A類(lèi)取證設(shè)計(jì)總結(jié)

1、A類(lèi)取證設(shè)計(jì)總結(jié)一基本概念11 壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的法規(guī)和規(guī)程：1）特種設(shè)備安全監(jiān)察條例（本文簡(jiǎn)稱(chēng)條例），是國(guó)務(wù)院2003年3月11日公布的條例，條例自2003年6月1日起施行。原鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例同時(shí)廢止。2）固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（本文簡(jiǎn)稱(chēng)固容規(guī)），此容規(guī)自2010年12月1日起正式實(shí)施。在安全監(jiān)察中，包括的七個(gè)環(huán)節(jié)是：設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、改造和修理。此規(guī)程與條例有不一致之處，應(yīng)按條例的內(nèi)容修改。3）TSG R1001-2008壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則自2008年4月30日起正式實(shí)施.12 標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)（規(guī)程）的關(guān)系：容規(guī)規(guī)定，壓力容器的設(shè)計(jì)、制造（組焊）、安

2、裝、使用、檢修、修理和改造，均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行本規(guī)程的規(guī)定；第5條規(guī)定：本規(guī)程是壓力容器質(zhì)量監(jiān)督和安全監(jiān)察的基本要求，有關(guān)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、部門(mén)規(guī)章、企事業(yè)單位規(guī)定等，如果與本規(guī)程的規(guī)定相抵觸時(shí)，應(yīng)以本規(guī)程為準(zhǔn)。GB150規(guī)定：容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收除必須符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，還應(yīng)遵守國(guó)家頒布的有關(guān)法令、法規(guī)和規(guī)章。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)（和規(guī)程）的規(guī)定執(zhí)行。13 壓力容器的含義（定義）：根據(jù)條例第八十八條中的規(guī)定，壓力容器用語(yǔ)的含義是：“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等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于2

3、.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)工作壓力大于或等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于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。14 壓力容器設(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TSG R2009-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程TSG R1001-2008壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：GB150-2011壓力容器JB4732-19955壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2005年確認(rèn)版）固定式壓力容器主要

4、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：GB151-1999管殼式換熱器GB12337-1998鋼制球形儲(chǔ)罐JB/T4731-2005鋼制臥式容器JB/T4710-2005鋼制塔式容器JB/T4734-2002鋁制焊接容器JB/T4745-2002鈦制焊接容器JB/T4755-2006銅制焊接容器固定式壓力容器設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：-114  容規(guī)規(guī)定承受什么范圍內(nèi)壓力的容器為高壓容器?容規(guī)規(guī)定壓力容器的設(shè)計(jì)壓力(p)在下列范圍的為高壓容器：10Mpa  P  MPa3-115 GBl50-98規(guī)定的多層高壓容器受內(nèi)壓圓筒壁厚計(jì)算公式是什么?該公式適合的最高設(shè)計(jì)壓力有何限制?  答：多層高壓

5、容器受內(nèi)壓圓筒壁厚設(shè)計(jì)公式如下：= 式中：Pc設(shè)計(jì)壓力，MPa；Di圓筒內(nèi)直徑，mm；焊縫系數(shù)；t設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，Mpa對(duì)于多層容器其t值按下式確定：t= tii+ t00    式中：i多層容器內(nèi)筒厚度，mm； 0層板的總厚度， n圓筒的名義厚度    t0設(shè)計(jì)溫度下多層容器內(nèi)筒材料的許用應(yīng)力    ti設(shè)汁溫度下層板材料的許用應(yīng)力，MPa；  i多層容器內(nèi)筒的焊縫系數(shù)。0層板層的焊縫系數(shù)。以上圓筒壁厚的計(jì)算公式適用于設(shè)計(jì)壓力Pc04t的范圍，D0Di15(D

6、o筒體外徑，·Di筒體內(nèi)徑。)3-116單層高壓容器筒體有哪幾種形式?答：?jiǎn)螌痈邏喝萜魍搀w有下列幾種形式：整體鍛造式、單層卷焊式、電渣重熔式。3117 單層卷焊式高壓容器的缺點(diǎn)是什么？單層卷焊式高壓容器有如下缺點(diǎn)：a單層高壓容器的筒體由厚板卷焊而成，厚板的性能遠(yuǎn)沒(méi)有薄板好，厚度方向性能差異大，在壓延方向和垂直方向上的延性和韌性都存在著相當(dāng)大的差值，板厚方向的性能更差。b由于板厚，金屬元素易產(chǎn)生偏析，夾雜物的含量、分布及其形狀均不均再加上熱處理時(shí)由于板太厚內(nèi)部和表面淬火效果不同，由此造成內(nèi)外材質(zhì)不均一，在進(jìn)行焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。c.厚板的轉(zhuǎn)變溫度較高，脆性破壞的可能性加大。3-118&

7、#160; 多層高壓容器尤其是多層包扎式容器對(duì)接深槽焊環(huán)縫常易出現(xiàn)的缺陷是什么？如何克服？答：多層環(huán)焊縫較容易出現(xiàn)的焊接缺陷是在多層交界處易產(chǎn)生咬邊或夾渣。為了克服此缺陷，可采用預(yù)先堆焊端面的方法。3-119  多層高壓容器在筒節(jié)上一般設(shè)有排氣孔，為什么?答：開(kāi)排氣孔的目的和作用如下：a環(huán)縫焊接時(shí)，層間氣體能自由逸出，有利于提高焊接質(zhì)量；b操作及升降溫時(shí)，夾層中氣體能自由膨脹，可減少間隙帶來(lái)的不良影響；c能起報(bào)警作用，一旦內(nèi)筒發(fā)生泄漏，泄漏物能較快排出設(shè)備外被人察覺(jué)并及時(shí)進(jìn)行處理；d.在有氫介質(zhì)的高壓容器中，如果氫擴(kuò)散在全筒體內(nèi)，就可通過(guò)排氣孔排放，防止氫的積聚。3-120壓力容器失

8、效形式有哪幾種?答：壓力容器因機(jī)械載荷或溫度載荷過(guò)高而喪失正常工作能力稱(chēng)為失效。其形式有三種：1強(qiáng)度失效：容器在載荷作用下發(fā)生過(guò)量塑性變形或破裂。2剛度失效：容器發(fā)生過(guò)量彈性變形，導(dǎo)致運(yùn)輸、安裝困難或喪失正常工作能力。  3穩(wěn)定失效：容器在載荷作用下形狀突然發(fā)生改變導(dǎo)致喪失工作能力。壓力容器的設(shè)計(jì)必須計(jì)及上述三種失效可能，予以全面考慮，以確保設(shè)備的正常使用。3-121  壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)法與分析設(shè)計(jì)法有何主要區(qū)別?   答：目前壓力容器的主要設(shè)計(jì)方法有常規(guī)設(shè)計(jì)法與分析設(shè)計(jì)法兩種。常規(guī)設(shè)計(jì)法，是以彈性失效為準(zhǔn)則，以薄膜應(yīng)力為基礎(chǔ)，來(lái)計(jì)算元件的厚度。限定最

9、大應(yīng)力不超過(guò)一定的許用值(通常為1倍許用應(yīng)力)。對(duì)容器中存在的較大的邊緣應(yīng)力等局部應(yīng)力以應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)等形式加以體現(xiàn)，并對(duì)計(jì)算局部應(yīng)力后的最大應(yīng)力取與薄膜應(yīng)力相同的強(qiáng)度許用值。GBl50中的內(nèi)壓圓筒、球殼的厚度即是針對(duì)元件中的薄膜應(yīng)力(一次總體薄膜應(yīng)力)，并控制在1倍許用應(yīng)力水平進(jìn)行計(jì)算的。而對(duì)橢圓，封頭、碟形封頭的厚度則是計(jì)及封頭與圓筒邊緣效應(yīng)的局部應(yīng)力，并將其與薄膜應(yīng)力疊加后的最大應(yīng)力控制在1倍許用應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算的。常規(guī)設(shè)計(jì)法方法簡(jiǎn)明，但不臻合理，且偏保守。分析設(shè)計(jì)法以塑性失效及彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，計(jì)及容器中的各種應(yīng)力，如總體薄膜應(yīng)力、邊緣應(yīng)力、峰值應(yīng)力，進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并對(duì)應(yīng)力加以分類(lèi)，按照

10、不同應(yīng)力引起的不同破壞形式，分別予以不同的強(qiáng)度限制條件，以此對(duì)元件的厚度進(jìn)行計(jì)算。按該法設(shè)計(jì)的容器更趨科學(xué)合理、安全可靠且可體現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。JB4732標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各種元件的厚度計(jì)算即是建立在應(yīng)力分析基礎(chǔ)上并采用第三強(qiáng)度理論。其中內(nèi)壓圓筒、球殼的計(jì)算公式形式上雖與GBl50的相應(yīng)公式相同，但其計(jì)算意義是完全不同的。 分析設(shè)計(jì)由于區(qū)別了各種性質(zhì)的應(yīng)力和作用，充分發(fā)揮材料的承載潛力，因此對(duì)材料和制造、檢驗(yàn)提出較高的技術(shù)要求。3-122        薄壁容器和厚壁容器如何劃分?其強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是什么?有何區(qū)別？答：容器的外徑

11、(D。)與其內(nèi)徑(Di)之比K=DoDi12時(shí)，稱(chēng)為薄壁容器。當(dāng)K>1.2時(shí)，為厚壁容器。薄壁容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是旋轉(zhuǎn)薄殼的無(wú)力矩理論，采用了直法線假定；由此計(jì)算的應(yīng)力都是沿壁厚均勻分布的薄膜應(yīng)力，且忽略了垂直于容器壁面的徑向應(yīng)力，是一種近似計(jì)算方法，但可控制在工程允許的誤差范圍內(nèi)。厚壁容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是由彈性力學(xué)應(yīng)力分析導(dǎo)出的拉美公式。由此計(jì)算的應(yīng)力為三向應(yīng)力。其中周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力沿壁厚為非線性分布，承受內(nèi)壓時(shí)，內(nèi)壁應(yīng)力的絕對(duì)值最大，外壁最小。但它們的軸向應(yīng)力還是沿壁厚均勻分布的。拉美公式展示的厚壁筒中的應(yīng)力較好地與實(shí)際情況相符合，反映了應(yīng)力的客觀分布規(guī)律。它既適用于厚壁容

12、器，也適用薄壁容器。內(nèi)壓作用下的容器，由薄膜理論計(jì)算的周向薄膜應(yīng)力較由拉美公式算出的內(nèi)壁最大周向應(yīng)力為低，其誤差隨K值增大而增加。當(dāng)K=15時(shí)，以?xún)?nèi)徑為基礎(chǔ)按薄膜理論計(jì)算的周向應(yīng)力較拉美公式計(jì)算的內(nèi)壁周向應(yīng)力低23。當(dāng)以中徑為基礎(chǔ)時(shí)，按薄膜理論計(jì)算的周向應(yīng)力則只比按拉美公式計(jì)算的內(nèi)壁周向應(yīng)力低38。對(duì)于一般壓力容器此誤差是在允許的范圍內(nèi)。為此GBl50中將內(nèi)壓圓筒的計(jì)算公式采用了以中徑為基礎(chǔ)的薄膜理論公式。其適用條件即為K15，此條件等同于Pc04t。3-123  受內(nèi)壓作用的圓筒與球殼，其薄膜應(yīng)力有何異同?答：相同點(diǎn)：兩者均產(chǎn)生兩向薄膜應(yīng)力，且各處一致。  &#

13、160; ·不同點(diǎn)：圓筒中的環(huán)向薄膜應(yīng)力為軸向應(yīng)力的兩倍。球殼中的兩向薄膜應(yīng)力相等其值等于等徑圓筒中的軸向應(yīng)力。為此在直徑和壓力相同的情況下，球殼所需壁厚僅為圓筒的一半。3-124  受內(nèi)壓作用的圓筒與錐殼，其薄膜應(yīng)力有何異同?錐殼的半頂角為什么不宜大于60°?答：相同點(diǎn)：它們的環(huán)向應(yīng)力均等于經(jīng)向(軸向)應(yīng)力的兩倍，且沿壁厚均布。不同點(diǎn)：圓筒中各應(yīng)力沿軸向(經(jīng)向)是均勻分布的，而錐殼中各應(yīng)力沿經(jīng)向是線性分布的。大端應(yīng)力最大，小端應(yīng)力最小。錐殼大端的應(yīng)力是與錐殼大端等徑的圓筒的相應(yīng)應(yīng)力的1cosa倍。其中a為半頂角，小于60°。為此lcosa>1，因

14、此錐殼大端的應(yīng)力大于等徑圓筒的應(yīng)力，且隨a增大而增大。錐殼半頂角小于60°時(shí)，殼中的應(yīng)力以薄膜應(yīng)力為主，錐殼以殼的形式承載，故可應(yīng)用薄膜理論進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)a>60°時(shí)，殼中的應(yīng)力變?yōu)橐詮澢鷳?yīng)力為主的狀態(tài)，使殼體薄膜理論不能相適應(yīng)，故a不宜大于60°，否則應(yīng)按圓平板進(jìn)行計(jì)算。    3-125  受內(nèi)壓作用的球殼、碟形殼、橢球殼中的薄膜應(yīng)力各有何特點(diǎn)?答：球殼中的薄膜應(yīng)力無(wú)論是經(jīng)向或是緯向(環(huán)向)其值相等，且為恒值，處處相同，均為拉應(yīng)力。碟形殼：因由中心較大半徑的球面部分和周邊較小半徑的環(huán)殼組成。其中心球面部分的應(yīng)力情況與

15、球殼相同。即有相同的雙向薄膜拉應(yīng)力，且沿球面部分為恒值。但在較小半徑的環(huán)殼(過(guò)渡區(qū))內(nèi)，其經(jīng)向應(yīng)力為拉應(yīng)力，而周向應(yīng)力為壓縮應(yīng)力。    橢球殼：僅在殼的頂點(diǎn)，其兩向薄膜應(yīng)力相等，且均為拉伸應(yīng)力。離開(kāi)頂點(diǎn)，無(wú)論是經(jīng)向拉應(yīng)力或周向(緯向)拉應(yīng)力均趨減小，但經(jīng)向應(yīng)力始終為拉伸應(yīng)力，至赤道部位，經(jīng)向應(yīng)力與等徑的圓筒中的軸向薄膜應(yīng)力相等。橢球殼中的周向(緯向)應(yīng)力，在接近殼中心的部位上為拉伸應(yīng)力，但隨著遠(yuǎn)離中心，應(yīng)力降低，且可能由拉伸應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，其變化情況隨橢球殼的長(zhǎng)短軸之比ab而異：當(dāng)ab<2時(shí)，橢球殼上的周向薄膜應(yīng)力始終為拉伸應(yīng)力，最小值發(fā)生于赤道部位。當(dāng)

16、ab=2時(shí)，赤道處的周向應(yīng)力正好等于零。當(dāng)a/b>2時(shí)，橢球殼周向產(chǎn)生壓縮薄膜應(yīng)力，且壓縮應(yīng)力隨ab增大而加大，最大周向壓縮應(yīng)力發(fā)生在赤道部位。a/b=2的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，發(fā)生于封頭頂點(diǎn)的最大拉伸薄膜應(yīng)力正好與發(fā)生在封頭底邊(赤道)的最大周向壓縮薄膜應(yīng)力數(shù)值相等。其值恰好與等徑圓筒中的環(huán)向薄膜應(yīng)力的絕對(duì)值相等。3-126  邊緣應(yīng)力有何特點(diǎn)?答：(1)自限性：邊緣應(yīng)力是由于為滿(mǎn)足相鄰元件的變形協(xié)調(diào)而產(chǎn)生，當(dāng)其應(yīng)力達(dá)到材料的屈服點(diǎn)時(shí)，由于材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使變形協(xié)調(diào)得到滿(mǎn)足。一旦變形得到滿(mǎn)足，則材料的塑性流動(dòng)也就自動(dòng)中止。為此其應(yīng)力和變形能自動(dòng)得到限制。(2)局部性： &

17、#160; 一般邊緣應(yīng)力中以經(jīng)向彎曲應(yīng)力為主，但其作用范圍不大，隨著離開(kāi)邊緣迅速下降。對(duì)圓筒來(lái)說(shuō)，在距邊緣25 處(其中：R圓筒半徑，8圓筒厚度)，邊緣變曲應(yīng)力即已降至最大應(yīng)力值的5。3-127  橢圓形封頭、碟形封頭為何均帶直邊段?答：是為避免封頭與圓筒的連接環(huán)焊縫與邊緣應(yīng)力作用區(qū)相重合。環(huán)焊縫中不僅可能存在焊接缺陷，而且不可避免在存在焊接殘余應(yīng)力，如再與邊緣應(yīng)力相重合，則對(duì)受力十分不利，為此封頭均設(shè)直邊段，以改善其受力狀況。3-128  何謂薄圓板?薄板應(yīng)力分析的理論基礎(chǔ)是什么?答：薄圓平板是指板的厚度與圓板直徑D的比值在下列范圍的圓平板：001<D<02。

18、薄平板在載荷作用下產(chǎn)生的撓度遠(yuǎn)小板厚，一般采用薄板彎曲的小撓度理論。3-129  受側(cè)向壓力作用的圓平板的應(yīng)力有什么特點(diǎn)?何以圓平板較等徑的凸形封頭要厚?答：圓平板應(yīng)力分布特點(diǎn)：a板內(nèi)環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力均為彎曲應(yīng)力，沿板厚呈線性分布。b應(yīng)力分布與周邊支承情況有關(guān)：當(dāng)板邊緣為簡(jiǎn)支時(shí)，最大應(yīng)力在中心，且該處的環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力相等。當(dāng)板邊緣為固支時(shí)，最大應(yīng)力在邊緣，應(yīng)力方向?yàn)閺较颍渲敌∮诤?jiǎn)支時(shí)的最大應(yīng)力。圓板中以彎曲應(yīng)力為主，凸形封頭以薄膜應(yīng)力為主，二者應(yīng)力狀況不同；圓板的最大應(yīng)力與圓板半徑和厚度之比的平方(R)2成正比。而凸形封頭作為薄殼，其薄膜應(yīng)力與(R)成正比，故就相同載荷和直徑

19、條件下，薄板中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力要比殼中的薄膜應(yīng)力大得多，則板厚也就較大。3-130  對(duì)厚平蓋何以要校核危險(xiǎn)環(huán)截面的組合應(yīng)力?答：平蓋的厚度計(jì)算公式是基于板中的最大彎曲應(yīng)力導(dǎo)出的。但對(duì)諸如雙錐密封的平蓋，除了承受螺栓法蘭力矩及壓力造成的彎曲應(yīng)力外，在平蓋的雙錐環(huán)位置的環(huán)槽截面上尚存在較大的剪切應(yīng)力。為此在按最大彎曲應(yīng)力算得平蓋厚度后，還應(yīng)對(duì)最大剪應(yīng)力部位的剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的當(dāng)量應(yīng)力加以校驗(yàn)。3-131  何謂容器的穩(wěn)定性和臨界壓力?內(nèi)壓容器是否存在穩(wěn)定問(wèn)題?答：容器在壓應(yīng)力作用下，形狀突然發(fā)生改變而產(chǎn)生癟塌的失效形式稱(chēng)為失去穩(wěn)定。其器壁受力由原先的薄膜應(yīng)力狀態(tài)突變?yōu)閺澢鷳?yīng)力狀

20、態(tài)。容器被壓癟時(shí)的最小外壓力稱(chēng)為臨界壓力。薄壁容器只要壁中存在壓縮應(yīng)力，就有失穩(wěn)的可能。外壓容器存在穩(wěn)定問(wèn)題，內(nèi)壓容器也可能存在穩(wěn)定問(wèn)題。承受內(nèi)壓的長(zhǎng)短軸之比為2的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，因其過(guò)渡區(qū)存在周向薄膜壓縮應(yīng)力，故也有穩(wěn)定的問(wèn)題，對(duì)封頭的最小有效厚度加以限制就是出于這一考慮。3-132容器失穩(wěn)有哪些類(lèi)型?其特點(diǎn)如何?答：容器失穩(wěn)分為周向失穩(wěn)和經(jīng)(軸)向失穩(wěn)兩種：周向失穩(wěn)是因容器周向壓縮薄膜應(yīng)力所引起。經(jīng)向失穩(wěn)是由容器軸向壓縮薄膜應(yīng)力所造成。容器周向失穩(wěn)時(shí)，其橫截面由圓形變成波形。容器經(jīng)向失穩(wěn)時(shí)，其橫截面仍為圓形，但其經(jīng)線由原直線變?yōu)椴ㄐ尉€。容器按照失穩(wěn)范圍大小，可分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。通常外壓

21、容器的壓癟屬于整體失穩(wěn)，而內(nèi)壓作用下的橢圓封頭的過(guò)渡區(qū)失穩(wěn)屬于局部失穩(wěn)。兩者之不同，是因壓應(yīng)力存在范圍不同所致。   3-133  何謂彈性失穩(wěn)和非彈性失穩(wěn)?用高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度鋼可否提高容器的彈性穩(wěn)定性?答：失穩(wěn)時(shí)，器壁中的薄膜壓縮應(yīng)力小于材料的比例極限，應(yīng)力與應(yīng)變符合虎克定律時(shí)，稱(chēng)為彈性失穩(wěn)。由于此時(shí)失穩(wěn)臨界壓力與材料的屈服限無(wú)關(guān)。僅與彈性模數(shù)E及泊松比有關(guān)。因各種鋼材的E及差別不大，故以高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度鋼對(duì)提高容器的彈性穩(wěn)定性幾乎無(wú)效。若失穩(wěn)時(shí)器壁中的壓縮應(yīng)力大于材料的比例極限，應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性關(guān)系數(shù)，則稱(chēng)非彈性失穩(wěn)。非彈性失穩(wěn)時(shí)的臨界壓力與材料屈服限有

22、關(guān)。此時(shí)用高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度鋼則可提高容器的穩(wěn)定性。3-134  外壓長(zhǎng)圓筒與短圓筒有何區(qū)別?在外壓圓筒設(shè)計(jì)中何以廣泛采用加強(qiáng)圈?答：計(jì)算長(zhǎng)度大于臨界長(zhǎng)度的圓筒為長(zhǎng)圓筒。長(zhǎng)圓筒的兩端邊界或封頭對(duì)其中間部分起不到加強(qiáng)支撐作用，其臨界壓力與筒體長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，圓筒失穩(wěn)時(shí)，橫截面由圓形變成波形，波數(shù)等于2。計(jì)算長(zhǎng)度小于臨界長(zhǎng)度的圓筒為短圓筒。短圓筒兩端邊界或封頭對(duì)其中間部分可起加強(qiáng)支撐作用，其臨界壓力與筒體長(zhǎng)度成反比。失穩(wěn)時(shí)，圓筒橫截面呈波形，波形數(shù)大于3。相同直徑和壁厚的長(zhǎng)圓筒與短圓筒，后者的臨界壓力高于前者。即將長(zhǎng)圓筒變成短圓筒可提高其臨界壓力。外壓圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈，即是為了變長(zhǎng)圓筒為短圓筒

23、或縮短圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度，目的均為提高圓筒的穩(wěn)定性。該法較直接增加圓筒厚度節(jié)省材料，約可減輕重量13。對(duì)不銹鋼圓筒，通過(guò)在外部設(shè)置碳鋼加強(qiáng)圈則更為經(jīng)濟(jì)。此外，加強(qiáng)圈尚可減少大直徑薄壁容器的形狀缺陷的影響，提高結(jié)構(gòu)的可靠性。3-135  何以外壓凸形封頭均按外壓球殼進(jìn)行穩(wěn)定設(shè)計(jì)?答：橢圓封頭等在內(nèi)壓作用下有“趨圓現(xiàn)象”，在外壓作用下有“趨扁現(xiàn)象”，使封頭過(guò)渡區(qū)產(chǎn)生周向拉伸薄膜應(yīng)力，而不存在失穩(wěn)問(wèn)題，但在其“球面部分”則存在壓縮薄膜應(yīng)力，如同外壓球殼，故須以球殼進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。對(duì)橢圓封頭則須計(jì)算其“球面部分”的當(dāng)量球殼半徑。3-136  法蘭聯(lián)接的合理設(shè)計(jì)中，對(duì)墊片載荷有什么要求?答

24、：為使法蘭承受盡可能小的法蘭力矩，在墊片設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能控制較小的墊片載荷。為此要求：由墊片在預(yù)緊時(shí)的壓緊載荷Fa所確定的螺栓載荷Wa與由墊片在操作時(shí)的壓緊載荷Fp所確定的螺栓載荷Wp相接近。即：Wa=Wp。3-137  法蘭聯(lián)接的合理設(shè)計(jì)中，對(duì)螺栓中心圓直徑的確定有什么要求?答：為使法蘭承受盡可能小的法蘭力矩，在螺栓設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能控制較小的螺栓中心圓直徑，為此要求由法蘭徑向結(jié)構(gòu)要求所確定的螺栓中心圓直徑與由法蘭環(huán)向結(jié)構(gòu)要求所確定的螺栓中心圓直徑相接近。即：Db徑Db環(huán)。3-138  法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，為獲得盡可能緊湊的法蘭設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)法蘭的應(yīng)力有什么要求?   

25、;答：應(yīng)使法蘭的三個(gè)應(yīng)力盡量與相應(yīng)的許用應(yīng)力相接近。即：H15tfR2tf-HT2tf-H目的使法蘭應(yīng)力趨滿(mǎn)應(yīng)力狀態(tài)，則可最充分的發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能。3-139  增加法蘭環(huán)的厚度對(duì)法蘭的應(yīng)力是何影響?法蘭是由組成法蘭的三部分：法蘭環(huán)、錐頸和圓筒共同承載的。三者的承載比例與它們的旋轉(zhuǎn)剛度成正比，即剛度大者、承載比例大。增加法蘭厚度，使法蘭環(huán)的旋轉(zhuǎn)剛度得到提高，為此其承載比例加大，則法蘭錐頸和圓筒部分的承載減小。具體地說(shuō)，就是錐頸作用于法蘭環(huán)的邊界力矩和邊界力將減小。由此使法蘭環(huán)的徑向應(yīng)力大大下降。錐頸上的軸向彎曲應(yīng)力下降。法蘭環(huán)的環(huán)向應(yīng)力一般可下降，但當(dāng)法蘭環(huán)的剛度與錐頸剛度相當(dāng)時(shí)，

26、也可能出現(xiàn)環(huán)向應(yīng)力有所升高。(詳見(jiàn)第六章6-5-5)3-140  增加法蘭錐頸厚度對(duì)法蘭的應(yīng)力是何影響?答：增大法蘭錐頸尺寸，使錐頸的旋轉(zhuǎn)剛度增加，則錐頸的承載比例加大，為此錐頸作用于法蘭環(huán)的邊界力和邊界力矩增大。故法蘭環(huán)的徑向應(yīng)力會(huì)增大，法蘭環(huán)向應(yīng)力減小，錐頸的軸向彎曲應(yīng)力由于錐頸厚度增加，其抗彎矩成兩次方增大而減小。(詳見(jiàn)第六章6-5-5)3-141  內(nèi)外壓圓筒的制造圓度何以不同? 答：內(nèi)壓圓筒在壓力作用下，其橫截面形狀將由非正圓趨于正圓。圓筒初始的不圓度對(duì)其承載影響較小。    外壓圓筒在壓力作用下，初始不圓度直接影響其穩(wěn)定性。外壓圓筒

27、設(shè)計(jì)中和穩(wěn)定安全系數(shù)與圓筒的初始不圓度有關(guān)?故外壓圓筒的不圓度要求高于內(nèi)壓圓筒。    3-142  GBI50中規(guī)定相鄰?fù)补?jié)的A類(lèi)焊縫中心線間距應(yīng)不小子3倍殼體厚度且不小于100mm的出發(fā)點(diǎn)是什么?是為了避免相鄰?fù)搀w焊縫的熱影響區(qū)互相重疊對(duì)材料帶來(lái)的不良影響。3-143  GBl50規(guī)定相鄰殼體的厚度差超過(guò)一定數(shù)值后應(yīng)以1：3的斜度削薄較厚板的邊緣是出于什么考慮? 答：是為了使結(jié)構(gòu)過(guò)渡平緩，·以減小壓力作用下由邊界效應(yīng)引起的局部應(yīng)力。3-144  長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭的直邊段與對(duì)接圓筒的厚度相差較大時(shí)，是否應(yīng)按GBl50規(guī)定削薄直

28、邊段?答：不可簡(jiǎn)單按GBl50要求削薄直邊段。法蘭直邊段的受力不同于一般圓筒。它既受內(nèi)壓的作用，又受法蘭力矩的作用，且由法蘭力矩引起的軸向彎曲應(yīng)力大大超過(guò)由內(nèi)壓引進(jìn)的軸向應(yīng)力(薄膜應(yīng)力)。對(duì)法蘭直邊段的削薄應(yīng)遵循削薄后確保薄端(即與較薄圓筒連接的一端)的軸向彎曲應(yīng)力不超過(guò)許用值(1.5f)的要求進(jìn)行。具體作法是將削薄的直邊段視作錐頸，并將其f控制在等于1，計(jì)算確定直邊段的最小長(zhǎng)度后方能進(jìn)行削薄。3-145  為何必須加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)頸法蘭與圓筒的連接環(huán)縫的檢測(cè)?答：長(zhǎng)頸法蘭直邊段與對(duì)接圓筒的環(huán)焊縫不僅承受著圓筒中由內(nèi)壓引起的軸向薄膜應(yīng)力，而且還承受由法蘭力矩引起的軸向彎曲應(yīng)力。長(zhǎng)頸法蘭的最大

29、應(yīng)力通常發(fā)生于錐頸小端，即直邊段與法蘭錐頸的連接部位。其軸向彎曲應(yīng)力已達(dá)到1.5ft此軸向彎曲應(yīng)力雖沿直邊段可有所衰減，然而由于法蘭直邊段極短，故在直邊段端部的軸向彎曲應(yīng)力仍接近于1.5ft 加上由壓力引起的軸向薄膜應(yīng)力一0.5ft ，則該截面處的軸向總應(yīng)力可接近2ft達(dá)到對(duì)接圓筒中的軸向薄膜應(yīng)力的4倍。為此必須加強(qiáng)對(duì)該連接環(huán)縫的認(rèn)識(shí)，將長(zhǎng)頸法蘭與圓筒的連接環(huán)焊縫與通常圓筒的環(huán)焊縫相區(qū)別。由于法蘭設(shè)計(jì)中，對(duì)軸向彎曲應(yīng)力是按許用值1.5ft進(jìn)行控制的，其中不計(jì)焊縫系數(shù)，即認(rèn)為焊縫系數(shù)等于1。為此必須對(duì)上述環(huán)焊縫系數(shù)等于1的要求進(jìn)行100的檢測(cè)。3-146  GB3531與GB6654對(duì)

30、16MnDR和16MnR在化學(xué)成分，低溫沖擊試驗(yàn)和超聲檢測(cè)方面的要求有何差別?答：差別如下：a16MnDR對(duì)S、P含量和殘余元素含量要求比16MnR嚴(yán)格。b.16MnDR的最低沖擊試驗(yàn)溫度為40，而16MnR為-20。c16MnDR的夏比(V型缺口)低溫沖擊功值不小于24J，而16MnR的低溫試驗(yàn)要求根據(jù)協(xié)議沖擊功不小于24J。此外，16MnDR可根據(jù)需方要求，保證低溫沖擊功不小于27J。    d. 16MnDR鋼板厚度大于20mm時(shí)，規(guī)定作超聲檢測(cè)。厚度不大于20mm時(shí)，超聲檢測(cè)為協(xié)議項(xiàng)目,16MnR鋼板的超聲檢測(cè)不論厚度，均為協(xié)議項(xiàng)目。3-147 

31、 壓力容器用大型鍛件的質(zhì)量可能存在哪些主要問(wèn)題? 答：大型鍛件生產(chǎn)工藝復(fù)雜，須經(jīng)過(guò)冶煉，鑄錠、鍛造、鍛后熱處理以及機(jī)加工和最終熱處理等工序。因鍛件大，易產(chǎn)生較大程度的偏析，存在縱向與橫向、表面與心部的性能差別，并且有高的白點(diǎn)敏感性和回火脆性等問(wèn)題。3-148  不同強(qiáng)度級(jí)別的低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼之間的異種鋼焊接，以及珠光體耐熱鋼與低碳鋼、碳錳鋼(如16Mn)之間的異種鋼焊接，選擇焊條的原則是什么?答：一般有以下原則：    a不同強(qiáng)度級(jí)別的低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼之間的異種鋼焊接，要求焊接接頭的強(qiáng)度不應(yīng)低于強(qiáng)度較低一側(cè)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度下限值，而接頭的

32、塑性、韌性應(yīng)不低于強(qiáng)度較高而塑性、韌性較差一側(cè)的母材；    b珠光體耐熱鋼與低碳鋼、碳錳鋼(如16Mn)之間的異種鋼焊接，一般采用中間合金成分的低氫堿性焊條，并根據(jù)其中焊接性能較差的一側(cè)材料確定預(yù)熱溫度。3-149  奧氏體鋼之間的焊接材料選擇的原則是什么?    答：原則如下： 應(yīng)保持熔敷金屬的Cr、Ni、Mo或Cu等主要合金元素的含量不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值；對(duì)于防止晶間腐蝕要求的焊接接頭，應(yīng)采用熔敷金屬中含有穩(wěn)定化元素Nb、(氬弧焊時(shí)，可含T1)，或保證熔敷金屬含C004的焊接材料。3-150 

33、 碳對(duì)鋼的焊接性能有何影響?其他合金元素又有何影響?答：鋼材焊接時(shí)，焊縫熱影響區(qū)被加熱到Ac3以上，快速冷卻后會(huì)被淬硬。鋼材含碳量愈高，熱影響區(qū)的硬化與脆化傾向愈大，在焊接應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂紋。鋼的化學(xué)成分對(duì)鋼淬硬性的影響通常折算成碳當(dāng)量。一般認(rèn)為鋼可焊性好壞的臨界碳當(dāng)量為045。焊接時(shí)，焊縫區(qū)域由于高溫作用會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大，從而增加焊后開(kāi)裂的傾向；鋼中加入細(xì)化晶粒和阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素，如Mo、Tl、V、且以A1脫氧時(shí)，有利于改善焊接性能，而C、Ni、Mn則會(huì)增加開(kāi)裂的危險(xiǎn)。3-151  GBl50規(guī)定的碳素鋼和低合金鋼低溫壓力容器的溫度界限是多少？依據(jù)是什么?答：GBl50規(guī)定：碳

34、素鋼和低合金鋼制的壓力容器當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于或等于20時(shí)為低溫壓力容器。把低溫壓力容器的溫度界定在20，主要是根據(jù)我國(guó)多年的使用經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐表明：設(shè)計(jì)溫度大于20的壓力容器按一般常溫容器進(jìn)行選材、設(shè)計(jì)、制造是具有足夠安全性的，是成熟可靠的。3-152  受環(huán)境低溫影響的壓力容器的設(shè)計(jì)溫度如何確定? 答：所謂受環(huán)境低溫影響的壓力容器是指在寒冷地區(qū)露天安放或放置于無(wú)采暖廠房?jī)?nèi)的壓力容器。此時(shí)計(jì)及環(huán)境溫度對(duì)容器壁溫的影響應(yīng)考慮容器的正常運(yùn)行狀態(tài)；而不依據(jù)事故狀態(tài)(事故停車(chē)特設(shè)的容器除外)的意外降溫或停車(chē)后的自然降溫來(lái)確定設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)容器設(shè)計(jì)溫度受環(huán)境溫度控制時(shí)，其設(shè)計(jì)溫度按以下原則確定

35、：a盛裝壓縮氣體且無(wú)保溫措施的儲(chǔ)存容器，設(shè)計(jì)溫度取最低環(huán)境溫度減3。最低環(huán)境溫度是指容器使用地區(qū)歷年來(lái)各月中“月平均最低氣溫”的最低值?！霸缕骄畹蜌鉁亍毕蛋串?dāng)月各天的最低氣溫相加后除以當(dāng)月的天數(shù)。  b盛裝液體且其體積占容器容積14以上的無(wú)保溫儲(chǔ)存容器，設(shè)計(jì)溫度取最低環(huán)境溫度。c有保溫或物料經(jīng)常處于流動(dòng)狀態(tài)的容器，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)根據(jù)物料的溫度流量、容器體積及散熱情況等綜合考慮其壁溫，通過(guò)分析計(jì)算或參考實(shí)例確定。3-153低溫壓力容器焊接材料的選擇原則是什么?答：低溫壓力容器用焊接材料，應(yīng)選用與母材化學(xué)成分和機(jī)械性能相同或接近的材料。受壓元件或非受壓元件與受壓元件間的焊接材料當(dāng)采用手工電

36、弧焊時(shí)，焊條宜選用低氫堿性焊條。當(dāng)采用埋弧焊時(shí)應(yīng)選用堿性或中性焊劑。鐵素體鋼的焊接，一般應(yīng)選用鐵素體型焊接材料(9Ni鋼除外)。焊接接頭的低溫沖擊試驗(yàn)溫度，以及焊縫金屬，熔合線、熱影響區(qū)的低溫沖擊功的要求，均應(yīng)與母材相同。  鐵素體鋼之間的異種鋼焊接，焊接材料一般應(yīng)按韌性要求較高側(cè)的母材選用，而且焊接接頭抗拉強(qiáng)度不低于兩側(cè)母材中最低抗拉強(qiáng)度的較小值。鐵素體鋼與奧氏體鋼之間的焊接，應(yīng)使焊接接頭的抗拉強(qiáng)度不低于兩側(cè)母材的最低抗拉強(qiáng)度的較小值，且鐵素體鋼側(cè)熔合線和熱影響區(qū)的沖擊功應(yīng)與鐵素體鋼母材相同。3-154  何謂未焊透和咬邊?各有何危害?答：母材之間、母材與焊縫金屬及多層焊

37、層間未被熔化，留有可見(jiàn)的空間或夾渣稱(chēng)為未焊透。此種缺陷按產(chǎn)生的部位及形成的原因，可分為根部未焊透、坡口部未熔合和層間末熔合三種。其產(chǎn)生的原因：焊接電流太?。缓附铀俣忍?；焊條施焊角度不當(dāng)或電弧發(fā)生偏吹；坡口角度或間隙太小；焊接散熱太快；氧化物和熔渣阻礙了金屬間充分的熔合。咬邊是減少基本金屬截面積的種缺陷，使承載截面減少。壓力容器受壓元件不允許存有未焊透的結(jié)構(gòu)。未焊透和咬邊破壞了焊接的連續(xù)性，降低了焊接接頭的力學(xué)性能，引起應(yīng)力集中。當(dāng)缺陷超標(biāo)時(shí)，影響承載截面積，危及安全。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度大于540MPa的鋼材及Cr-Mo低合金鋼制的壓力容器、奧氏體不銹鋼制壓力容器、低溫壓力容器、球形壓力容器及焊縫

38、系數(shù)為1的壓力容器，其焊縫表面不得有咬邊。其他容器焊縫表面的咬邊深度不得大于05mm，咬邊邊連續(xù)長(zhǎng)度不得大于lOOmm。焊縫兩側(cè)咬邊的總長(zhǎng)不得超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的10。3-155  何謂延遲裂紋?如何防止?延遲裂紋是冷裂紋的一種常見(jiàn)缺陷，它不在焊后立即產(chǎn)生，而是在焊后延遲幾小時(shí)、幾天或更長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn)，故稱(chēng)延遲裂紋。有延遲裂紋傾向的b>540Mpa和Cr-Mo鋼制容器，應(yīng)在焊后最少24小時(shí)后才能進(jìn)行檢查。防止延遲裂紋可采用焊后加熱的辦法。3-156  何謂熱裂紋?產(chǎn)生的主要原因是什么?答：焊接過(guò)程中奉300以上高溫下產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為熱裂紋。熱裂紋是一般在稍低于凝固溫度下產(chǎn)生的

39、凝固裂紋，也有少數(shù)是在凝固溫度區(qū)發(fā)生。熱裂紋的產(chǎn)生原因是焊接拉應(yīng)力作用到晶界上的低熔共晶體所造成的，焊接應(yīng)力是產(chǎn)生裂紋的外因，低熔共晶體是產(chǎn)生裂紋的內(nèi)部條件。焊縫中偏高的S 、P是其與Fe形成低熔點(diǎn)共晶體的主要因素。在壓力容器焊接中，降低線能量或采用多層焊是防止熱裂紋的一重有有效的方法。3-157什么是焊后消氫處理?答：焊接過(guò)程中，來(lái)自焊條、焊劑和空氣濕氣中的氫氣，在高溫下被分解成原子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，焊縫冷卻時(shí)，氫在鋼中的溶解度急劇下降，由于焊縫冷卻很快，氫來(lái)不及逸出，留在焊縫金屬中，過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)在焊縫或熔合線聚集。聚集到一定程度，在焊接應(yīng)力的作用下，導(dǎo)致焊縫或熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，即延遲裂紋。因此要求焊條先預(yù)熱，焊后對(duì)焊縫后熱至200、，后熱時(shí)間正常為16小時(shí)，這樣可