壓力容器強度及疲勞設(shè)計ppt課件

1、壓力容器強度及疲勞設(shè)計第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù)第三節(jié) 壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計第四節(jié) 壓力容器的疲勞及高溫蠕變壓力容器強度及疲勞設(shè)計第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效方式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)那么的開展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 四、近代設(shè)計方法的運用壓力容器強度及疲勞設(shè)計第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述l核電站一個1500MW壓水堆壓力殼，任務(wù)壓力為15MPa，任務(wù)溫度為300C，容器內(nèi)直徑7800mm，壁厚317 mm，重650噸；l煤氣化液化安裝中的壓力容器任務(wù)壓力為20MPa，任務(wù)溫度為454C，最大內(nèi)直徑達5000

2、mm，壁厚為340 mm，重1900噸；l煉油廠加氫反響器的直徑達4.5mm,厚280mm, 重約1000噸。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式容器設(shè)計的中心問題是平安。壓力容器設(shè)計技術(shù)的近代進展時根本的出發(fā)點也是平安。容器的平安就是防止容器發(fā)生失效。容器的傳統(tǒng)設(shè)計思想本質(zhì)上就是防止容器發(fā)生“彈性失效。兩種最根本的失效方式兩種最根本的失效方式韌性破壞l隨著技術(shù)的開展，遇到的容器失效有各種類型，針對不同的失效方式進而出現(xiàn)了不同的設(shè)計準(zhǔn)那么。在討論這些設(shè)計技術(shù)進展之前有必要首先弄清容器的各種方式的失效，尤其最根本的爆破失效過程更需求弄清楚。下面就容器的韌性爆破和脆性爆破過程先作一些論述

3、：(一) 容器的超壓爆破過程 1容器的韌性爆破過程 一臺受壓容器，假設(shè)資料塑性韌性正常，設(shè)計正確，制造中未留下嚴(yán)重的缺陷，加壓直至爆破的全過程普通屬于韌性爆破過程。韌性爆破的全過程可以用圖示容器液壓爆破曲線OABCD來闡明，加壓的幾個階段如下： 整體屈服壓力爆破壓力(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(一) 容器的超壓爆破過程(1)彈性變形階段 見OA，隨著進液量(即體積膨脹量)的添加，容器的變形增大，內(nèi)壓隨之上升。這一階段的根本特征是內(nèi)壓與容器變形量成正比，呈現(xiàn)出彈性行為。 A點表示內(nèi)壁應(yīng)力開場屈

4、服，或表示容器的部分區(qū)域出現(xiàn)屈服，整個容器的整體彈性行為到此終止。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(一) 容器的超壓爆破過程 (2)屈服變形階段 AB段，容器從部分屈服到整體屈服的階段，以內(nèi)壁屈服到外壁也進入屈服的階段。B點表示容器已進入整體屈服形狀。假設(shè)容器的鋼材具有屈服平臺，這階段包含塑性變形越過屈服平臺的階段，這是一個包含復(fù)雜過程的階段，不同的容器、不同的資料，這一階段的外形與長短不同。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD

5、段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(一) 容器的超壓爆破過程 (3)變形強化階段 BC段，資料發(fā)生塑性變形不斷強化，容器承載才干不斷提高。但體積膨脹使壁厚減薄，承載才干下降。兩者中強化影響大于減薄影響，強化提高承載才干的行為變成主要要素。強化的變化率逐漸降低，到C點時兩種影響相等，到達總體“塑性失穩(wěn)形狀，承載才干到達最大即將爆破，此時容器已充分膨脹。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(一) 容器的超壓爆破過程(4)爆破階段 在CD段，減薄的影響大于強化的影響，容器的承載才干隨著容器的大量膨脹而明顯

6、下降，壁厚迅速減薄，直至D點而爆裂。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(一) 容器的超壓爆破過程 C點的內(nèi)壓力為爆破壓力，正常韌性爆破的容器，爆破的體積膨脹量(即進液量)在容器體積的10以上，該值越高，容器的韌性越好，資料的塑性韌性和制造質(zhì)量都很好，該容器在設(shè)計壓力下很平安。接受的壓力，爆破壓力越高，爆破壓力與設(shè)計壓力的比值越大那么越平安。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述爆破壓力(一) 容器的超

7、壓爆破過程第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述2容器的脆性爆破過程第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述2容器的脆性爆破過程 容器的脆性爆破過程如圖中OA，(或OA)曲線。這種爆破指容器在加壓過程中沒有發(fā)生充分的塑性變形鼓脹，甚至尚未到達屈服的時候就發(fā)生爆破。爆破時容器尚在彈性變形階段至多是少量屈服變形階段。 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述2容器的脆性爆破過程 脆性爆破的容器是由資料的脆性(例如低溫下的脆性)，或是由于有嚴(yán)重的焊接缺陷(例如裂紋)引起。也能夠兩者同時起作用，既有嚴(yán)重缺陷又遇資料變脆(如焊接熱影響

8、區(qū)的脆化或容器長期在中高溫度下服役致使資料顯著脆化)從而引起脆斷。(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述2容器的脆性爆破過程 脆性爆破的容器由于體積變形量很小，其平安裕量很少，應(yīng)竭力防止。發(fā)生脆斷，容器爆裂出碎片飛出，產(chǎn)生極大的危害，帶來災(zāi)難性的后果。 容器的韌性爆破和脆性爆破是容器爆破的兩種根本典型的方式。實踐容器的失效不一定是爆破，而有更多的緣由和方式，下面將討論容器的失效方式問題和容器設(shè)計應(yīng)采用的相應(yīng)的準(zhǔn)那么 (A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強化階段(BC段) (D)

9、爆破階段(CD段)第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (1) 過度變形 容器的總體或部分發(fā)生過度變形，包括過量的彈性變形，過量的塑性變形，塑性失穩(wěn)(增量垮坍)，例如總體上大范圍鼓脹，或部分鼓脹，應(yīng)以為容器已失效，不能保證運用平安。過度變形闡明容器在總體上或部分區(qū)域發(fā)生了塑性失效，處于非常危險的形狀。例如法蘭的設(shè)計稍薄，強度上尚可滿足要求，但由于剛度缺乏產(chǎn)生永久變形，導(dǎo)致介質(zhì)走漏，這是由于塑性失效的過度變形而導(dǎo)致的失效。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (2) 韌性爆破 容器發(fā)生了塑性大變形的破裂失效，相當(dāng)于圖中曲線BCD階

10、段情況下的破裂，這屬于超載下的爆破，一種能夠是超壓，另一種能夠是本身大面積的壁厚較薄。這是一種經(jīng)過塑性大變形的塑性失效之后再開展為爆破的失效，亦稱為“塑性失穩(wěn)(Plastic collapse)，爆破后易引起災(zāi)難性的后果。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (3) 脆性爆破 這是一種沒有經(jīng)過充分塑性大變形的容器破裂失效。資料的脆性和嚴(yán)重的超標(biāo)缺陷均會導(dǎo)致這種破裂，或者兩種緣由兼有。脆性爆破時容器能夠裂成碎片飛出，也能夠僅沿縱向裂開一條縫；資料愈脆，特別是總體上愈脆那么愈易構(gòu)成碎片。假設(shè)僅是焊縫或熱影響區(qū)較脆，那么易裂開一條縫。構(gòu)成碎片的脆性爆破特別容易引起災(zāi)

11、難性后果。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (4) 疲勞失效 交變載荷容易使容器的應(yīng)力集中部位資料發(fā)生疲勞損傷，萌生疲勞裂紋并擴展導(dǎo)致疲勞失效。疲勞失效包括資料的疲勞損傷(構(gòu)成宏觀裂紋)并疲勞擴展和構(gòu)造的疲勞斷裂等情況。容器疲勞斷裂的最終失效方式一種是發(fā)生走漏，稱為“未爆先漏(LBB, Leak Before Break)，另一種是爆破，可稱為“未漏先爆。爆裂的方式取決于構(gòu)造的厚度、資料的韌性，并與缺陷的大小有關(guān)。疲勞裂紋的斷口上普通會留下肉眼可見的貝殼狀的疲勞條紋。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 疲勞輝紋(3000) 一、容器的失效方式 1容器常見的失效

12、方式 (5) 蠕變失效 容器長期在高溫下運轉(zhuǎn)和受載，金屬資料會隨時間不斷發(fā)生蠕變損傷，逐漸出現(xiàn)明顯的鼓脹與減薄，破裂而成事故。即使載荷恒定和應(yīng)力低于屈服點也會發(fā)生蠕變失效，不同資料在高溫下的蠕變行為有所不同。 資料高溫下的蠕變損傷是晶界的弱化和在應(yīng)力作用下的沿晶界的滑移，晶界上構(gòu)成蠕變空洞。時間愈長空洞那么愈多愈大，宏觀上出現(xiàn)蠕變變形。 當(dāng)空洞連成片并擴展時即構(gòu)成蠕變裂紋，最終發(fā)生蠕變斷裂的事故。 資料經(jīng)受蠕變損傷后在性能上表現(xiàn)出強度下降和韌性降低，即蠕變脆化。 蠕變失效的宏觀表現(xiàn)是過度變形(蠕脹)，最終是由蠕變裂紋擴展而斷裂(爆破或走漏)。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1

13、容器常見的失效方式 (6) 腐蝕失效 這是與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)的失效方式?；と萜鹘佑|的腐蝕性介質(zhì)非常復(fù)雜，腐蝕機理屬于兩大類：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。區(qū)別在于構(gòu)成腐蝕化合物過程中能否在原子間有電荷的轉(zhuǎn)移。就腐蝕失效的形狀可分為如下幾種典型情況： 全面腐蝕(亦稱均勻腐蝕)；部分腐蝕；集中腐蝕(即點腐蝕)；晶間腐蝕；應(yīng)力腐蝕；縫隙腐蝕；氫腐蝕；選擇性腐蝕。 腐蝕開展到總體強度缺乏(由全面腐蝕、晶間腐蝕或氫腐蝕引起)或部分強度缺乏時，可以為已腐蝕失效。腐蝕開展輕者呵斥走漏、部分塑性失穩(wěn)或總體塑性失穩(wěn)，嚴(yán)重時可導(dǎo)致爆破。由應(yīng)力腐蝕構(gòu)成宏觀裂紋，擴展后也會導(dǎo)致走漏或低應(yīng)力脆斷。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一

14、、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (7) 失穩(wěn)失效 容器在外壓(包括真空)的壓應(yīng)力作用下喪失穩(wěn)定性而發(fā)生的皺折變形稱為失穩(wěn)失效。皺折可以是部分的也可以是總體的。高塔在過大的軸向壓力(風(fēng)載、地震載荷)作用下也會皺折而引起倒塌。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 1容器常見的失效方式 (8) 走漏失效 容器及管道可拆密封部位的密封系統(tǒng)中每一個零部件的失效都會引起走漏失效。例如法蘭的剛性缺乏導(dǎo)致法蘭的過度變形而影響對墊片的壓緊，緊固螺栓因設(shè)計不當(dāng)或銹蝕而過度伸長也會導(dǎo)致走漏，墊片的密封比壓缺乏、墊片老化短少反彈才干都會引起走漏失效。系統(tǒng)中每一零部件均會導(dǎo)致走漏失效，所以密封失效不

15、是一個獨立的失效方式，而是綜合性的。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 2容器的交互失效方式 (1) 腐蝕疲勞 在交變載荷和腐蝕介質(zhì)交互作用下構(gòu)成裂紋并擴展的交互失效。由于腐蝕介質(zhì)的作用而引起抗疲勞性能的降低，在交變載荷作用下首先在外表有應(yīng)力集中的地方發(fā)生疲勞損傷，在延續(xù)的腐蝕環(huán)境作用下開展為裂紋，最終發(fā)生走漏或斷裂。對應(yīng)力腐蝕敏感與不敏感的資料都能夠發(fā)生腐蝕疲勞，交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)均加速了這一損傷過程的進程，使容器壽命大為降低。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述一、容器的失效方式 2容器的交互失效方式 (2)蠕變疲勞 這是指高溫容器既出現(xiàn)了蠕變變形又同時接受交變載荷作用而在應(yīng)力集中

16、的部分區(qū)域出現(xiàn)過度膨脹以致構(gòu)成裂紋直至破裂。蠕變導(dǎo)致過度變形，載荷的交變導(dǎo)致萌生疲勞裂紋和裂紋擴展。因蠕變和疲勞交互作用失效的容器既有明顯宏觀變形的特點又有疲勞斷口光整的特點。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效方式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)那么的開展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 四、近代設(shè)計方法的運用 壓力容器設(shè)計技術(shù)進展 二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (1) 彈性失效設(shè)計準(zhǔn)那么 這是為防止容器總體部位發(fā)生屈服變形，將總體部位的最大設(shè)計應(yīng)力限制在資料的屈服點以下，保證容器的總體部位一直處于彈性形狀而不會發(fā)生彈性失效。這是最傳統(tǒng)的設(shè)計方法，是現(xiàn)今容器設(shè)計

17、首先應(yīng)遵照的準(zhǔn)那么。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (2) 塑性失效設(shè)計準(zhǔn)那么 容器某處(如厚壁筒的內(nèi)壁)彈性失效后并不意味著容器失去承載才干。將容器總體部位進入整體屈服時的形狀或部分區(qū)域沿整個壁厚進入全屈服形狀稱為塑性失效形狀，假設(shè)資料符合理想塑性假設(shè)，載荷不需繼續(xù)添加，變形會無限制開展下去，稱此載荷為極限載荷。將極限載荷作為設(shè)計根據(jù)加以限制，防止總體塑性變形，稱極限設(shè)計?！皹O限設(shè)計準(zhǔn)那么即塑性失效設(shè)計準(zhǔn)那么。用塑性力學(xué)方法求解構(gòu)造的極限載荷是這種設(shè)計準(zhǔn)那么的根底。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述Treaca屈服條件或Mises屈服條件二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (

18、3) 爆破失效設(shè)計準(zhǔn)那么 非理想塑性資料在屈服后尚有加強的才干，對于容器(主要是厚壁的)在整體屈服后仍有繼續(xù)加強的承載才干，直到容器到達爆破時的載荷才為最大載荷。假設(shè)以容器爆破作為失效形狀，以爆破壓力作為設(shè)計的根據(jù)并加以限制，以防止發(fā)生爆破，這就是容器的爆破失效設(shè)計準(zhǔn)那么。高壓容器中所引見的Faupel公式就是這一準(zhǔn)那么的表達。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (4) 彈塑性失效設(shè)計準(zhǔn)那么 假設(shè)容器的某一部分區(qū)域，一部分資料發(fā)生了屈服，而其他大部分區(qū)域仍為彈性形狀，而彈性部分又能約束著塑性區(qū)的塑性流動變形，構(gòu)造處于這種彈塑性形狀可以以為并不一定意味著失效。只需當(dāng)容器某

19、一部分彈塑性區(qū)域內(nèi)的塑性區(qū)中的應(yīng)力超越了由“安定性原理確定的許用值時才以為構(gòu)造喪失了“安定而發(fā)生了彈塑性失效。安定性原理作為彈塑性失效的設(shè)計準(zhǔn)那么，亦稱為安定性準(zhǔn)那么。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (5) 疲勞失效設(shè)計準(zhǔn)那么 為防止容器發(fā)生疲勞失效，將容器應(yīng)力集中部位的最大交變應(yīng)力的應(yīng)力幅限制在由低周疲勞設(shè)計曲線確定的許用應(yīng)力幅之內(nèi)時才干保證在規(guī)定的循環(huán)周次內(nèi)不發(fā)生疲勞失效，這就是疲勞失效設(shè)計準(zhǔn)那么。這是20世紀(jì)60年代由美國開展起來的。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (6) 斷裂失效設(shè)計準(zhǔn)那么 實踐難于防止裂紋，包括制造裂紋(焊接裂紋

20、)和運用中產(chǎn)生或擴展的裂紋(疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋)，為防止缺陷導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷，可按斷裂力學(xué)限制缺陷的尺寸或?qū)Y料提出必需到達的韌性目的，這是防脆斷設(shè)計。防脆斷設(shè)計并不意味著允許新制造的容器可以存在裂紋，而是對容器運用假設(shè)干年后的一種平安性估計。新制造的容器，設(shè)計時是假定容器內(nèi)產(chǎn)生了可以檢測到的裂紋，經(jīng)過斷裂力學(xué)方法對資料的韌性(主要是指斷裂韌性)提出必需保證到達的要求以使容器不會發(fā)生低應(yīng)力脆斷。在役容器檢測出裂紋，可用斷裂力學(xué)評價能否平安，即壓力容器的缺陷評定。這是基于斷裂失效設(shè)計準(zhǔn)那么(或稱防脆斷失效設(shè)計準(zhǔn)那么)的方法。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (7) 蠕

21、變失效設(shè)計準(zhǔn)那么 將高溫容器筒體的蠕變變形量(或按蠕變方程計算出的相應(yīng)的應(yīng)力)限制在某一允許的范圍之內(nèi)，便可保證高溫容器在規(guī)定的運用期內(nèi)不發(fā)生蠕變失效，這就是蠕變失效設(shè)計準(zhǔn)那么。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述(8) 失穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)那么 外壓容器的失穩(wěn)皺折需按照穩(wěn)定性實際進展穩(wěn)定性校核，這就是失穩(wěn)失效的設(shè)計準(zhǔn)那么。大型直立設(shè)備(如塔設(shè)備)在風(fēng)載與地震載荷下的縱向穩(wěn)定性校核也屬此類。 二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)那么開展 (9) 剛度失效設(shè)計準(zhǔn)那么 經(jīng)過對構(gòu)造的變形分析，將構(gòu)造中特定點的線位移及角位移限制在允許的范圍內(nèi)，即保證構(gòu)造有足夠的剛度。例如大型板式塔內(nèi)大直徑塔盤很薄，就應(yīng)限制塔盤板的撓度，不致使液

22、層厚薄不一而引起穿過塔盤氣體分布不均和降低板效率。又如法蘭設(shè)計時除應(yīng)保證強度外還應(yīng)采用剛度校核法以限制法蘭的偏轉(zhuǎn)變形 。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效方式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)那么的開展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 四、近代設(shè)計方法的運用 壓力容器設(shè)計技術(shù)進展 三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (一)分析設(shè)計規(guī)范的出現(xiàn)和運用 大型高參數(shù)及高強資料的容器如何設(shè)計得更平安而又合理，一方面依托詳細的應(yīng)力分析，另一方面更重要的是要正確估計各種應(yīng)力對容器失效的不同影響。將不同類型的應(yīng)力分別按不同的強度設(shè)計準(zhǔn)那么進展限制。ASME在1955年設(shè)立了“評述規(guī)范應(yīng)力

23、基準(zhǔn)特別委員會，對許用應(yīng)力的基準(zhǔn)進展研討，制定對不同類型的應(yīng)力采用不同設(shè)計準(zhǔn)那么的規(guī)范。 1965年構(gòu)成了ASME規(guī)范的第卷第一版，在核電站的核容器設(shè)計中采用了以應(yīng)力分析為根底的設(shè)計方法。對容器的危險點進展詳細的應(yīng)力分析，根據(jù)緣由和性質(zhì)對應(yīng)力進展分類，按各類應(yīng)力對容器失效的危害性的差別采用不同的準(zhǔn)那么加以限制。即“以應(yīng)力分析為根底的設(shè)計，簡稱“分析設(shè)計(Design by Analysis)。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (一)分析設(shè)計規(guī)范的出現(xiàn)和運用 1968年ASME規(guī)范第卷“壓力容器正式分為兩冊，第一冊(ASME1)為傳統(tǒng)的規(guī)那么設(shè)計(Design by Ru

24、les)規(guī)范，第二冊(ASME2)即為“分析設(shè)計規(guī)范 (Design by Analysis) 。分析設(shè)計法是建立在更為科學(xué)的根底上的設(shè)計方法，更為合理可靠。 英國從1976年開場在BS 5500規(guī)范中列入了壓力容器分析設(shè)計的內(nèi)容。日本的JIS 8250規(guī)范(即“壓力容器構(gòu)造另一規(guī)范)在1983年生效。1993年調(diào)整為JIS 8281即“壓力容器的應(yīng)力分析和疲勞分析。中國的容器分析設(shè)計規(guī)范于1995年以行業(yè)規(guī)范的方式正式公布，稱為“JB 4732鋼制壓力容器分析設(shè)計規(guī)范。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (二)疲勞設(shè)計規(guī)范的制定 在交變載荷作用下容器應(yīng)力集中區(qū)域特別容易發(fā)

25、生疲勞失效，壓力容器的疲勞不同于普通疲勞問題，屬于高應(yīng)變(即在屈服點以上的)低周次的疲勞失效，亦稱“低周疲勞。根據(jù)大量實驗研討和實際分析建立了平安應(yīng)力幅(Sa)與許用循環(huán)周次(N)的低周疲勞設(shè)計曲線，即SaN曲線。成了壓力容器疲勞設(shè)計的根底。由于疲勞設(shè)計必需以應(yīng)力分析和應(yīng)力分類為根底，疲勞設(shè)計是壓力容器分析設(shè)計的重要組成部分。目前各主要工業(yè)國家都吸收ASME2的方法制定了疲勞設(shè)計規(guī)范。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (三)防脆斷設(shè)計規(guī)范的建立 低應(yīng)力脆斷是壓力容器的主要失效方式之一，特別是由高強度資料制成的厚壁焊接容器中容易發(fā)生。在斷裂力學(xué)獲得重要成就的根底上，引入容器

26、設(shè)計中構(gòu)成了“防脆斷設(shè)計這一內(nèi)容。美國于1971年在ASME第卷的附錄G中列入了核容器設(shè)計時應(yīng)思索的防止因裂紋性缺陷導(dǎo)致壓力容器發(fā)生低應(yīng)力脆斷的“防脆斷設(shè)計內(nèi)容。在ASME規(guī)范第卷附錄A中引入了核容器在役檢驗時如何用斷裂力學(xué)方法對裂紋缺陷進展平安評定的內(nèi)容。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (四)高溫容器蠕變設(shè)計的開展 高溫容器常規(guī)的設(shè)計方法僅表達在許用應(yīng)力按高溫蠕變強度或耐久強度選取，缺乏以表達高溫容器的壽命設(shè)計問題。高溫蠕變失效問題的深化研討，將高溫下蠕變的變形速率及變形量作為高溫容器壽命設(shè)計的主要內(nèi)容，構(gòu)成了近代高溫容器設(shè)計的新準(zhǔn)那么。由于高溫問題的復(fù)雜性，這一設(shè)計

27、方法目前尚未進入規(guī)范。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (五)歐盟EN13445規(guī)范的問世 美國ASME鍋爐壓力容器規(guī)范在世界各國產(chǎn)生了近一個世紀(jì)的艱苦影響。歐洲規(guī)范化組織(CEN)制定的EN 13445非直接火壓力容器規(guī)范已于2002年問世，涵蓋了0.05MPa以上壓力容器的常規(guī)設(shè)計方法、應(yīng)力分類法、分析設(shè)計法與疲勞設(shè)計法，而且提出了許多設(shè)計的新概念及新設(shè)計方法。針對防止密封失效所提出的限定各種走漏率的密封設(shè)計方法是非常有特征的。以致在世界壓力容器技術(shù)規(guī)范方面構(gòu)成了美國ASME和歐盟13445兩大體系的新格局。這些都非常值得注重和深化研討。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概

28、述三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 (五)歐盟EN13445規(guī)范的問世 EN13445適用于設(shè)計壓力大于0.5巴，資料為鐵素體或奧氏體鋼的非直接接觸火焰壓力容器，設(shè)計溫度低于鋼材蠕變控制許用應(yīng)力的相應(yīng)溫度。該規(guī)范不適用于以下承壓設(shè)備：挪動式壓力容器；失效后導(dǎo)致輻射影響的核設(shè)備上的壓力容器；能產(chǎn)生110以上過熱水蒸氣的壓力容器；采用鉚接構(gòu)造的壓力容器；灰口鑄鐵和其他EN13445-2和EN13445-6中沒有包括的資料制造的壓力容器；多層容器和經(jīng)自加強處置包括內(nèi)外表擠壓處置的容器；長輸管道和工業(yè)管道。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效方式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)

29、那么的開展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進展 四、近代設(shè)計方法的運用 壓力容器設(shè)計技術(shù)進展 四、近代設(shè)計方法的運用 (一)數(shù)值分析法 現(xiàn)代壓力容器的分析設(shè)計、疲勞設(shè)計等，涉及到對容器特殊部位的詳細應(yīng)力分析，大部分情況將必需依托數(shù)值計算方法借助電子計算機來完成。常用的數(shù)值計算方法是有限元素法。將延續(xù)的構(gòu)造體離散為有限個單元，單元間靠節(jié)點相連，有限數(shù)量的單元組合體來替代原有的延續(xù)體。建立外載荷作用下的方程，這是個大型聯(lián)立方程組，由計算機完成計算?？捎脕硖幚項U系、板、殼、軸對稱與非軸對稱構(gòu)造的節(jié)點位移、應(yīng)變與應(yīng)力的計算。有限元法可求解靜態(tài)應(yīng)力、熱應(yīng)力以及穩(wěn)定問題和振動問題。可求解彈性、彈塑性、蠕變和大

30、撓度問題，還可求解構(gòu)造發(fā)生塑性失效的極限載荷。國際上有許多著名的構(gòu)造分析的有限元程序，如ANSYS等。涉及構(gòu)外型性大變形等非線性問題時，用ABAQUSStandard更顯優(yōu)越。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述四、近代設(shè)計方法的運用 (二)計算機輔助設(shè)計 將容器設(shè)計的規(guī)范計算方法編制成計算機程序替代人工設(shè)計并用計算機完成繪圖，這就是現(xiàn)代的計算機輔助設(shè)計(CAD)?，F(xiàn)將容器計算規(guī)范的全部內(nèi)容編制成一個大型程序，便成為可包羅容器設(shè)計計算全部內(nèi)容的“軟件包。設(shè)計時只需輸入必要的信息和指令，可自動調(diào)用軟件包中的恣意一章或數(shù)章，由計算機完成全部計算，計算結(jié)果可全部打印出來。還可由計算機完成繪圖任務(wù)，大大提高設(shè)

31、計任務(wù)的效率。用計算機替代人工繪圖是采用編制好的化工容器及化工設(shè)備繪圖軟件，根據(jù)設(shè)計人員的指令進展總圖與零部件圖的繪制。中國已具有這方面的較為成熟的商品軟件，許多專業(yè)設(shè)計院所已正式采用 。第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述四、近代設(shè)計方法的運用 (三)優(yōu)化設(shè)計與專家系統(tǒng) 壓力容器的優(yōu)化設(shè)計就是有綜合決策功能的設(shè)計。三方面的參數(shù)需處置：構(gòu)造的獨立設(shè)計參數(shù)，如資料性能、設(shè)備尺寸、設(shè)計壓力與溫度等；構(gòu)造形狀參數(shù)(中間變量)，如應(yīng)力、形變、壓力降等，需經(jīng)計算分析后獲得；構(gòu)造性能參數(shù)，如本錢、利潤、分量、容積、效率、功率或精度等，這些是設(shè)計追求優(yōu)化的目的，因此稱為目的函數(shù)。優(yōu)化設(shè)計是經(jīng)過優(yōu)化方法反復(fù)迭代演算，

32、得到符合優(yōu)化目的的明確的最優(yōu)結(jié)果。優(yōu)化設(shè)計必需依托計算機進展，中心問題是選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法。 第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述四、近代設(shè)計方法的運用 (三)優(yōu)化設(shè)計與專家系統(tǒng) 壓力容器領(lǐng)域中的許多問題需求由擁有這一領(lǐng)域知識、熟知其規(guī)律和方法的專家才干處理。假設(shè)建立一計算機軟件系統(tǒng)，使其擁有像人類專家一樣的分析、推理、學(xué)習(xí)、綜合判別與決策的才干，可以得到和專家一樣的結(jié)論，起到專家的作用，這就是人工智能技術(shù)中的專家系統(tǒng)。普通軟件只是用計算機直接搜索現(xiàn)存的答案，而專家系統(tǒng)中儲存的是進展邏輯推理的才干、必要的知識庫和數(shù)據(jù)庫，容器專家系統(tǒng)可在設(shè)計決策、運轉(zhuǎn)管理、缺點分析等方面發(fā)揚特殊作用。 第一節(jié) 壓力容器

33、設(shè)計技術(shù)概述第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù)第三節(jié) 壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計第四節(jié) 壓力容器的疲勞及高溫蠕變 壓力容器強度、構(gòu)造及應(yīng)力分析 第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù)一、壓力容器強度計算概述一、壓力容器強度計算概述二、壓力容器強度校核二、壓力容器強度校核三、壓力容器的構(gòu)造概述三、壓力容器的構(gòu)造概述壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述設(shè)計壓力設(shè)計壓力范圍范圍一、一、 常用設(shè)計規(guī)范及適用的壓力范圍常用設(shè)計規(guī)范及適用的壓力范圍GB1501998，彈性失效準(zhǔn)那么，第一強度實際。，彈性失效準(zhǔn)那么，第一強度實際。 設(shè)計壓力設(shè)計壓力P：0.135 MPa ； 真空度：真空度：0.0

34、2 MPa JB473295，彈塑性失效準(zhǔn)那么，彈塑性失效準(zhǔn)那么，第三強度實際。第三強度實際。 設(shè)計壓力設(shè)計壓力P：0.1100 MPa； 真空度：真空度：0.02 MPa 疲勞載荷；高溫蠕變疲勞載荷；高溫蠕變 由于容規(guī)的監(jiān)察范圍是以最高任務(wù)壓力定義，而容器的分類以由于容規(guī)的監(jiān)察范圍是以最高任務(wù)壓力定義，而容器的分類以設(shè)計壓力分類，故假設(shè)有一個設(shè)計壓力設(shè)計壓力分類，故假設(shè)有一個設(shè)計壓力1MPa而最大任務(wù)壓力而最大任務(wù)壓力0.08的容器，那么不受的容器，那么不受監(jiān)察。監(jiān)察。GB1511999 設(shè)計壓力設(shè)計壓力P：0.135 MPa ；真空度：；真空度：0.02 MPaGB123371998 設(shè)計

35、壓力：設(shè)計壓力：P4MPa；公稱容積：；公稱容積：V50M3壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述設(shè)計載荷設(shè)計載荷二、二、 設(shè)計時應(yīng)思索的載荷設(shè)計時應(yīng)思索的載荷GB1501998：1內(nèi)壓、外壓或最大壓差；內(nèi)壓、外壓或最大壓差；2液體靜壓力液體靜壓力(5%P)； 需求時，還應(yīng)思索以下載荷需求時，還應(yīng)思索以下載荷3容器的自重內(nèi)件和填料，以及正常任務(wù)條件下或壓力實驗容器的自重內(nèi)件和填料，以及正常任務(wù)條件下或壓力實驗形狀下內(nèi)裝物料形狀下內(nèi)裝物料 的重力載荷；的重力載荷；4附屬設(shè)備及隔熱資料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；附屬設(shè)備及隔熱資料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；5風(fēng)載荷、地震力、

36、雪載荷；風(fēng)載荷、地震力、雪載荷；6支座、座底圈、支耳及其他方式支撐件的反作用力；支座、座底圈、支耳及其他方式支撐件的反作用力；7銜接納道和其他部件的作用力；銜接納道和其他部件的作用力；8溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；9包括壓力急劇動搖的沖擊載荷；包括壓力急劇動搖的沖擊載荷；10沖擊反力沖擊反力,如流體沖擊引起的反力等；如流體沖擊引起的反力等；11運輸或吊裝時的作用力。運輸或吊裝時的作用力。壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述術(shù)語壓力術(shù)語壓力三、重要名詞術(shù)語三、重要名詞術(shù)語1、壓力除注明者外，壓力均為表壓力、壓力除注明者外，壓力均為表壓力1任務(wù)壓力任

37、務(wù)壓力Pw：在正常任務(wù)情況下，容器頂部能夠到達的最高：在正常任務(wù)情況下，容器頂部能夠到達的最高壓力。壓力。2設(shè)計壓力設(shè)計壓力P：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一同作為設(shè)計載荷條件，其值不低于任務(wù)壓力。度一同作為設(shè)計載荷條件，其值不低于任務(wù)壓力。3計算壓力計算壓力PC：指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓：指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所接受的液柱靜壓力小于力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所接受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。設(shè)計壓力時，可忽略不計。4實驗壓力實驗壓力PT：在壓力實驗時

38、，容器頂部的壓力。：在壓力實驗時，容器頂部的壓力。壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述術(shù)語壓力術(shù)語壓力1、壓力除注明者外，壓力均為表壓力、壓力除注明者外，壓力均為表壓力5最大允許任務(wù)壓力最大允許任務(wù)壓力Pw：指在設(shè)計溫度下，容器頂部所允許：指在設(shè)計溫度下，容器頂部所允許接受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)容器殼體的有效厚度計算所得，接受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)容器殼體的有效厚度計算所得，且取最小值。且取最小值。 最大允許任務(wù)壓力可作為確定維護容器的平安泄放安裝動作最大允許任務(wù)壓力可作為確定維護容器的平安泄放安裝動作壓力平安閥開啟壓力或爆破片設(shè)計爆破壓力的根據(jù)。壓力平安閥開啟壓力或爆破片設(shè)計爆破

39、壓力的根據(jù)。6平安閥的開啟壓力平安閥的開啟壓力PZ：平安閥閥瓣開場分開閥座，介質(zhì)呈延：平安閥閥瓣開場分開閥座，介質(zhì)呈延續(xù)排出形狀時，在平安閥進口測得的壓力。介于容器最大任務(wù)壓續(xù)排出形狀時，在平安閥進口測得的壓力。介于容器最大任務(wù)壓力和設(shè)計壓力之間。力和設(shè)計壓力之間。7爆破片的標(biāo)定爆破壓力爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力。：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力。1.0-1.1壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述設(shè)計壓力設(shè)計壓力選取選取表表 設(shè)設(shè)計計壓壓力力選選取取設(shè) 計 壓 力無安全泄放裝置1. 01. 10倍工作壓力；裝有安全閥不低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力（安全閥開啟壓力

40、取1. 05 1. 10倍工作壓力） ；裝有爆破片取爆破片設(shè)計爆破壓力加制造范圍上限；內(nèi)壓容器容器位于泵進口側(cè)，且無安全泄放裝置時取無安全泄放裝置時的設(shè)計壓力, 且以0 . 1Mpa外壓進行校核；有安全泄放裝置設(shè)計外壓力取1. 25倍最大內(nèi)外壓力差或0. 1Mpa兩者中的小值；無夾套無安全泄放裝置設(shè)計外壓力取0. 1Mpa ；容器（真空）設(shè)計外壓力按無夾套真空容器規(guī)定選取1真空容器夾套內(nèi)為內(nèi)壓夾套（內(nèi)壓）設(shè)計內(nèi)壓力按內(nèi)壓容器規(guī)定選??；外 壓容 器設(shè)計外壓力取不小于在正常工作情況下可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓力差注：1. 容器的計算外壓力應(yīng)為設(shè)計外壓力加上夾套內(nèi)的設(shè)計內(nèi)壓力, 且必須校核在 夾套試驗壓力

41、. 外壓下的穩(wěn)定性。壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述術(shù)語溫度術(shù)語溫度2、溫度、溫度1溫度溫度 金屬溫度：容器元件沿截面厚度的溫度平均值。金屬溫度：容器元件沿截面厚度的溫度平均值。 任務(wù)溫度：容器在正常任務(wù)情況下介質(zhì)溫度。任務(wù)溫度：容器在正常任務(wù)情況下介質(zhì)溫度。2最高、最低任務(wù)溫度：容器在正常任務(wù)情況下能夠出現(xiàn)介最高、最低任務(wù)溫度：容器在正常任務(wù)情況下能夠出現(xiàn)介質(zhì)最高、最低溫度。質(zhì)最高、最低溫度。3設(shè)計溫度：容器在正常任務(wù)情況，設(shè)定的元件的金屬溫度設(shè)計溫度：容器在正常任務(wù)情況，設(shè)定的元件的金屬溫度沿元件金屬截面的溫度平均值。沿元件金屬截面的溫度平均值。 設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一同作為壓力容器

42、的設(shè)計載荷條件。設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一同作為壓力容器的設(shè)計載荷條件。 4實驗溫度：系指壓力實驗時容器殼體的金屬溫度。實驗溫度：系指壓力實驗時容器殼體的金屬溫度。壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述術(shù)語厚度術(shù)語厚度3、厚度、厚度1計算厚度計算厚度：由計算壓力計算設(shè)計壓力加靜壓力得到，容：由計算壓力計算設(shè)計壓力加靜壓力得到，容器受壓元件為滿足強度及穩(wěn)定性要求，按相應(yīng)公式計算得到的不器受壓元件為滿足強度及穩(wěn)定性要求，按相應(yīng)公式計算得到的不包括厚度附加量的厚度。包括厚度附加量的厚度。2設(shè)計厚度設(shè)計厚度d：計算厚度與腐蝕裕量之和。：計算厚度與腐蝕裕量之和。3名義厚度名義厚度n即圖樣標(biāo)注厚度：設(shè)計厚度加

43、上鋼材厚度負即圖樣標(biāo)注厚度：設(shè)計厚度加上鋼材厚度負偏向后，向上圓整至鋼材鋼板或鋼管規(guī)范規(guī)格的厚度。偏向后，向上圓整至鋼材鋼板或鋼管規(guī)范規(guī)格的厚度。4有效厚度有效厚度e：名義厚度減去厚度附加量腐蝕裕量與鋼材厚：名義厚度減去厚度附加量腐蝕裕量與鋼材厚度負偏向之和。度負偏向之和。5最小實測厚度：實踐丈量的容器殼體厚度的最小值。厚度校核最小實測厚度：實踐丈量的容器殼體厚度的最小值。厚度校核時假設(shè)部分減薄用時假設(shè)部分減薄用的的G0校核，假設(shè)均勻減薄，那么需求校核，假設(shè)均勻減薄，那么需求思索腐蝕余量后校核。思索腐蝕余量后校核。6厚度附加量：設(shè)計容器受壓元件時所必需思索的附加厚度，包厚度附加量：設(shè)計容器受壓

44、元件時所必需思索的附加厚度，包括鋼板或鋼管厚度負偏向括鋼板或鋼管厚度負偏向C1及腐蝕裕量及腐蝕裕量C2。留意：容器殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度留意：容器殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度min： 對碳素鋼、低合金鋼，不小于對碳素鋼、低合金鋼，不小于3mm 對高合金鋼，不小于對高合金鋼，不小于2mm壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述失效準(zhǔn)那么、失效準(zhǔn)那么、強度實際強度實際四、失效準(zhǔn)那么四、失效準(zhǔn)那么: :容器從承載到載荷的不斷加大最后破壞閱歷彈性變?nèi)萜鲝某休d到載荷的不斷加大最后破壞閱歷彈性變形、塑性變形、爆破，因此容器強度失效準(zhǔn)那么有三種觀念：形、塑性變形、爆破，因此容器強度

45、失效準(zhǔn)那么有三種觀念：1 1彈性失效彈性失效常規(guī)設(shè)計常規(guī)設(shè)計GB150GB150等等 彈性失效準(zhǔn)那么以為殼體內(nèi)壁產(chǎn)生屈服即到達資料屈服限時彈性失效準(zhǔn)那么以為殼體內(nèi)壁產(chǎn)生屈服即到達資料屈服限時該殼體即失效，將應(yīng)力限制在彈性范圍，按照強度實際把筒體限該殼體即失效，將應(yīng)力限制在彈性范圍，按照強度實際把筒體限制在彈性變形階段。以為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服時即為承載的最大制在彈性變形階段。以為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服時即為承載的最大極限。極限。 資料的拉伸曲線，彈性、塑性、屈服、屈服硬化階段。資料的拉伸曲線，彈性、塑性、屈服、屈服硬化階段。2 2塑性失效塑性失效分析設(shè)計分析設(shè)計JB4732JB4732 塑性失效準(zhǔn)那

46、么將容器的應(yīng)力限制在塑性范圍，以為圓筒內(nèi)塑性失效準(zhǔn)那么將容器的應(yīng)力限制在塑性范圍，以為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服而外層金屬仍處于彈性形狀時，并不會導(dǎo)致容器發(fā)壁面出現(xiàn)屈服而外層金屬仍處于彈性形狀時，并不會導(dǎo)致容器發(fā)生破壞，只需當(dāng)容器內(nèi)外壁面全屈服時才為承載的最大極限。生破壞，只需當(dāng)容器內(nèi)外壁面全屈服時才為承載的最大極限。 3 3爆破失效爆破失效高壓、超高壓設(shè)計高壓、超高壓設(shè)計, ,國內(nèi)沒有設(shè)計準(zhǔn)那么，國外國內(nèi)沒有設(shè)計準(zhǔn)那么，國外ASME ASME 有有 爆破失效準(zhǔn)那么以為容器由韌性鋼材制成，有明顯的應(yīng)變硬爆破失效準(zhǔn)那么以為容器由韌性鋼材制成，有明顯的應(yīng)變硬化景象，即使是容器整體屈服后仍有一定承載潛力，只

47、需到達爆化景象，即使是容器整體屈服后仍有一定承載潛力，只需到達爆破時才是容器承載的最大極限。破時才是容器承載的最大極限。 * * * * * *用途：設(shè)計的實際根底，目的限制，什么時候算失效，不能用。用途：設(shè)計的實際根底，目的限制，什么時候算失效，不能用。 對特定參數(shù)的容器，按照彈性準(zhǔn)那么設(shè)計的容器需求的壁厚最大對特定參數(shù)的容器，按照彈性準(zhǔn)那么設(shè)計的容器需求的壁厚最大壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述失效準(zhǔn)那么、失效準(zhǔn)那么、強度實際強度實際五、強度實際：五、強度實際：第一強度實際最大主應(yīng)力實際第一強度實際最大主應(yīng)力實際常規(guī)設(shè)計常規(guī)設(shè)計GB150GB150等等這個實際也叫做這個實際也叫做“

48、最大正應(yīng)力實際，該實際假定資料的破壞只取最大正應(yīng)力實際，該實際假定資料的破壞只取決于絕對值最大的正應(yīng)力，就是說，資料不論在什么復(fù)雜的應(yīng)力決于絕對值最大的正應(yīng)力，就是說，資料不論在什么復(fù)雜的應(yīng)力形狀下，只需三個主應(yīng)力中有一個到達軸向拉伸或緊縮中破壞應(yīng)形狀下，只需三個主應(yīng)力中有一個到達軸向拉伸或緊縮中破壞應(yīng)力的數(shù)值時，資料就要發(fā)生破壞。適宜脆性資料。適宜常規(guī)設(shè)計。力的數(shù)值時，資料就要發(fā)生破壞。適宜脆性資料。適宜常規(guī)設(shè)計。 對容器來說，對容器來說，11為環(huán)向，為環(huán)向， 2 2為軸向，為軸向， 3 3對薄壁的為對薄壁的為0 0。第二強度實際最大變形實際第二強度實際最大變形實際這個實際也稱為這個實際也稱

49、為“最大線應(yīng)變實際，它以為資料的破壞取決于最最大線應(yīng)變實際，它以為資料的破壞取決于最大線應(yīng)變，即最大相對伸長或縮短。適宜脆性資料。目前運用較大線應(yīng)變，即最大相對伸長或縮短。適宜脆性資料。目前運用較少。少。 第三強度實際最大剪應(yīng)力實際第三強度實際最大剪應(yīng)力實際分析設(shè)計分析設(shè)計JB4732JB4732此即此即“最大剪應(yīng)力實際。該實際以為，無論資料在什么應(yīng)力形狀最大剪應(yīng)力實際。該實際以為，無論資料在什么應(yīng)力形狀下，只需最大剪應(yīng)力到達在軸向拉伸中破壞時的數(shù)值，資料就發(fā)下，只需最大剪應(yīng)力到達在軸向拉伸中破壞時的數(shù)值，資料就發(fā)生破壞。目前運用較多。生破壞。目前運用較多。 第四強度實際剪切變形能實際第四強度

50、實際剪切變形能實際 該實際也稱作該實際也稱作“外形改動比能實際以為資料的破壞取決于變形比外形改動比能實際以為資料的破壞取決于變形比能，把資料的破壞歸結(jié)為應(yīng)力與變形的綜合。能，把資料的破壞歸結(jié)為應(yīng)力與變形的綜合。 * * * * * *用途：將復(fù)雜應(yīng)力形狀進展等效簡化，以便建立強度條件關(guān)系用途：將復(fù)雜應(yīng)力形狀進展等效簡化，以便建立強度條件關(guān)系式。式。壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述計算公式計算公式筒體筒體六、計算公式六、計算公式1. 1. 內(nèi)壓圓筒體計算公式內(nèi)壓圓筒體計算公式2. 2. 內(nèi)壓球殼計算公式內(nèi)壓球殼計算公式留意：留意：1 1、公式中各參數(shù)的含義、單位制、確定原那么及本卷須知。

51、、公式中各參數(shù)的含義、單位制、確定原那么及本卷須知。 2 2、d=+C2 d=+C2 設(shè)計厚度計算厚度腐蝕裕量設(shè)計厚度計算厚度腐蝕裕量 n=+C2+C1+ n=+C2+C1+( (圓整圓整) )名義厚度名義厚度 e=+ e=+ 有效厚度有效厚度 CticPDP2 CticPDP4壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述計算公式計算公式筒體筒體jjqqppa(a)(b)yxDi t應(yīng)力應(yīng)力求解求解 圓周平衡：圓周平衡：靜定圖2-2軸向平衡：軸向平衡：qaatdpRi2sin220tpD2qpD24jDt=jtpD4=jq2無力矩實際K1a(c)b(d)dj2F22Nq在法線上的分量oojje.O

52、1rF1F1t d.R2K1qqjjjbacdopa.jjcqdjbadjdjR1dqjorb.mmooK1K2ooR1R2qO1c.jjdja. cdb.djdjdjdjjR1K1F2F2a.bdc.ooqdqdqdqdqqdqO1jK2tpRR21qj拉普拉斯方程。拉普拉斯方程。區(qū)域平衡方程drpoodloDmnnmao微元平衡方程微元平衡方程區(qū)域平衡方程區(qū)域平衡方程壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述計算公式計算公式封頭封頭壓力容器強度計算概述壓力容器強度計算概述計算公式計算公式封頭封頭壓力容器強度校核壓力容器強度校核校核公式校核公式一、校核公式一、校核公式1. 1. 內(nèi)壓圓筒體內(nèi)壓

53、圓筒體按壁厚校核按壁厚校核 測測2. 2. 內(nèi)壓圓筒體內(nèi)壓圓筒體按壓力校核按壓力校核 P P 222CPDPCCtic校 )(222CDiCPt測測校）（壓力容器強度校核壓力容器強度校核校核參數(shù)選校核參數(shù)選取取1 1二、校核參數(shù)的選取二、校核參數(shù)的選取1 1原那么：腐蝕裕量原那么：腐蝕裕量= =腐蝕速率腐蝕速率mm/mm/年至下一個檢驗周期的年至下一個檢驗周期的年數(shù)年數(shù) 實踐：用減薄量估算實踐：用減薄量估算2 2壓力壓力PcPc：取容器實踐最高任務(wù)壓力；：取容器實踐最高任務(wù)壓力； 裝有平安泄放安裝取裝有平安泄放安裝取: :平安閥開啟壓力或爆破片爆破平安閥開啟壓力或爆破片爆破壓力；壓力； 盛裝液

54、化氣體容器取原設(shè)計壓力。盛裝液化氣體容器取原設(shè)計壓力。留意溫度、留意溫度、組分組分 當(dāng)容器的液柱靜壓力當(dāng)容器的液柱靜壓力5%Pc,5%Pc,要計入液柱靜壓力球形儲罐均要計要計入液柱靜壓力球形儲罐均要計入液柱靜壓力。入液柱靜壓力。3 3溫度：溫度主要用來確定資料許用應(yīng)力，強度校核溫度普通取溫度：溫度主要用來確定資料許用應(yīng)力，強度校核溫度普通取實踐最高壁溫，當(dāng)無準(zhǔn)確壁溫值時，取容器的實踐最高任務(wù)溫度實踐最高壁溫，當(dāng)無準(zhǔn)確壁溫值時，取容器的實踐最高任務(wù)溫度熱介質(zhì)的最高任務(wù)溫度，低溫壓力容器，取常溫?zé)峤橘|(zhì)的最高任務(wù)溫度，低溫壓力容器，取常溫2020值。值。4 4許用應(yīng)力，許用應(yīng)力，GB150GB150

55、屈服屈服1.61.6，抗拉，抗拉3.03.0平安系數(shù)。如平安系數(shù)。如16MnR16MnR抗拉抗拉510MPa/3.0=170(510MPa/3.0=170(許用應(yīng)力見許用應(yīng)力見GB150GB150，對屈服，對屈服345/1.6345/1.6216216，故按照保守，取故按照保守，取170170許用應(yīng)力。許用應(yīng)力。 從實際上來說，耐壓取從實際上來說，耐壓取1.251.25的系數(shù)，而實踐屈服平安系數(shù)的系數(shù)，而實踐屈服平安系數(shù)1.61.6，故，故不會塑性變形，但是依然需求校核水壓薄膜應(yīng)力，主要是不會塑性變形，但是依然需求校核水壓薄膜應(yīng)力，主要是1.251.25后后邊有個溫度因子。邊有個溫度因子。 壓

56、力容器的資料牌號明確的，直接按相應(yīng)資料牌號選取許用應(yīng)壓力容器的資料牌號明確的，直接按相應(yīng)資料牌號選取許用應(yīng)力，當(dāng)資料牌號不明確，可按壓力容器同類資料的最低規(guī)范值選力，當(dāng)資料牌號不明確，可按壓力容器同類資料的最低規(guī)范值選取，如不能滿足強度要求時，那么進展資料化驗、硬度測定確定取，如不能滿足強度要求時，那么進展資料化驗、硬度測定確定強度等級，選取許用應(yīng)力值。強度等級，選取許用應(yīng)力值。 選取許用應(yīng)力值時取最高任務(wù)溫度或壁溫下的許用應(yīng)力；選取許用應(yīng)力值時取最高任務(wù)溫度或壁溫下的許用應(yīng)力； 液化氣儲罐，取設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力；液化氣儲罐，取設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力； 低溫容器取低溫容器取2020下的許用應(yīng)力

57、。下的許用應(yīng)力。壓力容器強度校核壓力容器強度校核校核參數(shù)選取校核參數(shù)選取2 2二、校核參數(shù)的選取二、校核參數(shù)的選取5 5直徑：內(nèi)直徑按實測最大值選取。直徑：內(nèi)直徑按實測最大值選取。6 6焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù) 焊接接頭系數(shù)根據(jù)焊接接頭的實踐構(gòu)造方式和無損檢測比例，焊接接頭系數(shù)根據(jù)焊接接頭的實踐構(gòu)造方式和無損檢測比例，按照有關(guān)規(guī)范選取。按照有關(guān)規(guī)范選取。 對焊接接頭方式不清，又無出廠資料可取對焊接接頭方式不清，又無出廠資料可取=0.6=0.6，不能滿足，不能滿足強度條件時，可采用強度條件時，可采用X X射線或超聲波探傷，確認(rèn)焊接接頭實踐構(gòu)造射線或超聲波探傷，確認(rèn)焊接接頭實踐構(gòu)造方式和焊接接頭內(nèi)

58、在質(zhì)量后確定焊接接頭系數(shù)。如進展部分抽查方式和焊接接頭內(nèi)在質(zhì)量后確定焊接接頭系數(shù)。如進展部分抽查合格按部分探傷選焊接接頭系數(shù)，如進展合格按部分探傷選焊接接頭系數(shù)，如進展100100探傷合格，可按探傷合格，可按100100探傷選取焊接接頭系數(shù)。對遠離焊接接頭母材的部分腐蝕，探傷選取焊接接頭系數(shù)。對遠離焊接接頭母材的部分腐蝕，用最小實測壁厚驗算母材應(yīng)力程度時，焊接接頭系數(shù)可取用最小實測壁厚驗算母材應(yīng)力程度時，焊接接頭系數(shù)可取1 1。三、例題三、例題必需會進展強度校核必需會進展強度校核壓力容器強度校核壓力容器強度校核壓力實驗應(yīng)力壓力實驗應(yīng)力校核校核3夾套容器對于帶夾套的容器，應(yīng)在圖樣上分別注明內(nèi)筒和

59、夾套的實驗壓力。當(dāng)內(nèi)筒設(shè)計壓力為正值時，按內(nèi)壓確定實驗壓力。當(dāng)內(nèi)筒設(shè)計壓力為負值時，按外壓進展液壓實驗。在內(nèi)筒液壓實驗合格后，再焊接夾套。并對夾套進展壓力實驗，在確定了實驗壓力后，必需校核內(nèi)筒在該實驗外壓力作用下的穩(wěn)定性。假設(shè)不能滿足穩(wěn)定要求，那么應(yīng)規(guī)定在作夾套的液壓實驗時，必需同時在內(nèi)筒堅持一定壓力，以使整個實驗過程包括升壓、保壓和卸壓中的任一時間內(nèi)，夾套和內(nèi)筒的壓力差不超越設(shè)計壓差。圖樣上應(yīng)注明這一要求，以及實驗壓力和允許壓差。4對立式容器臥置進展液壓實驗時，實驗壓力應(yīng)為立置時的實驗壓力加液柱靜壓力。 壓力容器強度校核壓力容器強度校核壓力實驗應(yīng)力校核壓力實驗應(yīng)力校核壓力容器強度校核壓力容器

60、強度校核壓力實驗應(yīng)力壓力實驗應(yīng)力校核校核壓力容器強度校核壓力容器強度校核壓力實驗應(yīng)力壓力實驗應(yīng)力校核校核壓力容器構(gòu)造概述 壓力容器普通是由筒體又稱殼體、封頭又稱端蓋、法蘭、接納、人孔、支座、密封元件、平安附件等組成。它們統(tǒng)稱為過程設(shè)備零部件，這些零部件大都有規(guī)范。其典型過程設(shè)備有換熱器、反響器、分別容器、儲存容器等。 壓力容器的構(gòu)造外形主要有圓筒形、球形、組合形。圓筒描畫器是由圓柱形筒體和各種成型封頭半球形、橢圓形、碟形、錐形所組成。球描畫器由數(shù)塊球瓣板拼焊成。承壓才干很好，但由于安頓內(nèi)件不便和制造稍難，故普通用作貯罐。壓力容器的筒體、封頭端蓋、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接納、膨脹節(jié)、開孔補強圈、