壓容設(shè)計培訓(xùn)講議

壓力容器設(shè)計培訓(xùn)講議

一.壓力容器概論

壓力容器是在一定溫度和壓力下工作且介質(zhì)異常復(fù)雜的一種特殊設(shè)備。壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一種設(shè)備，隨著國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平提高，壓力容器的使用越來越廣泛，不僅廣泛應(yīng)有于石油化工，醫(yī)藥，輕工，軍事及科研等各個領(lǐng)域，而且還深入千家萬戶，應(yīng)用于百姓的生活之中。如大家看得見摸得著的石油液化氣罐、液化氣槽車等，大煉油化工廠中設(shè)備中的50%屬于壓力容器，如反應(yīng)器、再生器、加氫反應(yīng)器等。醫(yī)療方面的醫(yī)用氧艙，特種氣瓶、氧氣瓶、乙炔瓶、液化氣槽車、蒸餾水機(jī)等，應(yīng)用十分廣泛。

1.1壓力容器：承受一定壓力密閉的容器。[設(shè)計壓力<-0.02Mpa的容器，或

設(shè)計壓力大于或等于0.1Mpa的密封容器，叫壓力容器（根據(jù)GB150）]1.2壓力容器及其特點(diǎn)1.2.1壓力高：內(nèi)承壓可達(dá)0.1Mpa-100Mpa①真空②低壓③中壓④高壓1.2.2介質(zhì)危害程度大：a易燃易爆有毒介質(zhì)b極度危害、高度危害介質(zhì)c一般

介質(zhì)1.2.3儲存能量大：PV值越大爆炸能量越大，危害性也愈大，對容器的設(shè)計、

制造、安裝、使用、檢驗、修理和改造也就愈高。1.2.4易發(fā)生危險事故現(xiàn)代工業(yè)離不開壓力容器，它承受壓力是具有燃燒、爆炸、毒害等潛

在危險品的特種設(shè)備，一旦發(fā)生事故，破壞力極大、影響范圍廣，因

此，必須嚴(yán)格控制。

例：1979年12月28日東北某石化公司400m3液化石油氣球罐爆炸，死了

32人，傷54人，直接損失539萬元，間接損失89萬元。X市城建局

煤氣公司液化氣公司，共有6個400m3液化氣球、50m3罐4個，液

化石油氣瓶3000余個。

a事故發(fā)生經(jīng)過：1999年12月28日2#球罐突然破裂，裂口長達(dá)13m多，遇到明火燃燒，在6萬多m3的范圍內(nèi)立即形成了一片火海，由于范圍大，火勢太猛，消防設(shè)備不能靠近，未能控制火勢，噴出大量液化氣體蔓延到距離200m苗圃，全部的1#罐在大火燒烤4個多小時后，嚴(yán)重超壓發(fā)生了強(qiáng)烈爆炸，響聲遠(yuǎn)及百余里，火焰高達(dá)百余米，4塊十多噸重的球殼碎片飛出100多米遠(yuǎn)，爆炸后整個罐區(qū)遭到了破壞，大火燃燒了23個小時，死32人，傷54人，損失慘重。b事故原因分析：（1）球罐焊接質(zhì)量不好：存在焊接缺陷，發(fā)生了裂紋（脆性斷裂）使用中缺陷不斷發(fā)展又未能及時發(fā)現(xiàn)與處理，致使穿透開裂。1.2.5設(shè)計制造要求的嚴(yán)格2.5.1單位必須取得相應(yīng)資格才可從事相應(yīng)的設(shè)計制造2.5.2對個人條件提出了要求：質(zhì)保工程師、設(shè)計技術(shù)負(fù)責(zé)人以及系統(tǒng)責(zé)任

工程師2.5.3對設(shè)備場地等較高的要求

2.壓力容器的分類2.1壓力容器定義設(shè)計壓力<-0.02Mpa的容器，或設(shè)計壓力大于或等于0.1Mpa的密封容器，叫壓力容器（根據(jù)GB150）受控壓力容器：2.3壓力容器的分類2.3.1從管理受控狀態(tài)上分：受控：受《容規(guī)》控制監(jiān)督檢查的壓力容器（簡稱受控）、非受控壓力容器.A受控壓力容器同時具備下列條件的壓力容器：①最高工作壓力大于等于0.1Mpa(不含液體凈壓力)②工作壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPaL.③盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體B非受控壓力容器：除受控壓力容器而外的壓力容器2.3.2按設(shè)計壓力劃分低壓：0.1Mpa≤P設(shè)＜1.6Mpa

中壓：1.6Mpa≤P設(shè)＜10Mpa高壓：10Mpa≤P設(shè)＜100Mpa超高壓：P設(shè)≥100Mpa真空容器：P設(shè)<-0.02Mpa2.3.3按容器在生產(chǎn)中的作用來分：A反應(yīng)壓力容器（代號R）:主要完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器。

如：反應(yīng)器、反應(yīng)釜、高壓釜、合成塔、煤氣發(fā)生爐等；B換熱壓力容器（代號為E）:主要用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器。

如：管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻塔、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等；C分離壓力容器（代號S）:主要用于介質(zhì)流體壓力平衡、緩沖、和氣體凈化

分離的壓力容器。如：分離器，分流塔、過濾器、緩沖器、干燥塔等；D儲存容器（代號C）:主要用于儲存和盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的

壓力容器。如：液氨出罐、液化石油氣儲罐等。2.3.4按安裝方式來分：固定式壓力容器和移動式壓力容器；2.3.5按壁厚分類：薄壁容器K≤1.2;厚壁容器K≥1.2（K=Do/Di容器外徑/容器內(nèi)徑）

2.3.6按安裝形式來分：立式容器、臥室容器2.3.7按管理類別劃分：分為三個類別（一類、二類、三類）2.3.8壓力容器制造許可級別劃分:級別壓力容器范圍發(fā)證機(jī)構(gòu)代表產(chǎn)品AA1超高壓容器、高壓容器國家質(zhì)檢總局A1應(yīng)注明單層、煅焊、多層包扎、繞帶、熱套、繞板、無縫、鍛造、管制等形式

A2第三類低、中壓力容器A3球形儲罐現(xiàn)場組焊或球殼板制造A4非金屬壓力容器A5醫(yī)用氧艙BB1無縫氣瓶國家質(zhì)檢總局B2注明含（限）溶解乙炔氣瓶或液化石油氣瓶；B3注明機(jī)動車用、纏繞、非重復(fù)重裝、真空絕熱低溫氣瓶等B2焊接氣瓶B3特制氣瓶CC1鐵路罐車國家質(zhì)檢總局C2汽車罐車或長管拖車C3罐式集裝箱DD1第一類壓力容器省技術(shù)監(jiān)督局D2第二類低、中壓容器

2.3.9壓力容器設(shè)計許可級別劃分級別壓力容器范圍發(fā)證機(jī)構(gòu)代表產(chǎn)品AA1超高壓容器、高壓容器國家質(zhì)檢總局A1應(yīng)注明單層、多層A2第三類低、中壓力容器A3球形儲罐A4非金屬壓力容器CC1鐵路罐車國家質(zhì)檢總局C2汽車罐車或長管拖車C3罐式集裝箱DD1第一類壓力容器省技術(shù)監(jiān)督局D2第二類低、中壓容器SAD指壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計國家質(zhì)檢總局

2.10我公司已具備的壓力容器制造資質(zhì)以及準(zhǔn)備取得的設(shè)計資格證A已取得下列三類壓力容器制造證有：A1超高壓容器、高壓容器A2第三類低、中壓容器B我公司將要取的三類設(shè)計證有：A1超高壓容器、高壓容器A2第三類低、中壓容器A3球形儲罐制造證取得之后，可以說取完證后，除了球罐、汽車、火車罐車、液化氣氣瓶、乙炔氣瓶不能干而外，化工廠、石化廠95%以上的壓力容器可以干.有關(guān)介質(zhì)特性的術(shù)語1爆炸極限：可燃?xì)怏w、可燃液體的蒸氣或可燃粉塵和空氣混合達(dá)到一定濃度時，遇到火源就會發(fā)生爆炸。達(dá)到爆炸的空氣混合物的濃度范圍，稱之為爆炸極限。爆炸極限通常以可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵在空氣中的體積百分?jǐn)?shù)來表示。其最低濃度稱為“爆炸下限”，最高濃度稱為“爆炸上限”。當(dāng)濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限時，都不會發(fā)生爆炸。2燃點(diǎn)和閃點(diǎn)燃點(diǎn)是指可燃物質(zhì)加溫受熱，并點(diǎn)燃后，所放出的燃燒熱，能使該物質(zhì)揮發(fā)出足夠量的可燃蒸氣來維持燃燒的繼續(xù)。此時加溫該物質(zhì)所需的最低溫度，即為該物質(zhì)的“燃點(diǎn)”，也稱為著火點(diǎn)。物質(zhì)的燃點(diǎn)越低，越容易燃燒。

閃點(diǎn)是指可燃液體揮發(fā)出來的蒸氣與空氣形成混合物，遇火源能夠發(fā)生閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)與燃點(diǎn)不同，閃點(diǎn)略低于燃點(diǎn)。3易燃與可燃液體的分類：一般分為四級二類：第一級閃點(diǎn)<28℃第二級閃點(diǎn)≥28℃至≤45℃第三級閃點(diǎn)>45℃至≤120℃第四級閃點(diǎn)>120℃第一、二級的液體稱為易燃液體類；第三、四級的液體稱為可燃液體類。4化學(xué)危險物質(zhì)凡是具有各種不同程度的燃燒、爆炸、毒害、腐蝕、放射性等危險特性的物質(zhì)，受到摩擦、撞擊、震動、接觸火源、日光曝曬、遇水受潮、溫度變化或遇到性能有抵觸的其它物質(zhì)等外界因素的影響，因而引起燃燒、爆炸、中毒、灼傷等等人身傷亡或使財產(chǎn)損壞的物質(zhì)，都屬化學(xué)危險物質(zhì)。5易爆(爆）介質(zhì)

與空氣混合的爆炸下限＜10％或爆炸上限與下限之差≥20％的氣體，以及閃點(diǎn)≤

45℃液體。6介質(zhì)毒性程度的劃分1．極度危害（Ⅰ級）最高容許濃度＜0.1mg/m3；2．高度危害（Ⅱ級）最高容許濃度0.1～＜1.0mg/m3；3．中度危害（Ⅲ級）最高容許濃度1.0～＜10mg/m3；4．輕度危害（Ⅳ級）最高容許濃度≥10mg/m3。6劃分依據(jù)（一）壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性程度和易燃介質(zhì)的劃分按照HG20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》的規(guī)定。如果HG20660沒有規(guī)定則參照GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分類》的原則確定；（二）壓力容器中介質(zhì)為混合物質(zhì)時，應(yīng)以介質(zhì)的組分并按上述毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單位的工藝設(shè)計或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門提供介質(zhì)毒性程度或是否屬于易燃介質(zhì)的依據(jù)，無法提供依據(jù)時，按毒性危害程度或爆炸危險程度最高的介質(zhì)確定。

,3.壓力容器的設(shè)計制造與管理3.1受控壓力容器

同時具備下列條件的壓力容器為受控壓力容器：A最高工作壓力（Pw）大于或等于0.1MPa(不含液體凈壓力)；B②工作壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPaL。C盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的容器。3.2受控容器設(shè)計、制造管理要求3.2.1取得相應(yīng)受控壓力容器設(shè)計、制造的企業(yè)，方可設(shè)計、制造相應(yīng)資質(zhì)

的受控壓力容器；3.2.2容器的設(shè)計除符合GB150-1998《鋼制壓力容器》而外，還應(yīng)符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。3.2.3容器的制造、檢驗和驗收除按照GB150-1998《鋼制壓力容器》而外，

還應(yīng)接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督。3.2.4受控壓力容器的控制范圍：3.2.4.1壓力容器本體

——第一道環(huán)向焊縫的焊接坡口端面；——螺絲連接的第一個螺絲接頭端面；——法蘭連接的第一個法蘭密封面；——專用連接件、或

管件連接的第一個密封面。2）壓力容器開孔部分的承壓蓋及其緊固件；3）非受壓元件與壓力容器本體連接的焊接接頭。3.2.4.2安全附件直接連接在壓力容器上的安全閥、爆破片裝置、緊急切斷裝置、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液位計、測溫儀等3.3非受控容器設(shè)計制造管理要求3.2.1不需要取得壓力容器的設(shè)計、制造資格即可設(shè)計制造；3.2.2容器的設(shè)計符合GB150-2011《壓力容器》即可；3.2.3容器的制造、檢驗和驗收除符合GB150-2011《壓力容器》即可。3.4一般所說的壓力容器指受控壓力容器

4壓力容器設(shè)計、制造許可證（市場準(zhǔn)入證）制度4.1嚴(yán)格貫徹壓力容器制造許可證制度

中華人民共和國國務(wù)院令（第549號）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》第11條、第14條要求：壓力容器設(shè)計單位、制造單位應(yīng)當(dāng)經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門許可，方可從事壓力容器設(shè)計制造活動。制造廠必須建立健全壓力容器制造質(zhì)量保證體系并健康運(yùn)行，取得相應(yīng)級別的壓力容器制造許可證，按批準(zhǔn)的范圍生產(chǎn)壓力容器。只有首先取得壓力容器制造許可證，才能使其生產(chǎn)、管理等各項工作走上正軌，置身于相應(yīng)機(jī)構(gòu)的安全監(jiān)察下。認(rèn)真貫徹執(zhí)行壓力容器制造許可證制是從管理體系上規(guī)范了容器制造企業(yè)的行為，這是確保壓力容器制造的根本前提，也是對壓力容器制造的最基本的要求。4.2嚴(yán)格執(zhí)行和遵守各項法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》《壓力容安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGZ0004-2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》是壓力容器制造必須遵循的根本大法；GB150《壓力容器》以及以它們?yōu)楹诵挠种贫艘幌盗袠?biāo)準(zhǔn)，如：GB151《管殼式還熱器》、GB12337《鋼制球形儲罐》、《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》、

《鍋爐壓力容器壓力無損檢測人員資格鑒定考核規(guī)則》、JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》、JB4730《鋼制壓力容器無損檢測》、JB4744《鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗》等。這些法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行是是防止粗制濫造，確保壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵。5.壓力容器質(zhì)量保證體系的建立5.1壓力容器質(zhì)量保證體系的建立的依據(jù)：5.2《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；5.3國質(zhì)檢鍋[2003]194號文件；5.4國家質(zhì)檢總局第22號令；5.5TSGZ0004-2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》。5.6TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》。在中華人民共和國境內(nèi)制造、使用的鍋爐壓力容器，國家實(shí)行制造許可制度和產(chǎn)品安全性能強(qiáng)制監(jiān)督檢驗制度。在“鍋爐壓力容器制造許可條件”中明確規(guī)定：企業(yè)必須建立與鍋爐壓力容器產(chǎn)品相適應(yīng)的質(zhì)量管理體系并保證連續(xù)有效運(yùn)轉(zhuǎn)，TSGZ0004-2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》也提出了相應(yīng)的要求。可見，鍋爐壓力容器制造企業(yè)制造資格的取證工作，是執(zhí)行強(qiáng)制行政許可制度。

6.容器設(shè)計制造資質(zhì)證的認(rèn)證方法6.1方法

國際上有八種質(zhì)量認(rèn)證方法，其中最復(fù)雜、要求最嚴(yán)的是第五種認(rèn)證方法——制造許可證(市場準(zhǔn)入證)和強(qiáng)制的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗制度。我

國正是采用了這一方法。6.1.1許可證（市場準(zhǔn)入證）：制造、安裝企業(yè)必須持證；6.1.2產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗：監(jiān)督檢驗機(jī)構(gòu)的駐廠監(jiān)檢；6.1.3質(zhì)保體系進(jìn)行評審：安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)每4年一次的對質(zhì)保體系評審以及非

定期檢查是保證持久穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的手段6.2評審內(nèi)容：TSGZ0005-2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修許可鑒

定評審細(xì)則》。7壓力容器制造質(zhì)量體系的基本要素TSGZ0004-2007《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》以法規(guī)形式明確規(guī)定了18項質(zhì)量保證體系的基本要素：

（1）管理職責(zé)；（2）質(zhì)量保證體系文件；（3）文件和記錄控制；（4）合同控制；（5）設(shè)計控制；（6）材料、零部件控制；（7）作業(yè)（工藝）控制；（8）焊接控制；（9）熱處理控制；（10）無損檢測控制;(11)理化檢驗控制；（12）檢驗與試驗控制；（13）設(shè)備和檢驗與試驗裝置控制；（14）不合格品（項）控制；（15）質(zhì)量改進(jìn)與服務(wù)；（16）人員培訓(xùn)、考核及其管理；（17）其他過程控制；（18）執(zhí)行特種設(shè)備許可制度8壓力容器設(shè)計質(zhì)量手冊基本要素以及程序文件基本內(nèi)容8.1質(zhì)量手冊基本內(nèi)容：（1）管理職責(zé)；（2）質(zhì)量保證體系文件；（3）文件和記錄控制；（4）合同控制；（5）人員培訓(xùn)、考核及其管理；（6）設(shè)備（軟硬件）管理；（7）設(shè)計控制；（8）管理評審；（9）內(nèi)部審核；（10）不合格品控制：（11）質(zhì)量改進(jìn)與服務(wù)；（12）執(zhí)行特種設(shè)備許可制度。

9.設(shè)計單位條件9.1設(shè)計單位必須具備的基本條件9.1.1有企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照或事業(yè)單位法人證書；9.1.2由中華人民共和國組織機(jī)構(gòu)代碼；9.1.3有與設(shè)計范圍相適應(yīng)的設(shè)計、審批人員；9.1.4有健全的質(zhì)量保證體系和程序文件（管理制度）及設(shè)計技術(shù)規(guī)定；9.1.5有與設(shè)計范圍相適應(yīng)的安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)（至少有1套正是版本）；9.1.6有專門的設(shè)計機(jī)構(gòu)和場所；9.1.7有必要的設(shè)計裝備和設(shè)計手段，具有利用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計、計算、繪

圖的能力，利用計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)出圖率應(yīng)到到100%，具有在

互聯(lián)網(wǎng)上傳遞圖樣和文字所需要的軟件和硬件；9.1.8具有一定的設(shè)計經(jīng)驗和獨(dú)立承擔(dān)設(shè)計的能力。9.2A級壓力容器設(shè)計單位人員要求

專職設(shè)計人員總數(shù)一般不少于10名，其中設(shè)計審批人員不少于2名.10設(shè)計許可程序

申請—受理—試設(shè)計—鑒定評審—審批發(fā)證

11.試設(shè)計文件要求

試設(shè)計文件應(yīng)當(dāng)覆蓋申請設(shè)計許可類別、品種范圍、級別，并具有代表性。壓力容器每個級別試設(shè)計文件數(shù)量一般不少于2套，每名設(shè)計人員至少準(zhǔn)備1套試設(shè)計文件我公司試設(shè)計產(chǎn)品:序號級別品種范圍數(shù)量備注1A1高壓容器2氮?dú)鈨蕖錃鈨?A2低壓三類2氯氣儲罐、HF汽化器3A2中壓三類2液化氣儲罐、液氨儲罐

4A3球罐2650m3液化石油氣儲罐、1000m3氮?dú)鈨?/p>

12鑒定評審內(nèi)容12.1聽取申請單位的基本情況介紹，核對《申請書》內(nèi)容的真實(shí)性；12.2核查營業(yè)執(zhí)照或事業(yè)單位法人證書（原件）；12.3核查設(shè)計工作機(jī)構(gòu)、工作場所、設(shè)計手段和設(shè)計裝備以及技術(shù)力量；12.4檢查質(zhì)量保證體系的建立級實(shí)施情況；12.5考查各級設(shè)計人員的配備情況，對設(shè)計人員（包括校核人員）進(jìn)行基礎(chǔ)

知識書面考試；12.6檢查實(shí)際設(shè)計水平和質(zhì)量，審查試設(shè)計文件，進(jìn)行試設(shè)計文件答辯。從試設(shè)計的壓力容器設(shè)計文件中，抽取一定比例的試設(shè)計文件進(jìn)行審查，一般不少于設(shè)計人員的50%，少于10名設(shè)計人員的單位，應(yīng)審查其全部

設(shè)計人員的試設(shè)計文件。

與介質(zhì)的特性（易爆性、毒性程度、滲透性）有關(guān)的基本概念：1爆炸極限

可燃?xì)怏w、可燃液體的蒸氣或可燃粉塵和空氣混合達(dá)到一定濃度時，遇到火源就會發(fā)生爆炸。達(dá)到爆炸的空氣混合物的濃度范圍，稱之為爆炸極限。爆炸極限通常以可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵在空氣中的體積百分?jǐn)?shù)來表示。其最低濃度稱為“爆炸下限”，最高濃度稱為“爆炸上限”。當(dāng)濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限時，都不會發(fā)生爆炸。2燃點(diǎn)

是指可燃物質(zhì)加溫受熱，并點(diǎn)燃后，所放出的燃燒熱，能使該物質(zhì)揮發(fā)出足夠量的可燃蒸氣來維持燃燒的繼續(xù)。此時加溫該物質(zhì)所需的最低溫度，即為該物質(zhì)的“燃點(diǎn)”，也稱為著火點(diǎn)。物質(zhì)的燃點(diǎn)越低，越容易燃燒。3閃點(diǎn)

是指可燃液體揮發(fā)出來的蒸氣與空氣形成混合物，遇火源能夠發(fā)生閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)與燃點(diǎn)不同，閃點(diǎn)略低于燃點(diǎn)。4易爆與可燃液體的分類，一般分為四級二類：第一級

閃點(diǎn)<28℃第二級

閃點(diǎn)≥28℃至≤45℃第三級

閃點(diǎn)>45℃至≤120℃第四級

閃點(diǎn)>120℃第一、二級液體稱為易燃液體類；第三、四級液體稱為可燃液體類。5易爆介質(zhì)：是指與空氣混合的爆炸下限＜10％或爆炸上限與下限之差≥20％的氣體，以及閃點(diǎn)≤45℃的液體。5介質(zhì)毒性程度和易燃介質(zhì)的劃分5.1劃分標(biāo)準(zhǔn)：1）．極度危害（Ⅰ級）最高容許濃度＜0.1mg/m3；2）．高度危害（Ⅱ級）最高容許濃度0.1～＜1.0mg/m3；3）．中度危害（Ⅲ級）最高容許濃度1.0～＜10mg/m3；4）．輕度危害（Ⅳ級）最高容許濃度≥10mg/m3。5.2劃分方法按照HG20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》確定。當(dāng)HG20660沒有規(guī)定時，參照GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的原則，確定介質(zhì)組別。補(bǔ)充：1簡介HG20660內(nèi)容；2剖析“苯”的特性；3容器化類小程序4頂部帶有小筒體的30m3臥式水罐（工作溫度50℃工作壓力4.0MPa)的化類問題。

二壓力容器設(shè)計基本知識1壓力討論：有一臺甲醇精餾塔（有效容積25m3），介質(zhì)為甲醇和水，塔頂部工作壓力為0.02Mpa，中部壓力為0.12Mpa，該設(shè)備是否為受控容器？1.1壓力（壓強(qiáng)）:將垂直于單位作用面上的力稱為壓力（壓強(qiáng)）壓力的單位：1.1.1直接按壓力的單位：N/m2(Pa);N/mm2（Mpa）;bar單位換算：1Mpa=106Pa1bar=105Pa1.1.2間接地以流體柱高表示：如：

mH2O

mmHg等1.1.3以大氣壓作為計量單位：1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)=1.013X105Pa相當(dāng)于760mmHg或10.33mH2O1.2氣體壓強(qiáng)基準(zhǔn)：絕對壓力和表壓1.2.1絕對壓力MPa(A)：以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力；1.2.2表壓：以大氣壓強(qiáng)為基準(zhǔn)測得的壓力稱為表壓或真空度；

表壓=絕對壓力—大氣壓

真空度=大氣壓力—絕對壓力（真空度表示在真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度。是通過真空壓力表直接測量出來的）

1.2.3除注明外，一般情況是指壓力均系指表壓力。a內(nèi)壓容器：在正常工作狀態(tài)下，最高工作壓力大于大氣壓的容器Pw＞0.1Mpab真空容器：在正常工作狀態(tài)下，最高工作壓力-0.1Mpa＜Pw＜0c外壓容器：在正常工作狀態(tài)下，Pw＜-0.1Mpa的容器1.3工作壓力Pw指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。

①由于最大工作壓力是容器頂部的壓力，所以對于塔這類直立容器，直立進(jìn)行水壓試驗時的壓力與臥置時不同。②許多塔器頂部的壓力并不是其實(shí)際最高工作壓力，實(shí)際最高工作壓力可能位于塔器中間的某個管口的入口處，這是塔器這種工藝設(shè)備的特點(diǎn)所決定。在實(shí)際設(shè)計中，這一矛盾不會影響塔器壁厚設(shè)計的合理性，因為計算時是以計算壓力為依據(jù)設(shè)計的，況且塔器的實(shí)際壁厚主要是由風(fēng)載荷、地震載荷所決定的。各國規(guī)范均明確壓力容器的壓力是容器頂部的最高表壓力，是以排放裝置的開啟壓力為基礎(chǔ)確定的。

例如，某單位設(shè)計的甲醇精餾塔，介質(zhì)為甲醇和水，最高工作壓力為0.02Mpa，設(shè)計溫度為126.5℃，容積161m3，屬那類容器？因該塔最高工作壓力小于0.1Mpa，不屬于《容規(guī)》的監(jiān)察范圍，在該單位壓力容器設(shè)計資格換證審查時，被審查組列為劃類錯誤。該甲醇精餾塔的設(shè)計者將其劃為一類壓力容器，既合情，又合理，但是有點(diǎn)不合法。從容積推算塔高要有幾十米，塔頂?shù)淖畲蠊ぷ鲏毫﹄m然是0.02Mpa。但塔中間的介質(zhì)入口壓力一定要遠(yuǎn)大于0.1Mpa才能實(shí)現(xiàn)精餾工藝過程。甲醇是中毒危害介質(zhì)。設(shè)計者考慮這些因素相應(yīng)提高了劃類錯誤。可以對該設(shè)備在一系列具體的技術(shù)保證措施方面采取相應(yīng)的措施，但不應(yīng)劃類，避免與技術(shù)法規(guī)發(fā)生正面沖突以維護(hù)技術(shù)法規(guī)的嚴(yán)肅性和可操作性。

1.4設(shè)計壓力P：設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力;對于小于0.1MPa的塔器設(shè)計壓力可取0.1MPa1.4.1設(shè)計壓力的作用

類別劃分、各受壓元件的計算壓力、容器耐壓和致密性試驗壓力確定的依據(jù)，1.4.2設(shè)計壓力的選取1.4.2.1安全閥的開啟壓力:安全閥瓣在運(yùn)行條件下，開始起升時的壓力。其值為：1.05—1.1倍的工作壓力。

1.4.2.1內(nèi)壓及外壓壓力容器類

型設(shè)計壓力p內(nèi)壓容器1無安全泄放裝置P=1.0~1.1Po（工作壓力）2裝有安全閥P=1.05~1.1Po(當(dāng)Po偏高時可取下限。反之可取上限），且不低于安全閥開啟壓力3裝有爆破片取爆破片標(biāo)定爆破壓力范圍的上限4出口管線上裝有安全閥不低于安全閥開啟壓力加上流體從容器流至安全閥處的壓力降5容器位于泵進(jìn)口側(cè)且無安全控制裝置取P=1.0~1.1Po（工作壓力），且以0.1Mpa外壓進(jìn)行校核6容器位于泵出口側(cè)且無安全控制裝置取下面三者中大值：（1）泵正常入口壓力加1.2倍泵的正常工作揚(yáng)程（2）泵最大入口壓力加泵的正常工作揚(yáng)程（3）泵正常入口壓力加關(guān)閉揚(yáng)程（即泵出口安全關(guān)閉時的揚(yáng)程）

7容器位于壓縮機(jī)進(jìn)口側(cè)且無安全控制裝置取P=1.0~1.1Po（工作壓力），且以0.1Mpa外壓進(jìn)行校核取壓縮機(jī)出口壓力8容器位于壓縮機(jī)出口側(cè)且無安全裝置時外壓容器不小于在正常操作情況下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差

1.4.2.2真空容器及兩側(cè)受壓的壓力容器類

型設(shè)計壓力p1無夾套真空容器有安全泄放裝置設(shè)計壓力取1.25倍的最大內(nèi)外壓力差或-0.1Mpa兩者中的較小值無安全泄放裝置設(shè)計壓力取-0.1Mpa2夾套內(nèi)為內(nèi)壓的帶夾套真空容器容器（真空）按外壓容器設(shè)計，設(shè)計壓力取無夾套真空容器規(guī)定的選取值夾套（內(nèi)壓）設(shè)計內(nèi)壓，按內(nèi)壓容器規(guī)定3夾套內(nèi)為真空的帶夾套內(nèi)壓容器容器（內(nèi)壓）以內(nèi)壓容器的設(shè)計壓力加0.1Mpa作為設(shè)計壓力，且必須校核在夾套試驗壓力（外壓）下的穩(wěn)定性夾套（真空）設(shè)計外壓力按夾套真空容器規(guī)定選區(qū)4兩側(cè)受壓的承壓元件除有可靠措施確保兩側(cè)同時受壓可按差作為設(shè)計壓力外，應(yīng)以兩側(cè)設(shè)計壓力分別作為該元件的設(shè)計壓力

1.4.2.3液化石油氣儲罐設(shè)計壓力

注：飽和蒸汽壓、飽和溫度的查找：《壓力容器介質(zhì)手冊》1.5計算壓力Pc：計算壓力指在相應(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)液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。1.5.1典型設(shè)備—夾套容器設(shè)計壓力與計算壓力的選取1）內(nèi)筒設(shè)計壓力按內(nèi)筒工作壓力確定，夾套設(shè)計壓力按夾套工作壓力確定

2）夾套的計算壓力通常是夾套的設(shè)計壓力；當(dāng)夾套所承受的液體靜壓力大于或等于5%夾套腔的設(shè)計壓力時，還應(yīng)考慮液柱靜壓力。3）被夾套包圍的內(nèi)筒的計算壓力，在數(shù)值上既不等于內(nèi)筒設(shè)計壓力又不等于夾套設(shè)計壓力。內(nèi)筒工作壓力夾套工作壓力被夾套包圍內(nèi)筒的計算參數(shù)工況常壓正壓按常壓容器考慮壁厚，以夾套設(shè)計壓力作為外壓計算壓力；以夾套水試時的壓力作為外壓校核計算壓力(若內(nèi)筒敞開時，…）正壓正壓如不能保證任何情況下兩側(cè)同時受壓，應(yīng)以內(nèi)筒設(shè)計壓力作為內(nèi)壓計算壓力確定壁厚；按夾套設(shè)計壓力為外壓的計算壓力；以夾套水壓試驗時的壓力作為外壓校準(zhǔn)的計算壓力。真空正壓以計算壓差作為內(nèi)筒外壓計算時的計算壓力，并確定壁厚，按夾套水壓試驗時的壓力作為外壓校準(zhǔn)的計算壓力常壓真空夾套真空容器選?。碼有安全泄放裝置時，取1.05倍最大內(nèi)外壓差或0.1Mpa的最小值，b無安全泄放裝置時，取0.1Mpa進(jìn)行外壓校準(zhǔn)）。按0.1Mpa計算壁厚（內(nèi)壓）以夾套水壓試驗時的壓力作為校準(zhǔn)的計算壓力

1.6設(shè)計壓力P與計算壓力Pc的區(qū)別：計算壓力是GB150-2011《壓力容器》新增加的概念。“計算壓力”與“設(shè)計壓力”的區(qū)別是：1.6.1設(shè)計壓力是設(shè)定的容器頂部的最高壓力，它考慮了安全泄放裝置的開啟壓力，有時還要考慮法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定如：JB4710《鋼制塔式容器》規(guī)定：“對最大工作壓力小于0.1Mpa的內(nèi)壓塔器，設(shè)計壓力取0.1Mpa”。各受壓元件的“計算壓力”則根據(jù)容器的設(shè)計壓力或在其基礎(chǔ)上考慮各種因素予以確定。1.6.2設(shè)計壓力是整臺設(shè)備的載荷條件，而計算壓力則是具體受壓元件的計算參數(shù)，兩者性質(zhì)不同。設(shè)計壓力雖然是反映容器受壓特性狀況的重要參數(shù)，但不能全部、準(zhǔn)確地反映各受壓元件的實(shí)際狀況；1.6.3設(shè)計壓力與計算壓力在具體數(shù)值上有時一致，有時不一致。當(dāng)液柱靜壓力大于5%設(shè)計壓力時，計算壓力比設(shè)計壓力在數(shù)值上最少多了液體靜壓力計算壓力如：塔器、球罐等大型容器當(dāng)考慮液柱靜壓力時，對底部受壓元件的計算壓力大于設(shè)計壓力；對夾套容器內(nèi)筒進(jìn)行的內(nèi)壓強(qiáng)度計算和外壓穩(wěn)定性校核計算以及換熱器管板計算等所使用的是計算壓力而非設(shè)計壓力；在壓力容器的管理方面（容器類別的劃分）使用的是設(shè)計壓力而非計算壓力。

1.6.4一臺設(shè)備（或一個腔體）的設(shè)計壓力只有一個。容器的設(shè)計壓力是容器結(jié)構(gòu)、材料選擇、類別劃分、各受壓元件的計算壓力、容器（腔體）耐壓和致密性試驗壓力確定的依據(jù)；而計算壓力僅用于元件的強(qiáng)度計算。受壓元件的計算壓力在一臺容器（腔體）的不同部位隨其內(nèi)外受壓情況的變化可能有所變化。1.6.5對于矩形壓力容器（非圓形截面容器）計算壓力應(yīng)取其水壓試驗時的壓力，即檢驗和使用過程中的最大承載壓力，此時計算壓力的取法不同于圓筒形或球形壓力容器。1.6.6計算壓力在壓力容器總圖的技術(shù)特性表中不出現(xiàn)，只在計算書中出現(xiàn)。

1.7試驗壓力PT：試驗壓力指在壓力試驗時，容器頂部的壓力。試驗注意：“直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗時，試驗壓力應(yīng)為立置時的試驗壓力加液柱靜壓力”一

直立設(shè)備的試驗壓力時，不應(yīng)忽略這一點(diǎn)。注：1）

外壓容器液壓試驗壓：pT=1.25p

氣壓試驗以及氣液結(jié)合試驗壓力：pT=1.1p2）對于多腔容器滲漏檢查一般采用HG/T20584附錄A中的C法即充入1%（體積）氨氣，pT=1.05p保壓10min，將顯示紙（或試紙）涂敷在在待檢表面，降至設(shè)計壓力，觀察試紙是否變色。公稱壓力：在規(guī)定條件下，確定法蘭結(jié)構(gòu)尺寸時采用的設(shè)計壓力。（注：規(guī)定條件：材料為16Mn、工作溫度200℃、承受的最大操作壓力）例如，公稱壓力PNO.6MPa的法蘭，就是指具有這樣一種具體尺寸的法蘭，該法蘭是用16Mn制造的，在200℃時，它的最大允許操作壓力是0.6MPa。如果把這個PN0.6MPa的法蘭用在高于200℃的條件下，那么它的最大操作壓力將低于它的公稱壓力0.6MPa。反之，如果將它用于低于200℃的條件下，仍按200℃確定其最高工作壓力。

如果把法蘭的材料改為Q235-A，那么Q235一A鋼的機(jī)械性能比16Mn差，這個公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，即使是在200℃時操作，它的最大允許操作壓力也將低于它的公稱壓力。反之，如果把法蘭的材料由16MnR改為15MnVR，那么，由于15MnVR的機(jī)械性能優(yōu)于16MnR，這個公稱壓力PN0.6MPa的法蘭，在200℃操作時，它的最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力。

2溫度2.1工作溫度：一般指容器中介質(zhì)的溫度；2.2設(shè)計溫度：容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計壓力與設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件；2.2.1設(shè)計溫度的選取原則1）當(dāng)容器各部分在工作過程中可能產(chǎn)生的不同的溫度時，可以取預(yù)計的不同溫度，作為各項應(yīng)部分的設(shè)計溫度，相應(yīng)的可選用不同的材質(zhì)。（容器的設(shè)計溫度—容器的載荷條件；零部件的設(shè)計溫度—零部件載荷條件）2）設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高金屬溫度；對于低于0℃時設(shè)計溫度不得高于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最低金屬溫度；3）一個容器在兩種溫度和壓力條件下工作，且在時間上不重合（如反應(yīng)器的接觸反應(yīng)與觸媒再生），設(shè)計溫度和設(shè)計壓力按兩種工況分別列出，不應(yīng)當(dāng)將一種工況的不利溫度與另一種工況不利的壓力相組合；

4）設(shè)計溫度不涉及低溫，在運(yùn)行中，壓力和溫度均有波動時，設(shè)計壓力和設(shè)計溫度應(yīng)以最不利的條件組合。2.2常見容器設(shè)計溫度的選取2.2.1當(dāng)金屬溫度不能通過傳熱計算或?qū)崪y結(jié)果確定時，設(shè)計溫度應(yīng)按下列方法選??；1）容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫（或保冷）時，設(shè)計溫度應(yīng)按表2-1規(guī)定選取：最高或最低工作溫度T（℃）設(shè)計溫度(℃)To≤-20介質(zhì)正常工作溫度減0~10℃-20＜To＜15介質(zhì)正常工作溫度減5~10℃，或取最低工作溫度15＜To＜350介質(zhì)正常工作溫度減加15~30℃或取最高工作溫度To＞350T=To+(15~5)

注：（1）最高或最低工作溫度系指容器在正常工作狀態(tài)下可能出現(xiàn)介質(zhì)的最高或最低溫度。（2）月平均最低氣溫：當(dāng)月各天的最低氣溫之和除以當(dāng)月天數(shù)。（查相關(guān)資料）5.0.2第3條內(nèi)容如下：

3厚度3.1計算厚度：保證容器強(qiáng)度、剛度或者穩(wěn)定的厚度(按照GB150標(biāo)準(zhǔn)計算出來的厚度)；3.2設(shè)計厚度δd：計算厚度與腐蝕裕量之和；3.2名義厚度δn：設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至規(guī)格厚

度；3.3有效厚度δe：名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負(fù)偏差；3.4鋼材厚度δS：決定容器制造技術(shù)條件的厚度。3.5厚度附加量:鋼材厚度負(fù)偏差+腐蝕裕量+加工裕量例：一容器計算厚度δ=7.6mm，腐蝕余量C2=2mm，鋼板負(fù)偏差C1=0.8mm，求設(shè)計厚度δα、名義厚度δn？解：設(shè)計δα=δ+C2=7.6+2=9.6mm，名義厚度δn=δα+C1=7.6+0.8=10.4mm取δn=12mm有效厚度δe=+12-(C1+C2)=12-(2+0.8)=9.2mm（同時滿足強(qiáng)度、剛度的計算厚度）3.5.1鋼材厚度負(fù)偏差C1：鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差C1應(yīng)按相應(yīng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選取，當(dāng)鋼的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負(fù)偏差可忽略不計。鋼材厚度負(fù)偏差C1可在查找GB/T20580附錄A《常用鋼材厚度負(fù)偏差表》

3.5.2腐蝕裕量C2：在設(shè)計年限內(nèi)鋼材被介質(zhì)腐蝕的總厚度。其考慮原則如下：1）與工作介質(zhì)接觸的筒體、封頭、接管、人（手）孔及內(nèi)部構(gòu)件等，均應(yīng)考慮腐蝕裕量。2）下列情況可不考慮腐蝕裕量a由不銹鋼、不銹鋼復(fù)合板、不銹鋼堆焊層的組成的元件；b有可靠的耐腐蝕襯里（如襯鉛、襯橡膠、襯塑料）的基本材料；c可經(jīng)常更換的非受壓元件；d法蘭的密封表面；e管殼式換熱器的換熱管、拉桿、定距管、折流板等非受壓元件；f用涂漆可以有效防止環(huán)境腐蝕的容器外表面及其外表面及外部構(gòu)件（如支座、支腿、底板及托架等，但不包括裙座）。

3）腐蝕裕量的選取a容器筒體封頭的腐蝕裕量a)介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣或水的碳素鋼或低合金鋼制的容器、其腐蝕裕量一般不小于1.0mm。b)其它情況按下表：b容器接管（包括人、手孔）的腐蝕裕量，一般情況下取殼體的腐蝕裕量c兩側(cè)同時與介質(zhì)接觸的元件，應(yīng)根據(jù)兩側(cè)不同的介質(zhì)選取不同的腐蝕裕量；兩者疊加作為總的腐蝕裕量。d容器地腳螺栓小徑的腐蝕裕量可取3mm。

3.6殼體成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度：為滿足制造工藝要求，根據(jù)工程實(shí)踐對殼體元件規(guī)定了不包括腐蝕余量的最小厚度，按下列情況選?。?.6.1對碳素鋼：低合金鋼容器不得小于3mm3.6.2對高合金鋼容器不小于2mm筒體的最小厚度，換熱器殼體最小厚度，其值往往都大于中徑公式計算的得到的厚度，目的是增加殼體剛度減小變形，以利于管板和管束的安裝。

4焊接接頭系數(shù)焊接接頭的強(qiáng)度與母材強(qiáng)度的比值（焊接接頭的強(qiáng)度折合成母材強(qiáng)度的系數(shù)）是影響容器筒體強(qiáng)度的一個參數(shù)。焊縫是容器和受壓元件中比較薄弱的環(huán)節(jié)，雖然在確定焊接材料時，希望使焊縫金屬的強(qiáng)度等于甚至超過母材金屬的強(qiáng)度，但由于施焊過程中焊接熱的影響，而造成焊接應(yīng)力、焊縫金屬晶粒度粗大以及氣孔、未焊透等缺陷，降低了焊縫及附近區(qū)域的強(qiáng)度。因此，焊接接頭系數(shù)是焊機(jī)接頭的削弱程度。4.1影響焊接接頭系數(shù)的因素：焊接接頭的型式及無損檢測的比例

4.2焊接接頭系數(shù)的選取4.2.1焊接接頭系數(shù)指的是縱焊縫而非環(huán)焊縫，但確保安全，一般盡量將環(huán)縫系數(shù)與縱縫相一致。若制造有困難，允許與縱縫不同（GB150.410.3.4規(guī)定“公稱直徑DN≤800mm圓筒與封頭的最后一道環(huán)縫封閉焊縫當(dāng)采用不帶墊板的單面焊對接接頭且無法進(jìn)行射線或超聲檢測時，允許不進(jìn)行檢測，但需采用氣體保護(hù)焊打底。”此時環(huán)縫系數(shù)可能與縱縫系數(shù)不同，但計算筒體厚度仍取縱縫系數(shù)。4.2.2對于以無縫鋼管制作的壓力容器，Φ=1.0（因無縱縫）4.2.3封頭焊接接頭系數(shù)

（1）有無焊縫均按筒體縱焊接接頭系數(shù)考慮。

（2）無拼板時Φ=1.0焊接接頭詳見《2012設(shè)計工藝責(zé)任工程師繼續(xù)教育課件》

5許用應(yīng)力[σ]

是指殼體一次總體薄膜應(yīng)力的最大允許值，由國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在數(shù)值上是以材料的相關(guān)機(jī)械性能除以安全系數(shù)5.1安全系數(shù)是指用以保證受壓元件安全的系數(shù)。安全系數(shù)主要考慮的因素有：鋼材的質(zhì)量、制造工藝、運(yùn)行管理水平等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。各個國家的鍋爐規(guī)范的安全系數(shù)不完全一樣，是由于各國的鋼材質(zhì)量、工藝及運(yùn)行水平差異所決定的。安全系數(shù)是一個經(jīng)驗系數(shù)，它包括了影響受壓元件強(qiáng)（剛）度因素以及難以用其他手段定性或定量地反映出來的種種因素。5.2許用應(yīng)力的確定方法5.2.1碳素鋼、低合金鋼許用應(yīng)力：取Rm/2.7、ReL/1.5、ReLt/1.5、

RtD/1.5、

Rtn/1.0中的最小值。5.2.2高合金鋼許用應(yīng)力：取Rm/2.7、ReL（Rp0.2)/1.5、ReLt（RLt

p0.2)//1.5、

RtD/1.5、

Rtn/1.0中的最小值。

1）鋼板的許用應(yīng)力：詳見GB150P14表4-12）鋼管的許用應(yīng)力：詳見GB150P18表4-33）鍛件的許用應(yīng)力：詳見GB150P21表4-54）螺栓的許用應(yīng)力：詳見GB150P23表4-75.3典型壓容用鋼許用分析5.3.1典型壓容用鋼許用應(yīng)力

鋼號σbσb/3σsσs/1.6[σ]備注Q235-B375125235147125×0.9=113質(zhì)量系數(shù)0.9Q235-C37512523514712516MnR510170345216170Ocr18Ni9520173205137137二、壓力容器受壓元件計算

1.圓筒1）應(yīng)力狀況：兩向薄膜應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力為軸向應(yīng)力的兩倍。2）壁厚計算公式：符號說明：δ—計算厚度mmPc—計算壓力MPaDi—圓筒內(nèi)直徑mm[σ]t—設(shè)計溫度下的需用應(yīng)力MPaφ—焊接接頭系數(shù)適用范圍，K≤1.5，等價于pc≤0.4[σ]tφ3）公式來由：內(nèi)壓圓筒壁厚計算公式是從圓筒與內(nèi)壓的靜力平衡條件得出的。上述計算公式認(rèn)為應(yīng)力是沿圓筒壁厚均勻分布的，它們對薄壁容器是適合的。但對于具較厚壁厚的圓筒，其環(huán)向應(yīng)力并不是均勻分布的。薄壁內(nèi)徑公式與實(shí)際應(yīng)力存在較大誤差。對厚壁圓筒中的應(yīng)力情況以由彈性力學(xué)為基礎(chǔ)推導(dǎo)得出的拉美公式較好地反映了其分布。由拉美公式知：厚壁筒中存在的三個方向的應(yīng)力，其中只有軸向應(yīng)力是沿厚度均勻分布的。環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力均是非均勻分布的，且內(nèi)壁處為最大值。筒壁三向應(yīng)力中，周向應(yīng)力最大，內(nèi)壁處達(dá)最大值，外壁處為最小值，內(nèi)外壁處的應(yīng)力差值隨K=D0/Di增大而增大。當(dāng)K=1.5時，由薄壁公式按均勻分布假設(shè)計算的環(huán)向應(yīng)力值比按拉美公式計算的圓筒內(nèi)壁處的最大環(huán)向應(yīng)力要偏低23%，存在較大的計算誤差。由于薄壁公式形式簡單，計算方便、適于工程應(yīng)用。為了解決厚壁筒時薄壁公式引起的較大誤差，由此采取增大計算內(nèi)徑，以適應(yīng)增大應(yīng)力計算值的要求。為此將圓筒計算內(nèi)徑改為中徑，即以（Di+δ）代替Di代入薄壁內(nèi)徑公式中：

2封頭（球形、橢圓形、碟形、圓錐形、平蓋）2.1球殼1）應(yīng)力狀況：各向薄膜應(yīng)力相等2）厚度計算式：稱中徑公式，適用范圍pc≤0.6[σ]等價于K≤1.3533）公式來由：同圓筒軸向應(yīng)力作用情況4）計算應(yīng)力的意義：一次總體薄膜應(yīng)力（環(huán)向、經(jīng)向）控制值：[σ]5）焊縫接頭系數(shù)：指所有拼縫接頭系數(shù)（縱縫、環(huán)縫）。注意包括球封與圓筒的連接環(huán)縫系數(shù)（球封與圓筒相連的環(huán)焊縫屬A類焊接接頭）。6）與圓筒的連接結(jié)構(gòu)：

見GB150附錄J圖J1（d）、（e）、（f）。連接原則：不能削薄圓筒，局部加厚球殼。a正確理解GB150-199810.2.4.3內(nèi)容“

B類焊接接頭以及圓筒與球形封頭相連的A類焊接接頭，當(dāng)兩側(cè)鋼板厚度不等時，若薄板厚度不大于10mm,兩板厚度差超過3mm；若薄板厚度大于10mm,兩板厚度差大于薄板厚度的30%，或超過5mm時，均應(yīng)按圖10.8的要求單面或雙面削薄邊緣，

或按同樣要求采用堆焊方法將薄板邊緣焊成斜面”。

1）削薄的目的使圓筒與球殼壁厚過渡趨于緩和，以減少兩者變形協(xié)調(diào)引起的二次應(yīng)力（應(yīng)力集中）；2）采用任何方式的過渡都必須建立在保證強(qiáng)度或其他性能滿足要求的基礎(chǔ)之上（筒體或封頭任意削薄處，厚度必須滿足所在筒體或封頭的設(shè)計厚度）；3）如果將球形封頭與圓筒的連接按圖2.2.3-1削邊是錯誤的。圓筒承受內(nèi)壓的計算厚度是球形封頭計算厚度的一倍，采用削薄的方法雖然能使圓筒與球殼壁厚過渡趨于緩和，減少了兩者變形協(xié)調(diào)引起的二次應(yīng)力，但削薄部位不能滿足圓筒計算厚度的要求。4）因此，對于球殼與圓筒的連接部位，不能簡單地采用削薄圓筒的做法，而應(yīng)局部加厚球殼以達(dá)到平緩過渡的要求，具體結(jié)構(gòu)詳見下圖圖2.2.3-2、圖2.2.3-3或GB150-1998附錄J3.橢圓封頭3.1應(yīng)力狀況分析：1）在直徑不變的情況下，a/b=1時A頂點(diǎn)處σr=σθ==

b赤道帶σr=σθ==2)在直徑不變的情況下，a/b＞1時,σrσθ將不斷增大，當(dāng)a/b＞1.414時赤道帶處的環(huán)向應(yīng)力σθ＜0該處為壓應(yīng)力3）當(dāng)a/b=2時，頂點(diǎn)處的薄膜應(yīng)應(yīng)力值與赤道帶處的壓縮薄膜應(yīng)力的絕對值相等。即σr=σθ==3.2標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭薄膜應(yīng)力分布：經(jīng)向應(yīng)力：最大應(yīng)力在頂點(diǎn)，其值為環(huán)向應(yīng)力：最大拉應(yīng)力在頂點(diǎn)，其值為；最大壓應(yīng)力在底邊。其值為-3.3橢圓封頭變形特征：趨圓。3.4厚度計算公式3.4.2壓應(yīng)力——穩(wěn)定控制橢圓形封頭在內(nèi)壓作用下，由于在內(nèi)壓作用下，出現(xiàn)了“趨圓”現(xiàn)象，在封頭的底邊處（赤道帶）出現(xiàn)了周向壓應(yīng)力，可能引起封頭的失穩(wěn)。工程上通常采用限制封頭最小有效厚度的辦法來處理。GB150.3“5.3.2

標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭有效厚度應(yīng)不小于內(nèi)直徑的0.15%，其他橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于0.3%。4碟形封頭4.1厚度計算公式:M—形狀系數(shù)其意義為：M為封頭上的最大應(yīng)力與對接圓筒中的環(huán)向薄膜應(yīng)力的比值(GB150.3表5-3）4.1受力、變形特征，應(yīng)力分布，穩(wěn)定，控制條件與橢封相似，只不過形狀系數(shù)由K（橢封）改為M。內(nèi)容從略5.錐形封頭5.1薄膜應(yīng)力狀態(tài)5.1.1計算模型：當(dāng)量圓筒。

α≤60°應(yīng)力狀況與圓筒相似，同處的環(huán)向應(yīng)力等于軸向應(yīng)力的兩倍，但不同直徑處應(yīng)力不同。5.1.2計算公式：

δ=

5.1.3.計算應(yīng)力的意義：一次、總體（大端）環(huán)向薄膜應(yīng)力，控制值[σ]。5.1.4焊縫接頭系數(shù)指錐殼縱縫的接頭系數(shù)。5.2彎曲應(yīng)力狀態(tài)（發(fā)生于與圓筒連接部位）5.2.1變形協(xié)調(diào)，產(chǎn)生邊界力，引起邊緣應(yīng)力。5.2.2錐殼端部的應(yīng)力。端部應(yīng)力由薄膜應(yīng)力+彎曲應(yīng)力組成。大端：最大應(yīng)力為縱向（軸向）拉伸薄膜應(yīng)力+軸向彎曲的拉伸應(yīng)力組成。小端：起控制作用的應(yīng)力為環(huán)向（局部）薄膜應(yīng)力。5.2.3大、小端厚度的確定。a)大端：當(dāng)軸向總應(yīng)力超過3[σ]時，（由查圖7-11確定），則需另行計算厚度，稱大端加強(qiáng)段厚度。計算公式：其中Q稱應(yīng)力增值系數(shù)，其中體現(xiàn)了邊緣應(yīng)力的作用，并將許用應(yīng)力控制值放寬至3[σ]。b)小端：當(dāng)環(huán)向局部薄膜應(yīng)力超過1.1[σ]（由查圖7-13確定）時，則需另行計算厚度，稱小端加強(qiáng)段厚度。計算公式：

其中：Q也稱應(yīng)力增值系數(shù)，其中體