi)徑中的乙烯精餾塔。工藝要求為塔體內(nèi)

34、徑d di i=600mm=600mm；設(shè)計壓力設(shè)計壓力p p2.2mpa2.2mpa；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。解析：由于石油氣對鋼材腐蝕不大，溫度在解析：由于石油氣對鋼材腐蝕不大，溫度在- -2020以上，承受一定的壓力，故選用以上，承受一定的壓力，故選用16mnr16mnr。 根根據(jù)式據(jù)式(4-12)(4-12)式中式中p2.2mpa；di=600mm；s s170mpa =0.8(表表4-9)； c2=1.0 mm 得：得： 22cppdtidsmmd89. 50 . 12 . 28 . 017026002 . 2考慮鋼板厚度