淺談壓力容器設計

1、D級壓力容器設計簡介級壓力容器設計簡介2013.11.5提綱提綱1 1、壓力、壓力容器的定義容器的定義 壓力作用下盛裝介質(zhì)的密閉容器。2 2、壓力、壓力容器的典型結(jié)構容器的典型結(jié)構 一般的壓力容器至少由筒體（件9），封頭（件4），接管，管法蘭（件1），支座（件2）組成。 上圖中還有人孔（件7），補強圈（件6），壓力表（件10），安全閥（件11）液位計（件12）等。3 3、壓力容器的主要構件、壓力容器的主要構件1 1）筒體）筒體 形狀以圓柱形或球形為主，D級壓力容器設計多為圓柱形。 結(jié)構分單層和組合式兩大類，D級壓力容器設計多為單層結(jié)構。 壓力容器筒體一般以內(nèi)徑做為標準系列標準系列，例如DN10

2、00。直徑小于直徑小于DN500DN500的容的容器一般選用無縫鋼管做筒體器一般選用無縫鋼管做筒體，這時以外徑做為標準系列，例如DN426。筒壁結(jié)構分以下幾種： 扁平鋼帶傾角錯繞式槽形繞帶繞帶式繞板式熱套式整體多層包扎式多層包扎式組合式無縫鋼管式鍛焊式整體鍛造式單層卷焊式單層式圓筒結(jié)構形式2 2）封頭）封頭 壓力容器封頭有半球形、橢圓形、碟形、錐形和平封頭。 一般設計以選用標準橢圓形封頭最為普遍。受力最好最常用 以上是GB/T25198-2010 壓力容器封頭中包含的標準封頭，GB150.3-2011壓力容器 第三部分 設計中還列有平蓋、偏心錐殼等封頭形式。 從受力受力來說，最好到最差的排序排

3、序是半球形、橢圓形、碟形、錐形和平封頭。 D級壓力容器設計最常用的是標準橢圓形封頭。3 3）接管）接管 為滿足工藝、制造和檢驗的要求，壓力容器上需要開設物料進、出口，人、手孔，測壓、測溫儀表口，安全閥、爆破片接口，液位計接口等等，這些開孔一般都要焊接不同規(guī)格的接管。 一般接管，根據(jù)工藝需要工藝需要按標準鋼管系列確定其規(guī)格尺寸，最好選用常用的壁厚規(guī)格，例如DN100的碳鋼管，選用1084。人、手孔按零部件標準選用合適的規(guī)格，人孔最小DN400，手孔最小DN150。 接管與殼體（筒體、封頭）的連接一般有插入式、嵌入式和安放式三種形式： 插入式插入式 嵌入式嵌入式 安放式安放式4 4）法蘭）法蘭 分

4、設備法蘭和管法蘭。 從密封面的寬度分窄面法蘭和寬面法蘭。 從整體性程度分松式法蘭、整體法蘭和任意式法蘭。窄面法蘭窄面法蘭寬面法蘭寬面法蘭松式法蘭松式法蘭整體法蘭整體法蘭任意式法蘭任意式法蘭5 5）支座）支座 支座用于把壓力容器支承和固定在基礎上。用于圓筒形容器的支座分為立式容器支座和臥式容器支座。立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳座和裙式支座。臥式容器支座稱為鞍式支座。 標準腿式支座又分為角鋼形、鋼管形和H鋼形。 支承式支座分為板式和鋼管式。 腿式腿式支承式支承式耳式耳式鞍式鞍式6）密封裝置）密封裝置 壓力容器無論承受內(nèi)壓還是真空載荷，只要存在可拆卸的連接面，就需要密封裝置。常用的有靜密

5、封和動密封。 設備法蘭之間、接管法蘭之間及螺紋密封都是靜密封。 帶有攪拌裝置的軸封，一般用填料密封，或機械密封，屬動密封。填料密封填料密封機械密封機械密封7 7）安全附件）安全附件 壓力容器的安全附件包括：（1 1）安全閥，）安全閥，儲存容器、反應容器一般要求設置安全閥，分汽缸、換熱器等可在系統(tǒng)管路中設置。（2 2）爆破片裝置，）爆破片裝置，在壓力有可能迅速升高的情況，或介質(zhì)粘稠度較高的情況下要選用爆破片做為安全泄放裝置。（3 3）緊急切斷裝置，）緊急切斷裝置，如遇突發(fā)事故，可以緊急切斷壓力或其他危險來源。（4 4）安全聯(lián)鎖裝置，）安全聯(lián)鎖裝置，主要用于快開門結(jié)構。（5 5）壓力表壓力表，一般

6、壓力容器上都裝設，有現(xiàn)場表，也有遠傳表。（6 6）液位計，）液位計，有現(xiàn)場液位計，也有遠傳測液位裝置。（7 7）測溫儀表，）測溫儀表，同樣也有現(xiàn)場和遠傳測溫儀表裝置。8 8）其他零部件）其他零部件（1）吊耳；（2）人、手孔；（3）補強圈；（4）視鏡；（5）換熱器中的管板、換熱管和膨脹節(jié)等；（6）攪拌容器中的攪拌器等。4 4、壓力容器的壓力等級、品種和類別的劃分、壓力容器的壓力等級、品種和類別的劃分1 1）按設計壓力）按設計壓力P P劃分為劃分為四個壓力等級四個壓力等級：（1）低壓低壓（代號L），0.1MPaP1.6MPa；（2）中壓中壓（代號M），1.6MPaP10MPa；（3）高壓高壓（代號

7、H），10MPaP100MPa；（4）超高壓超高壓（代號U），100MPaP。2 2）按工藝作用劃分為）按工藝作用劃分為四個品種四個品種：（1）反應反應壓力容器（代號R），用于介質(zhì)的物理、化學反應，例如反應釜、合成 塔等；（2）換熱換熱壓力容器（代號E），用于介質(zhì)的熱交換，例如加熱器、冷凝器、蒸發(fā) 器等；（3）分離分離壓力容器（代號S），用于完成介質(zhì)的壓力平衡緩沖和氣體凈化分離， 例如分離器、過濾器、干燥塔、分汽缸等；（4）儲存儲存壓力容器（代號C，球罐代號B），用于儲存氣體、液體和液化氣體， 例如儲罐、緩沖罐等。3 3）按設計）按設計、制造和檢驗管理體系即、制造和檢驗管理體系即固容規(guī)固容規(guī)劃

8、分為劃分為、類類 首先判斷介質(zhì)的分組，第一組按圖A-1查定，第二組按圖A-2查定。 第一組介質(zhì)：極度、高度危害化學介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。 第二組介質(zhì)，除第一組外的介質(zhì)。 壓力容器的類別越高，其設計、制造和檢驗的要求也越高，從選材、焊接、無損檢測比例、消除應力熱處理等方面要求都要提高。5 5、GB150.1GB150.14-20114-2011壓力容器壓力容器和和固容規(guī)固容規(guī)的管轄范圍的管轄范圍1 1）GB150GB150管轄范圍：管轄范圍： 0.1MPaP 35MPa，真空度0.02MPa，內(nèi)直徑150mm的壓力容器（GB150規(guī)定不適用的除外）。2 2）固容規(guī)固容規(guī)管轄范圍：管轄范圍：（

9、1）工作壓力0.1MPa；（2）工作壓力容積2.5 MPaL；（3）介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度其標準沸點的液體。 以上3條同時具備，才歸固容規(guī)管理，即需特檢所監(jiān)檢。注意！注意！判斷壓力容器是否歸固容規(guī)管轄，用工作壓力工作壓力，進了固容規(guī)的門 檻后，劃類用設計壓力設計壓力。 !不歸固容規(guī)管轄的也是壓力容器，也按GB150設計，只是不需報檢。6 6、壓力容器設計許可級別、壓力容器設計許可級別 TSG R1001-2008壓力容器壓力管道設計許可規(guī)則中對壓力容器劃分為：1）A級級（1）A1級，指超高壓容器、高壓容器（注明單層、多層）；（2）A2級，指第類低、中壓容器；（3）A3級，指球形儲罐

10、；（4）A4級，指非金屬壓力容器。2）C級級（1）C1級，指鐵路罐車；（2）C2級，指汽車罐車、長管拖車；（3）C3級，指罐式集裝箱。3）D級級（1）D1級，指第類壓力容器；（2）D2級，指第類壓力容器。4）SAD級級 指壓力容器分析設計。 D級壓力容器設計許可證，由省級主管部門評審頒發(fā)。 A、C、SAD級壓力容器設計許可證，由國家級主管部門評審頒發(fā)。 設計許可證的有效期均為四年。7 7、壓力容器設計的幾個基本概念、壓力容器設計的幾個基本概念1 1）厚度）厚度（1）計算厚度：由強度計算公式計算出的厚度。（2）設計厚度：計算厚度+腐蝕裕量C2。（3）名義厚度：設計厚度+材料厚度負偏差C1，再向上

11、圓整到材料標準規(guī)格的厚度，即圖樣上標注的厚度。（4）有效厚度：名義厚度-（腐蝕裕量C2+材料負偏差C1）。開孔補強、支撐局部強度校核、外壓剛度校核和計算最大允許工作壓力等會用到。（5）最小成形厚度：加工成形后的受壓元件，保證設計要求的最小厚度。圖樣上的封頭要求標注最小成形厚度，目的是節(jié)省材料。2 2）壓力容器焊接接頭的分類）壓力容器焊接接頭的分類 壓力容器受壓元件之間的焊接接頭分A、B、C、D四類，非受壓元件與受壓元件之間的焊接接頭為E類。3 3）焊接接頭系數(shù)）焊接接頭系數(shù) 焊接接頭系數(shù)表示焊縫金屬與母材強度的比值，反映容器強度受焊縫缺陷削弱的程度。 應根據(jù)對接接頭的焊縫形式及無損檢測的長度比

12、例確定。 圖樣上技術特性表中的焊接接頭系數(shù)，不注明的話是指A類焊接接頭系數(shù)。厚度計算公式中的焊接接頭系數(shù)都是A類焊接接頭系數(shù)。4 4）腐蝕裕量）腐蝕裕量C2C2 為防止壓力容器由于腐蝕、機械磨損導致厚度削弱，增加的厚度裕量。（1）對于均勻腐蝕或磨損的元件，C2=腐蝕速率設計使用年限；（2）不同的部件可取不同的C2，例如：只有下封頭帶夾套的容器內(nèi)筒的上封頭的C2只考慮單面腐蝕，下封頭要考慮雙面腐蝕；攪拌容器的介質(zhì)如果有磨蝕性，下封頭的C2可比上封頭的取值大些；（3）介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水時，碳鋼取C21mm；（4）對不銹鋼、有襯層的容器一般取C20。5 5）鋼板負偏差）鋼板負偏差C1C1 鋼

13、板負偏差是設計時考慮壁厚附加量之一，其值按相應的鋼材標準選取。GB/T709-2006熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差中的鋼材厚度偏差分為N、A、B、C四類：N N類類：同一厚度，允許的正、負偏差值相等；A類：同一厚度，允許的正、負偏差不相等；B類：不同厚度，允許的正偏差值不同，所有厚度允許的負偏差都為0.3mm；C類：不允許負偏差，不同的厚度允許的正偏差不同。 GB 713-2008GB 713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板規(guī)定厚度偏差B B類類，即-0.3mm，常用鋼號Q245R、Q345R等。 GB/T 3274-2007GB/T 3274-2007碳素結(jié)構鋼和低合金結(jié)構鋼熱軋

14、厚鋼板及鋼帶規(guī)定可按以上四種類供貨，但如果供貨合同未注明，則按N N類類供貨。所以選用Q235系列鋼板時按下表取C1值： 6 6）壓力）壓力（1 1）工作壓力：）工作壓力：在正常工作情況下，容器頂部可能達到的最高壓力。有時亦稱操作壓力。 （2 2）設計壓力）設計壓力：設定的容器頂部最高壓力，與相應的設計溫度一起作為該容器的基本設計條件，其值不低于工作壓力。 一臺壓力容器或一個獨立的壓力腔室，在某一操作工況設計條件下，具有唯一的設計壓力值。 設計壓力的確定，可參照HG/ T 20580-2011鋼制化工容器設計基礎規(guī)定中的表4.0.1：常用（3 3）計算壓力）計算壓力PcPc：用于確定元件厚度的

15、壓力，包括液柱靜壓力等附加載荷。液柱靜壓力小于5%設計壓力時可不計入計算壓力。多腔壓力容器工作壓力不同時要考慮最大壓力差做為計算壓力。（4 4）試驗壓力）試驗壓力P PT T：在進行壓力試驗時容器頂部的壓力。（5 5）最大允許工作壓力）最大允許工作壓力 MAWPMAWP：在指定的相應溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓力。該壓力是根據(jù)容器各受壓元件的有效厚度，考慮了該元件承受的所有載荷而計算得到的，且取最小值。 最大允許工作壓力的作用是設定容器超壓限度的起始壓力，充分利用容器的圓整厚度，盡量拉大工作壓力與泄放壓力的壓力差，使壓力容器工作更為平穩(wěn)。 當壓力容器的設計文件沒有給出最大允許工作壓力時，

16、則可以認為該容器的設計壓力即是最大允許工作壓力。 （6）安全閥的）安全閥的整定壓力(開啟壓力開啟壓力)Pz：安全閥瓣在運行條件下開始升起的設定壓力，也是在設計圖樣的技術特性表中填寫的壓力。（7）安全閥的泄放壓力）安全閥的泄放壓力Pf（爆破片的爆破壓力）：（爆破片的爆破壓力）：泄放裝置的泄放壓力，即介質(zhì)連續(xù)排放時的壓力，包括設計壓力和超壓限度兩部分，安全泄放量計算時用到。 各壓力間的關系如下圖示：最大允許工作壓力MAWP可能大于也可能小于PT單腔容器計算壓力Pc P7 7）壓力試驗）壓力試驗 壓力試驗包括耐壓試驗和泄漏試驗。 耐壓試驗包括液壓試驗、氣壓試驗和氣液組合試驗。 泄漏試驗包括氣密性試驗

17、、氨檢漏試驗、鹵素檢漏試驗和氦檢漏試驗等。 壓力試驗目的：壓力容器制造完畢后或定期檢驗時，都要進行壓力試驗，其目的是考核缺陷對壓力容器安全性的影響。壓力試驗值：壓力試驗值：（1）內(nèi)壓容器：a) 液壓試驗: b) 氣壓或氣液組合試驗： tTpp25. 1 tTpp1 . 1（2）外壓或真空容器： a) 液壓試驗： PT1.25P b) 氣壓試驗： PT1.1P外壓容器或真空容器以內(nèi)壓進行耐壓試驗。夾套容器：視內(nèi)筒為內(nèi)壓或外壓容器，分別按內(nèi)壓或外壓容器的試驗壓力公式確定試驗壓力；夾套按內(nèi)壓容器確定試驗壓力。需校核內(nèi)筒在夾套液壓試驗壓力下的穩(wěn)定性，如不滿足穩(wěn)定性要求，則需在需校核內(nèi)筒在夾套液壓試驗壓

18、力下的穩(wěn)定性，如不滿足穩(wěn)定性要求，則需在夾套液壓試驗時，內(nèi)筒內(nèi)保持一定的壓力。夾套液壓試驗時，內(nèi)筒內(nèi)保持一定的壓力。對于有特殊要求的設備按行業(yè)標準的規(guī)定執(zhí)行，例如乙炔設備，水壓試驗壓對于有特殊要求的設備按行業(yè)標準的規(guī)定執(zhí)行，例如乙炔設備，水壓試驗壓力值很高。力值很高。（3）泄漏試驗：PTP8 8）無損檢測）無損檢測 無損檢測分焊縫內(nèi)部檢測和表面檢測。內(nèi)部檢測又分射線檢測(RT)和超聲檢測(UT)。表面檢測常用的是磁分檢測(MT)和滲透檢測(PT)。檢測方法和合格級別執(zhí)行標準JB/T4730.14730.5-2005承壓設備無損檢測。（1）焊縫內(nèi)部檢測 焊縫內(nèi)部內(nèi)部缺陷主要指裂紋、氣孔、未焊透、

19、夾渣等。 UT被檢測部位需表面加工到Ra6.3，且靠波形判斷缺陷位置和大小，不直觀。 RT被檢測部位不需要表面加工，但要正反面可接近，放置探頭和底片，可從底片上直接判斷缺陷的各類、大小和分布小。 焊縫內(nèi)部檢測多采用射線檢測，檢測分為局部檢測和全部檢測，一般容器的局部檢測比例各條焊接接頭長度20% ，且不少于250mm，低溫容器為各條焊接接頭長度50% 。局部檢測合格級別為級，100%檢測合格級別為級。 （2）焊縫表面檢測 焊縫表面或近表面的缺陷是指貫穿表面的微裂紋、氣孔等。 表面檢測不需被測表面加工，內(nèi)能用肉眼判斷缺陷位置，不能確定深度。 有磁性的金屬材料優(yōu)先采用磁粉表面檢測，無磁性材料采用滲

20、透檢測。表面檢測的合格級別為級。 用戶提供的設計條件圖是壓力容器設計的重要依據(jù)，GB150.1-2011中明確規(guī)定了設計條件至少包含以下內(nèi)容：a)容器設計所依據(jù)的主要標準和規(guī)范；是指常規(guī)設計還是分析設計b)操作參數(shù)（包括工作壓力、工作溫度、液位高度、接管載荷等）；高溫容器一定要注意接管載荷c)壓力容器使用地及其自然條件（包括環(huán)境溫度、抗震設防烈度、風和雪載荷等）；容器置于室內(nèi)還是室外，北方要考慮冬季低溫d)介質(zhì)組分與特性；介質(zhì)的毒性與腐蝕性等e)預期使用年限；根據(jù)使用經(jīng)驗和介質(zhì)腐蝕特性f)幾何參數(shù)和管口方位；容積、直徑、立式或臥式等要求g)設計需要的其他必要條件。換熱器的換熱面積、攪拌釜的電機

21、功率等 遼表的壓力容器設計條件圖有4種：普通容器、換熱器、攪拌容器和塔器。其中并不是所有內(nèi)容都必填，但設計必需的內(nèi)容一定要填寫。1、所有容器共性的必填內(nèi)容、所有容器共性的必填內(nèi)容1）介質(zhì)）介質(zhì) 介質(zhì)的性質(zhì)直接關系到容器的選材。 對于腐蝕性介質(zhì)要注明濃度； 對于有毒有害和易燃易爆介質(zhì)，要根據(jù)HG20660-2000壓力容器中化學介質(zhì)毒性和爆炸危險程度與分類 注明毒性級別和易燃易爆性； 對于蒸汽要注明是飽和蒸汽還是過熱蒸汽，這關系到確定工作溫度； 對于攪拌容器中的介質(zhì)要注明粘度； 對于反應容器的介質(zhì)要注明反應物和生成物，清楚是放熱反應還是吸熱反應 以及是否增壓。2 2）工作壓力）工作壓力 在不考慮

22、管路壓力損失的情況下： 壓縮空氣儲罐的工作壓力是壓縮機的標定壓力； 蒸汽分汽缸的工作壓力是鍋爐的產(chǎn)汽壓力； 普通儲罐和過濾器的工作壓力是進料泵的揚程； 液化氣和液化石油氣的工作壓力是工作溫度下的飽和蒸汽壓力。 一般用戶不必提出設計壓力，但特殊用戶可能提出要求，比如石油系統(tǒng)的設計條件單，往往設計壓力遠遠高于工作壓力。3 3）工作溫度）工作溫度 工作溫度是設計的重要依據(jù)之一，值得注意的幾個問題： 對于飽和蒸汽，工作溫度與工作壓力是對應關系； 對于壓縮空氣儲罐，如果與壓縮機直連，工作溫度可能高于100，這關系 到安全閥選型計算中介質(zhì)密度的確定； 對于換熱器，管、殼程介質(zhì)的進、出口溫度都要注明，這不但

23、體現(xiàn)出工藝的 合理性，還關系到溫差應力的計算； 腐蝕性介質(zhì)的選材與工作溫度和介質(zhì)濃度直接相關； 根據(jù)工作溫度考慮設備保溫或保冷的問題。4 4）結(jié)構簡圖）結(jié)構簡圖 反應出主要結(jié)構尺寸，直徑、高度（立式）或長度（臥式）； 接管定位尺寸和管口方位； 支撐方式、和地腳方位； 附件的位置和要求，壓力表、測溫儀 表、安全閥和液位計等； 內(nèi)件結(jié)構和要求，隔板、孔板、內(nèi)伸 管等。 5 5）管口表）管口表 接管的連接形式，是法蘭還是螺紋，連接法蘭標準； PN、DN及法蘭密封面形式； 螺紋規(guī)格，是內(nèi)螺紋還是外螺紋； 管口用途。 若在簡圖中將以上信息都表達清楚了，也可不填寫管口表，在條件圖的管口表處注明“見附圖”。

24、6 6）主體材質(zhì)）主體材質(zhì)一般非腐蝕性介質(zhì)選用碳鋼或低合金鋼，例如Q245R、Q345R、Q235B等；一般腐蝕性介質(zhì)，或食品工業(yè)選用不銹鋼或不銹鋼+碳鋼復合鋼板，例如 06Cr19Ni10（304）；一般醫(yī)藥工業(yè)選用鉻鉬不銹鋼，例如022Cr17Ni12Mo2（316L）。7 7）預期使用年限）預期使用年限根據(jù)HG/T20580鋼制化工容器設計基礎規(guī)定給出的參考值如下： 一般容器、換熱器：10年； 分餾塔類、反應器和高壓換熱器：20年； 環(huán)形容器：25年； 重要的反應容器（如加氫反應器、氨合成塔等）：30年。2 2、換熱器條件、換熱器條件 除以上的共性條件外，還要提供如下內(nèi)容：1）換熱面積，

25、按GB151-1999鋼制管殼式換熱器的規(guī)定，換熱器的換熱 面積用換熱管的有效傳熱部分外徑計算；2）結(jié)構形式，常用的有固定管板式、U形管式、浮頭式和填函式；3）換熱管規(guī)格、長度、數(shù)量、排布方式、管間距，盡量選用GB151中的標準 尺寸；4）管、殼程的程數(shù)；5）折流板或支持板的數(shù)量；6）是否保溫，及保溫材料名稱和容重，保溫層厚度；7）其他特殊要求。3 3、攪拌器的條件、攪拌器的條件 除之前所述的共性條件外，還要提供如下內(nèi)容：1）攪拌器的電機功率；2）攪拌槳形式；3）攪拌器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向；4）其他特殊要求。4 4、應注意的其他特殊條件、應注意的其他特殊條件1）臥式容器要注明是放置在水泥平面上還是鋼平臺

26、上，若放置在水泥基礎上，應預埋基礎墊板；2）內(nèi)裝填料的容器要注明填料的規(guī)格和容重，以便確定孔板的孔徑和支撐；3）是否存在循環(huán)載荷，例如壓力或溫度循環(huán)載荷，判斷是否存在疲勞問題；4）是否設置安全閥，若系統(tǒng)中設置，要在條件圖中注明。若在設備上設置，對于壓縮空氣儲罐最好提供壓縮機的產(chǎn)氣量，對于液體儲罐要提供液體流量；5）小于DN500的設備，例如分汽缸，最好用無縫鋼管做筒體；6）對于立式容器，其上封頭上的接管法蘭 的螺栓孔分布要求，對于有預制管段的 襯膠設備尤其重要。壓力容器設計的基本內(nèi)容：根據(jù)給定的工藝設計條件工藝設計條件，遵循現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)范、標準標準規(guī)定，在確保安全安全的前提下，經(jīng)濟、正確地選擇

27、材料選擇材料，并進行結(jié)構結(jié)構、強（剛）度強（剛）度和密封設計密封設計。壓力容器常規(guī)設計的基本步驟：壓力容器常規(guī)設計的基本步驟：用戶提供設計條件圖 分析容器的工作條件，確定設計參數(shù) 結(jié)構分析、初步選材 選擇合適的規(guī)范和標準 受力分析和強度計算 確定構件尺寸和材料 繪制圖紙，提供設計計算書和其它技術文件1 1、壓力容器設計的理論基礎、壓力容器設計的理論基礎 D級壓力容器設計遵循的技術標準是GB150，GB150是中國第一部壓力容器國家標準，是常規(guī)設計方法。1)GB1501)GB150的主要理論基礎的主要理論基礎 設計準則設計準則：是彈性失效設計準則和失穩(wěn)失效設計準則。 應力分析方法應力分析方法：以

28、材料力學、板殼理論公式為基 礎，并引入應力增大系數(shù)和形狀系數(shù)。 強度理論強度理論：最大拉應力理論，即第一強度理論。（分 析篇是最大切應力理論，第三強度理論）。2 2）壓力容器失效形式）壓力容器失效形式交互失效泄漏失效失穩(wěn)失效剛度失效強度失效壓力容器的失效形式腐蝕斷裂蠕變斷裂疲勞斷裂脆性斷裂韌性斷裂強度失效形式（1 1）強度失效）強度失效：因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效。 韌性斷裂韌性斷裂：壓力容器在載荷作用下，應力達到或接近材料的強度極限而發(fā)生的斷裂。厚度過薄和超壓是引起壓力容器韌性斷裂的主要原因。 脆性斷裂脆性斷裂：變形量很小、且在應力值遠低于材料的強度極限時發(fā)生的斷裂。材料脆性和缺陷（

29、夾渣、分層、折疊等）都會引起壓力容器的脆性斷裂。制造缺陷（焊縫裂紋等）和使用產(chǎn)生的缺陷也會導致脆性斷裂的發(fā)生。 疲勞斷裂疲勞斷裂：在交變載荷作用下，經(jīng)過一定周期后發(fā)生的斷裂。壓力、溫度的波動，振動引起的應力變化等都屬疲勞載荷。 蠕變斷裂蠕變斷裂：壓力容器在高溫下長期受載，隨時間的增加材料不斷發(fā)生蠕變變形，造成厚度明顯減薄，最終導致斷裂。 腐蝕斷裂腐蝕斷裂：因均勻腐蝕導致的厚度減薄，或局部腐蝕造成的凹坑引起的斷裂。（2）剛度失效）剛度失效：由于壓力容器的變形大到足以影響其正常工作而引起的失效。例如在風載作用下塔發(fā)生過大彎曲變形，塔盤傾斜影響正常工作。（3）失穩(wěn)失效）失穩(wěn)失效：在壓力作用下，壓力容

30、器突然失去原有的形狀引起的失效。例如真空或外壓容器被壓癟。（4）泄漏失效）泄漏失效：由于界面泄漏或滲透泄漏引起的失效。（5）交互失效）交互失效：由于剛度失效引起的泄漏失效，由于腐蝕引起的失穩(wěn)失效等。 壓力容器設計時，應先確定容器最可能發(fā)生的失效形式，選擇合適的失效判據(jù)和設計準則，確定適用的設計規(guī)范標準，再按規(guī)范標準要求進行設計和校審。2 2、壓力容器用鋼材、壓力容器用鋼材 壓力容器用鋼材包括板、管、鍛件、棒。1 1）壓力容器用鋼基本要求）壓力容器用鋼基本要求 選擇壓力容器受壓元件用鋼時，應考慮容器的使用條件（如設計溫度、設計壓力、介質(zhì)特性和操作特點等）、材料的性能（力學性能、工藝性能、化學性能

31、和物理性能）、容器的制造工藝以及經(jīng)濟合理性。 壓力容器用鋼不但要有強度的要求，還要有強度與塑性的配合，還要有良好的可焊性。 壓力容器焊接用鋼大多是低碳鋼，要求C0.025%C0.025%。C能鋼的強度極限和屈服極限，但會降低材料的焊接性能，提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以壓力容器用鋼限制碳的含量，依靠加入其他低含量合金元素來提高鋼的強度。 壓力容器用鋼還要求控制鋼中雜質(zhì)P、S的含量：用于焊接的碳素鋼和低合金鋼： P0.035%P0.035%、 S0.035%S0.035%。壓力容器專用鋼的碳素鋼和低合金鋼： P0.030%P0.030%、 S0.020%S0.020%。2）常用壓力容器鋼材的標準）常用壓

32、力容器鋼材的標準GB713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板，如Q245R、Q345R鋼板；GB/T3274-2007碳素結(jié)構鋼和低合金結(jié)構鋼熱軋厚鋼板及鋼帶，如Q235B鋼板；GB 24511-2009承壓設備用不銹鋼鋼板及鋼帶，如06Cr19Ni10鋼板；GB/T8163-2008輸送流體用無縫鋼管，如10、20鋼管，厚度10mm；GB9948-2006石油裂化用無縫鋼管 ，如10、20鋼管，厚度30mm；GB6479-2000高壓化肥設備用無縫鋼管，如20鋼管，厚度40mm； GB/T14976-2002流體輸送不銹鋼無縫鋼管, 如0Cr18Ni9鋼管，厚度28mm；GB13296-2007

33、鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管，如0Cr18Ni9鋼管，厚度14mm； 3）壓力容器常用鋼板適用范圍）壓力容器常用鋼板適用范圍11 1：GB150.2-2011中規(guī)定，碳素鋼和碳錳鋼鋼材在高于425425下長期使用時，應考慮鋼中碳化物相的石墨化傾向石墨化傾向。因為碳素鋼和碳錳鋼在上述情況下，鋼中的滲碳體會產(chǎn)生分解，F(xiàn)e3C3Fe+C(石墨)，而這一分解和石墨化，最終會使鋼中的珠光體部分或全部消失，使材料的強度及塑性下降，而沖擊值下降尤甚，鋼材明顯變脆。2 2：GB150.2-2011中規(guī)定，奧氏體型鋼材的使用溫度高于525525時，鋼中含碳量應不小于含碳量應不小于0.04%0.04%。這是因為

34、高溫使奧氏體中的碳溶解度提高，當溫度下降時，過飽和的C與晶界附近的Cr化合成Cr23C6，造成晶界附近貧鉻，引起晶間腐蝕傾向。奧氏體鋼在使用溫度500500550550時，若含碳量太低，強度和抗氧化性會顯著下降。4）鋼材許用應力）鋼材許用應力 壓力容器鋼材的許用應力，是以不同的強度極限值除于不同的安全系數(shù)，取其中的最小值確定的。GB150中除奧氏體不銹鋼是用Rp0.2/1.5確定的外，大多材料都是Rm/2.7確定的。下表是碳鋼、低合金鋼和高合金鋼的許用應力取值：表中：Rm材料標準抗拉強度下限值，MPa； ReL(Rp0.2)材料標準屈服強度（或0.2%非比例延伸強度）， MPa； RDt材料在

35、設計溫度下經(jīng)10萬小時斷裂的持久強度的平均值， MPa； Rnt材料在設計溫度下經(jīng)10萬小時蠕變率為1%的蠕變極限平均值， MPa。3 3、內(nèi)壓圓筒（單層）強度設計、內(nèi)壓圓筒（單層）強度設計1 1）、厚度計算公式）、厚度計算公式其中：計算厚度，mm； Pc計算壓力，MPa； Di容器內(nèi)徑，mm； Do容器外徑，mm； 焊接接頭系數(shù)； t設計溫度下材料的許用應力。計算公式是由圓筒的薄膜應力薄膜應力由無力矩理論無力矩理論對于薄殼薄殼(K=/D1.2)忽略彎曲內(nèi)力，只計最大拉應力按最大拉應力準則導出的，其適用范圍是： Pc0.4 t ，即K 1.5。cticpDp 2ctcpDp 20內(nèi)徑內(nèi)徑外徑外

36、徑薄殼圓筒的應力薄殼圓筒的應力：軸向應力： 環(huán)向應力：環(huán)向應力：其中：P設計壓力； D中徑； t壁厚。環(huán)向應力是軸向應力的二倍環(huán)向應力是軸向應力的二倍。tPD4tPD2圓筒厚度公式圓筒厚度公式的來源的來源球殼厚度公式球殼厚度公式的來源的來源2 2）、強度校核公式）、強度校核公式3 3）最大允許工作壓力計算公式）最大允許工作壓力計算公式teeictDp2)(teectDp2)(0內(nèi)徑內(nèi)徑外徑外徑eitewDp2etewDp02內(nèi)徑內(nèi)徑外徑外徑4 4）厚度的確定）厚度的確定 圖樣上注明的厚度是名義厚度，理論上n=+C1+C2再向上圓整到鋼板的標準厚度，但在設計中還要考慮的因素很多：（1）GB150

37、中要求的殼體成形后，不包括C2的最小厚度要求：碳鋼、低合金鋼制容器不小于3mm；高合金鋼制容器不小于2mm。（2）換熱器標準GB151的最小壁厚要求：；碳鋼、低合金鋼碳鋼、低合金鋼高合金鋼高合金鋼（3）開孔補強的需要；（4）支承強度和剛度要求；（5）襯里設備的剛度要求；（6）選用材料的厚度限制；（7）利用制造廠庫存材料等。 總之筒體壁厚的確定，要在保證安全的前提下，綜合考慮經(jīng)濟等各種因素后確定。4 4、內(nèi)壓橢圓封頭強度設計、內(nèi)壓橢圓封頭強度設計 主要介紹常用的以內(nèi)徑為準的橢圓封頭。 1)1)厚度計算公式厚度計算公式其中：h橢圓封頭計算厚度，mm； K橢圓封頭形狀系數(shù)， ，標準橢圓封頭K=1。

38、其物理意義：K封頭上最大總應力/圓筒上周向薄膜應力。 CtiChPDKP5 . 02內(nèi)徑內(nèi)徑由半球形封由半球形封頭厚度計算頭厚度計算公式演變來公式演變來的的2 2）橢圓封頭的受力特點）橢圓封頭的受力特點 薄壁橢圓球殼在內(nèi)壓作用下，存在徑向應力r和環(huán)向應力 ，徑向應力r總是大于0，但環(huán)向應力卻隨著橢圓的形狀變化而不同。 圖 1 徑向應力分布圖， 在頂點r最大，且與相等； 在赤道r最小。 環(huán)向應力在頂點處總是大于0，但在赤道處卻存在三種情況： 圖2 環(huán)向應力分布(1) 圖3 環(huán)向應力分布(2) 圖4 環(huán)向應力分布(3) 圖2： 時 0 圖3： 時= 0 圖4： 時 0，可能發(fā)生周向皺褶而導致局部屈

39、服失效。 這就是為什么GB150規(guī)定：Di/2hi2橢圓形封頭e0.15%Di； Di/2hi2橢圓形封頭e0.30%Di。3 3）厚度的確定）厚度的確定 和筒體一樣考慮諸多因素，一般取與筒體等厚，利于焊接。2ba2ba2ba5 5、平蓋、平蓋 平蓋也是壓力容器常用的封頭形式之一。1 1）厚度計算公式）厚度計算公式 其中：p平蓋計算厚度，mm； Dc平蓋計算直徑，mm； K結(jié)構特征系數(shù)。 是以薄板（0.01p/R0.2）理論為依據(jù)，按塑性失效原理確定的。2 2）平板受力特點）平板受力特點（1）板內(nèi)環(huán)向應力與徑向應力r均為彎曲應力，沿板厚成線性分布；（2）薄板結(jié)構的最大彎曲應力： 薄殼結(jié)構的最大

40、拉應力： 相同R/t（R為平板半徑，t為平板厚度）條件下，薄板所需厚度比薄殼大； tccpKPD2maxtRrtRmax(3)平板應力與固定方式有關（4）周邊固支的最大正應力為支承處的r ； 周邊簡支的最大正應力為中心處的r ，是固支的1.65倍。（5）最大撓度都在中心，周邊簡支的是固支的4.08倍。（6）周邊固支的在剛度和強度兩方面均優(yōu)于周邊簡支的，工程中是介于兩者之間的。3 3）設計應用）設計應用（1）做備用口接管盲板，按壓力等級選用標準件；（2）用于低壓、小直徑設備的封頭，但比較厚，換熱器用的比較多；（3）用于造紙機械的烘缸，但是加筋結(jié)構，厚度計算公式有變化。6 6、開孔補強、開孔補強

41、壓力容器上必有開孔，在開孔部位，不但會削弱容器強度，而且由于結(jié)構連續(xù)性受到破壞，殼體和接管變形不一致，在開孔和接管處將產(chǎn)生較大的附加彎曲應力，局部區(qū)域的峰值應力可達器壁基本應力的3倍以上，這種局部的應力增長現(xiàn)象，稱為“應力集中”，開孔補強就是為降低開孔處的應力集中程度。1 1）開孔補強計算方法）開孔補強計算方法 GB150中有等面積法等面積法和分析法分析法，HG/T20582(六項標準之一)中有壓力面積法壓力面積法。（1 1）等面積法的適用范圍：）等面積法的適用范圍： a）圓筒Di1500mm時，開孔最大直徑d0pDi/2 ，且d0p520mm；Di1500mm時， d0pDi/3 ，且d0p

42、1000mm ； b）凸形封頭或球殼上開孔最大直徑d0pDi/2； c）錐殼上開孔最大直徑d0pDi/3 ，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。（2）分析法適用范圍 d 0.9D，開孔率比等面積法大的多。是GB150新增內(nèi)容，計算復雜。（3）壓力面積法適用范圍 又叫大開孔補強，適用于di/Di超出GB150等面積補強法的情況。（4）等面積法簡介 它是建立在無限大平板開小孔的彈性分析理論基礎上的帶有經(jīng)驗性的方法。等面積補強方法規(guī)定：局部補強的金屬截面積Ae，必須大于或等于開孔削弱所需要的補強截面積A，即AeAAeA。 AeAe=A1+A2+A3+A4 =A1+A2+A3+A4 其中：其中：A1殼體的強

43、度富余面積； 當A1+A2+A3A時，不用另加補強； A2接管的強度富余面積； 當A1+A2+A3A時，另加補強A4； A3焊縫截面積； 當A1+A2+A3+A4A時，補強計算合格。 A4另加補強面積。 從上圖中可看出，接管的內(nèi)伸部分幾乎都可做為補強面積，所以，當工藝條件允許（不是向下的排凈口），制造條件允許（不是襯里設備）時，在補強面積差的不大的情況下，采用內(nèi)伸結(jié)構可解決問題，但是有限度的（h2內(nèi)）。2 2）開孔補強結(jié)構形式：）開孔補強結(jié)構形式：（1）補強圈補強 設計采用的最多。（2）整體補強 a)殼體整體加厚，增加多了不經(jīng)濟，一般加2mm左右可接受； b)厚壁接管補強，計算差的少的可用，但

44、厚壁管要考慮采購是否方便； c)整體鍛件補強，一般用于高壓場合，D級用的較少。 補強圈補強 整體鍛件補強3 3）補強圈的適用范圍）補強圈的適用范圍a）低合金鋼的標準抗拉強度下限值Rm 540MPa；b）補強圈厚度1.5n；c）殼體n 38mm。 若條件允許，推薦以厚壁管代替補強圈進行補強。4 4）不另行開孔補強的條件）不另行開孔補強的條件a）P 2.5MPa ；b）相鄰開孔中心距兩孔直徑之和；3個以上開孔，任意兩孔中心距2.5兩孔直徑之和；c）d0 89mm；d） 接管壁厚滿足下表，表中C2=1mm:e）開孔不得位于A、B類焊接接頭上；f） Rm 540MPa時，全焊透。5 5）設計時注意的問

45、題）設計時注意的問題a）中、低壓容器設計多數(shù)是采用補強圈補強，一般采用與殼體相同材料，且等厚（開孔補強計算往往不需要等厚）；b）符合前面“4）”的條件的開孔，不必計算；c）現(xiàn)在都是利用強度計算軟件計算，對于同等條件（都開在筒體上或都開在封頭同一半徑上）的不同規(guī)格的開孔，如果較大的開孔補強計算合格了，則等厚的較小規(guī)格的開孔補強可省略不算；d）對于標準人孔的開孔補強計算，要注意接管的焊接接頭系數(shù)不一定是1；e）對于補強面積差的不多的情況，可將接管所在位置殼體的焊接接頭系數(shù)取1，計算就能通過，但要在圖樣上注明“接管避開焊縫”。7、安全泄放裝置、安全泄放裝置 包括安全閥和爆破片安全裝置。 常規(guī)設計中最

46、常用的是彈簧式安全閥，依閥瓣的開啟高度分為全啟式和微啟式。全啟式適用于泄放氣體、蒸汽及液化氣介質(zhì)，微啟式一般適用于泄放液體。 安全閥適用于清潔、不含固體顆粒、黏度低的介質(zhì)。爆破片適用于壓力快速增長的場合。如沒有特殊要求，優(yōu)先選用安全閥。 彈簧式安全閥的工作原理彈簧式安全閥的工作原理：當安全閥閥瓣下的介質(zhì)壓力超過彈簧的壓緊力時，閥瓣被頂起，排出的氣體由于下調(diào)節(jié)環(huán)的反彈而作用在閥瓣夾持圈上，使閥門迅速打開，隨著閥瓣的上移，氣體沖擊在上調(diào)節(jié)環(huán)上，使排氣方向趨于垂直向下，排氣產(chǎn)生的反作用力推著閥瓣向上，并且在一定的壓力范圍內(nèi)使閥瓣保持在足夠的提升高度上，隨著氣體不斷排出，系統(tǒng)內(nèi)的壓力逐步降低，此時，彈

47、簧的作用力將克服作用于閥瓣上的氣體壓力和排氣的反作用力，從而關閉安全閥。 安全閥的最大優(yōu)點是泄壓后可自動恢復連續(xù)操作，而爆破片卻不能。1 1）容器安全泄放量計算）容器安全泄放量計算a)對于直連壓縮機儲氣罐，取壓縮機單位時間內(nèi)的最大產(chǎn)氣量；b)對于直連鍋爐的儲汽罐 ，取鍋爐單位時間內(nèi)的最大產(chǎn)氣量；c)一般氣體儲罐： Ws=2.8310-3vd2其中：Ws壓力容器的安全泄放量，kg/h； 氣體泄放壓力下密度，kg/m3； 0氣體標準狀態(tài)（1個大氣壓，0）下的密度； Tf氣體泄放溫度：設計溫度+273，K（絕對溫標）； P00.101 MPa（絕壓）； T0273K（絕對溫標）； Pf安全閥的泄放壓

48、力，max1.1P，0.02+0.101MPa（絕壓）； P容器的設計壓力，對于只裝一個安全閥時P Pz ； Pz安全閥的整定壓力，Pz=(1.051.1)Pw MPa（表壓）； V壓力容器進口管內(nèi)氣體的流速，m/s，一般氣體1015， 飽和水蒸汽2030；過熱水蒸汽3060； d壓力容器進口管的內(nèi)徑，mm。 ffTPTP0002 2）安全泄放裝置的泄放面積計算）安全泄放裝置的泄放面積計算a)氣體（臨界條件下）其中：A安全泄放裝置最小泄放面積，mm2，對于全啟式安全閥，是指喉徑處 的截面積 ； 對于微啟式安全閥，是指喉 徑處的簾面積 ， h=d0（1/401/20）為閥瓣開 啟高度；對于微啟式

49、安全閥 的閥瓣開啟高度GB150上有更 詳細的規(guī)定。MZTCKpWAffs16.13420dAhdA0注意：對法蘭連接的安全閥一般喉徑都小于公稱直徑。注意：對法蘭連接的安全閥一般喉徑都小于公稱直徑。C氣體特性系數(shù)， ，可根據(jù)氣體的絕熱指數(shù)k，從GB150 表B.4中查取，對于常見雙原子氣體如空氣、氮氣、氧氣等為356；K泄放系數(shù)，安全閥按閥門樣本選取，樣本上沒有時可參照99版容規(guī)選 取，全啟式0.60.7；微啟式帶調(diào)節(jié)圈0.40.5，不帶調(diào)節(jié)圈0.250.35； 爆破片與接口管道形狀有關：（形狀不易確定時取0.62）1112520kkkkCM氣體摩爾質(zhì)量，kg/kmol，數(shù)值就是分子量；Z氣體

50、在操作溫度、壓力下的壓縮系數(shù)，根據(jù)介質(zhì)的臨界溫度、臨界壓力， 和泄放溫度、泄放壓力，計 算出對比溫度和對比壓力， 從右圖中查取。介質(zhì)的臨界 溫度和臨界壓力從物性手冊 中可查取，對于空氣取1，在 中、低壓下的雙原子氣體也 可取1。b)飽和蒸汽、當 Pf10 MPa 時：、當 10 MPaPf22 MPa 時：c)液體其中：液體動力黏度校正系數(shù)，見圖B.2， 當液體黏度不大于20水的黏度時 取1；P泄放裝置泄放時內(nèi)、外壓差，MPa。（1儲氣罐）儲氣罐）fsKPWA19. 010006 .2710612 .3319. 0fffsPPKPWAPKWAs196. 03 3）裝有安全泄放裝置的壓力容器設計

51、壓力的確定）裝有安全泄放裝置的壓力容器設計壓力的確定a)安全閥：當裝設一個時， PPz； 當裝有多個時其中一個PzP，其他的Pz=1.05P。注意！注意！當容器要求做氣密性試驗時，PT=P，并要求帶安全閥試驗，不允許安全閥起跳，這時PPzPw，圖樣上要注明Pw。b)爆破片：首先確定爆破片的最低標定爆破壓力Psmin: 選定爆破片的制造范圍： 計算爆破片的設計爆破壓力Pb=Psmin+ 制造范圍下限 確定設計壓力PPb+制造范圍上限。 由此可看出，同一Pw時，安裝爆破片比安裝安全閥時的設計壓力大。 例如一臺工作壓力1.0MPa的壓力容器：若裝一個安全閥安全閥，Pz=（1.051.1）Pw，取Pz

52、=1.08，取P=1.1。若裝一個反拱型爆破片爆破片，Psmin 1.25Pw，取Psmin=1.25， 選全范圍Pb=1.25+0.065=1.315 P Pb+0.11=1.4158 8、臥式容器設計、臥式容器設計 臥式容器的設計執(zhí)行標準JB/T4731-2005鋼制臥式容器，其適用條件：a)P 35MPa ；b)在均勻載荷作用下；c)對稱的雙鞍座。1 1）力學模型）力學模型 把臥式容器當做承受均布載荷、雙支點的外伸簡支梁，同時考慮充滿液體靜壓作用于端封頭以及對圓筒水平縱向截面的力矩作用。下圖中：F支反力，是所有重力載荷（物料重量、設備自重、保溫層質(zhì)量等） 的一半； q重力均布載荷； M重

53、力載荷引起的彎矩； F重力載荷引起的剪力。 危險截面危險截面力學模型力學模型剪力圖剪力圖彎矩圖彎矩圖2 2）應力計算）應力計算 只簡單介紹常用的不帶加強圈的應力計算，如果按JB/T4712-2007容器支座 第1部分 鞍式支座選用的鞍座，可不對鞍座進行強度校核，固只介紹圓殼體上的應力，分為三組應力：a）軸向應力軸向應力： 1圓筒中間截面頂點軸向應力； 2圓筒中間截面最低點軸向應力； 3支座處圓筒橫截面內(nèi)鞍座邊角處的軸向應力； 4支座處圓筒橫截面內(nèi)最低點的軸向應力；b）周向應力周向應力：5支座處圓筒橫截面內(nèi)最低點的周向應力； 6無加強圈時鞍座邊緣處的圓筒周向應力； 6鞍座邊緣處圓筒周向應力；c）

54、剪應力剪應力： 圓筒切向剪應力； h封頭切向剪應力。e22e4214. 32aacRKMRP 軸向應力由兩部分組成，第一項是由內(nèi)壓引起的薄膜應力，第二項是由彎矩引起的彎曲應力。各軸向應力作用點如圖示。其中3， 當A Ra/2時在支承截面頂點，否則且鞍座處無加強圈時在接近水平位置。e1e1214. 32aacRMRPe1e2214. 32aacRMRPe12e3214. 32aacRKMRP123( (3)4(1)(1)軸向應力軸向應力軸向應力判據(jù)：操作狀態(tài)：最大拉應力（最大正值）：max1，2 ，3 ，4t最大壓應力（最小負值）：min1，2 ，3 ，4tac還有水壓試驗時的應力校核。A Ra

55、/2時（2 2）周向應力）周向應力周向應力判據(jù)： 5t 61.25t 61.25t255beFkK)(23)(422626erereeFKbFL/Ra8時L/Ra8時2626234eeFKbF2626124eaeLFRKbFL/Ra8時L/Ra8時)(212)(422626ereareeFRKbF(3)剪應力剪應力判據(jù)：0.8t h1.25t - h e3aRFKiahLALRFK342e3e4hahRFKA Ra/2A Ra/2時時A A Ra/2Ra/2時時3)3)設計注意問題設計注意問題（1）支座應盡量使 A0.5RaA0.5Ra，當無法滿足時，A A不宜大于不宜大于0.2L0.2L。（

56、2）鞍座一個選用固定式，一個選用滑動式，固定式的鞍座宜放在設備約束較大一側(cè)，如較大接管一側(cè)。（3）設備若放置在水泥基礎上，在滑動式鞍座下應預埋基礎墊板。（4）在低壓工況下，臥式容器的壁厚往往不是由薄膜應力決定的，可能是由周向應力決定的。（5）選用標準鞍座，只能說明鞍座的強度足夠，并不代表臥式容本身安全，所以一定要進行臥式容器強度計算。（2分汽缸）分汽缸）9、外壓容器設計、外壓容器設計 真空容器和帶有正壓夾套的容器內(nèi)筒都要進行外壓設計計算，外壓計算是一個先假設容器壁厚，通過圖表法計算出許用外壓力P，直到Pc P，否則反復試算的過程。 GB150把外壓圓筒分為D0/e20的薄壁圓筒和D0/e20的

57、厚壁圓筒。薄壁圓筒僅需進行穩(wěn)定性校核，厚壁圓筒要同時考慮失穩(wěn)和強度失效。 現(xiàn)在都是利用強度計算軟件進行計算，例如利用SW6計算軟件，輸入假設壁厚后，如果校核計算不合格，計算軟件會給出修改設計的選擇方案：a) 給出在輸入的計算壓力下滿足要求的最大計算長度；b) 給出在輸入的計算長度條件下壁厚要增加到多少；c) 增設加強圈。 外壓容器，包括夾套容器的設計應注意的幾個問題：1 1）計算壓力的確定）計算壓力的確定 要考慮可能出現(xiàn)的最大內(nèi)、外壓力差來確定。2 2）外壓計算長度）外壓計算長度 外壓容器計算時，外壓長度確定的正確與否，直接關系到計算結(jié)果的準確性。真空容器夾套容器帶加強圈容器3 3）壁厚的確定

58、）壁厚的確定 一般情況下，按外壓確定的殼體壁厚，比按內(nèi)壓確定的壁厚厚的多。而且外壓設計計算與材料的強度指標關系不大，主要與材料的彈性模量E相關，所以當外壓計算不合格時，不能用選擇更高強度的材料來解決問題。4 4）增設加強圈）增設加強圈 如果按外壓計算壁厚太厚，特別是用不銹鋼時，從經(jīng)濟性考慮，增設加強圈更合理。加強圈規(guī)格是按抗彎需求計算出來的。加強圈與筒體間一般采用間斷焊。5 5）腐蝕裕量）腐蝕裕量 對于不完全夾套容器的內(nèi)筒和下封頭，其C2的取值要考慮雙面腐蝕，如果是含有固體物料的攪拌容器，還要考慮介質(zhì)的磨蝕。6 6）水壓試驗）水壓試驗 對于夾套容器內(nèi)筒，如果水壓試驗外壓校核不合格，水壓試驗時內(nèi)

59、筒要保壓。（3反應鍋）反應鍋）1010、管殼式換熱器設計、管殼式換熱器設計 GB151-1999管殼式換熱器（快出新標準了）中包含四種主要結(jié)構形式的換熱器：固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式。 換熱器的設計計算主要是管板的強度計算，比較復雜，如果手算需要幾天的時間，現(xiàn)在用計算軟件計算，所以這里只簡單介紹設計思路，和設計時應注意的問題和結(jié)構形式。1 1）管殼式換熱器的主要結(jié)構形式）管殼式換熱器的主要結(jié)構形式（1）固定管板式固定管板式 其典型結(jié)構如右圖，管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點是結(jié)構簡單、緊湊、承受壓力較高，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。缺點是當管、殼程溫差或

60、換熱管與殼體材料線脹系數(shù)相差較大時，熱應力較大。適用于殼程介質(zhì)清潔，管、殼程溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。上管箱上管箱管板管板換熱管換熱管折流板折流板膨脹節(jié)膨脹節(jié)拉桿拉桿下管箱下管箱(2)浮頭式浮頭式 其典型結(jié)構如上圖，只有一端管板與殼體固定，另一端可自由移動，所以稱為浮頭。浮頭由浮頭管板、鉤圈和浮頭蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，不會產(chǎn)生熱應力。 其特點是管間和管內(nèi)清洗方便，但其結(jié)構復雜，造價比固定管板式的高，設備比較笨重，材料消耗量大，浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。適用于殼體和管束間溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。浮頭管板浮