鋼制焊接壓力容器設(shè)計(jì)知識問答題三

鋼制焊接壓力容器設(shè)計(jì)知識問答題三3—1什么叫設(shè)計(jì)壓力？什么叫計(jì)算壓力？如何確定？設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為載荷條件，其值不低于工作壓力。確定設(shè)計(jì)壓力時(shí)應(yīng)考慮：1．

容器上裝有超壓泄放裝置時(shí)，應(yīng)按附錄B的規(guī)定確定設(shè)計(jì)壓力。2．

對于盛裝液化石油氣體的容器，在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的金屬溫度確定。且不應(yīng)低于《容規(guī)》中的相關(guān)規(guī)定。3．

確定外壓容器時(shí)，應(yīng)考慮在正常工作情況下可能出現(xiàn)的最大設(shè)計(jì)差。4．

確定真空容器的殼體厚度時(shí)，設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮。（1）當(dāng)裝有安全控制裝置時(shí)設(shè)計(jì)壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力差或0.1Mpa兩者中的低值；當(dāng)無安全控制裝置時(shí)取0.1Mpa。5．

由兩室或兩室以上壓力室組成的壓力容器，如夾套容器，確定設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)根據(jù)各自的工作壓力確定各壓力室自己的設(shè)計(jì)壓力。

計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)）。由兩個(gè)或兩室以上壓力室組成的壓力容器，如夾套容器，確定計(jì)算壓力時(shí)，應(yīng)考慮各室之間的最大壓力差。3—2固定式液化氣體容器設(shè)計(jì)中，如何確定設(shè)計(jì)壓力？盛裝臨界溫度大于等于50℃的液化氣體的壓力容器，如設(shè)計(jì)有可靠的保冷設(shè)施，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為盛裝液化氣體在可能達(dá)到的最高工作溫度下的飽和蒸汽壓力；如無保冷設(shè)施，其設(shè)計(jì)壓力不得低于該液化氣體在50℃時(shí)的飽和蒸汽壓力。盛裝臨界溫度小于50℃的液化氣體的壓力容器，如設(shè)計(jì)有可靠的保冷設(shè)施，并能確保低溫儲存的，其設(shè)計(jì)壓力不得低于試驗(yàn)實(shí)測最高溫度下的飽和蒸汽壓力；沒有實(shí)測數(shù)據(jù)或沒有保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于所裝液化氣體在規(guī)定最大充裝量時(shí)，溫度為50℃時(shí)的氣體壓力。3—3

GB150-98標(biāo)準(zhǔn)對壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的載荷有哪些？1．

內(nèi)壓、外壓或最大壓差。2．

液體靜壓力。必要時(shí)還應(yīng)考慮以下載荷：1．

容器的自重（包括內(nèi)件和填料）以及正常操作條件下或試驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重量；2．

附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷。3．

風(fēng)載荷和地震載荷。4．

支座的作用反力。5．

連接管道和其它部件所引起的作用力。6．

溫度梯度、熱膨脹量不同而引起的作用力。7．

包括壓力急劇波動(dòng)的沖擊載荷。8．

沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。9．

容器在運(yùn)輸或吊裝時(shí)承受的作用力。3—4GB150-98標(biāo)準(zhǔn)除了規(guī)定的常規(guī)設(shè)計(jì)方法以外還允許采用什么方法進(jìn)行設(shè)計(jì)？允許用以下方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但需經(jīng)全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)評定認(rèn)可。1．

以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)（包括有限元法分析）。2．

驗(yàn)證性試驗(yàn)分析（如應(yīng)力測定、驗(yàn)證性水壓試驗(yàn)）。3．

用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。3—5什么叫計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度、有效厚度？計(jì)算厚度系指用公式計(jì)算得到的厚度，需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其它載荷所需厚度，不包括厚度附加量。設(shè)計(jì)厚度系指計(jì)算厚度與腐蝕余量之和。

名義厚度是將設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即圖樣標(biāo)注的厚度。對于容器殼體在任何情況下其名義厚度不得小于最小厚度與腐蝕裕量之和；有效厚度是指名義厚度減去厚度附加量。3—6什么叫最小厚度？如何確定？為滿足制造工藝要求，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對殼體元件規(guī)定了不包括腐蝕裕量的最小厚度。圓筒的最小厚度δmin按下列規(guī)定：1．

對碳素鋼和低合金鋼容器：δmin≥3mm。2．

對高合金鋼容器：δmin≥2mm。3—7厚度附加量C由哪兩部分組成？

厚度附加量C按下式計(jì)算：C=C1+C2mm

式中C1為鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，按相應(yīng)鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)選取，C2為腐蝕裕量。3—8對于鋼材各種強(qiáng)度性能如何選取其安全系數(shù)？螺栓的安全系數(shù)選用較高，為什么？

常溫下最低抗拉強(qiáng)度σb常溫或設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)σs或σst設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度

σD’設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬小時(shí)蠕變率為1%的蠕變極限σn

NbnsnDnn碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼≥3.0≥1.6≥1.5≥1.0奧氏體高合金鋼≥3.0≥1.5

1)≥1.5≥1.01)

當(dāng)部件的設(shè)計(jì)溫度不到蠕變溫度范圍，且允許有微量永久變形時(shí)，可適當(dāng)提高許用應(yīng)力，但不超過0.9σst.此規(guī)定不適用于法蘭或其它有微量變形就產(chǎn)生泄漏或故障的場合。螺栓的安全系數(shù)在選項(xiàng)取時(shí)應(yīng)考慮：1．

使在旋緊螺栓的初始應(yīng)力大于設(shè)計(jì)值，以保證其密封。2．

壓力試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)壓力高于工作壓力，因而螺栓可能伸長，墊片松馳，必須再次擰緊螺栓。3．

法蘭與螺栓的溫度差，以及兩者材料的線膨脹系數(shù)不同所引起的應(yīng)力。因而螺栓的安全系數(shù)較高。材料螺栓直徑熱處理狀態(tài)設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)σsns設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度

σD’平均值的nD碳素鋼≤M22M24~M48熱軋、正火3．

72．5

低合金鋼、馬氏體高合金鋼≤M22M24~M48≥52調(diào)質(zhì)3.

54.

3.05.

2.71.5奧氏體高合金鋼≤M22M24~M48固溶1．

61．5

3—9不銹鋼復(fù)合鋼板在設(shè)計(jì)中如需計(jì)入復(fù)層材料的強(qiáng)度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力[σ]如何計(jì)算？對于復(fù)層與基層結(jié)合率達(dá)到JB4733-96的B2級以上的復(fù)合鋼板，在設(shè)計(jì)計(jì)算中需計(jì)入復(fù)層材料的強(qiáng)度時(shí)，設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力[σ]按下式計(jì)算：

[σ]1δ1+[σ]2δ2[σ]=

—————

δ1+δ2δ1—基層鋼板的名義厚度δ2—為復(fù)層材料的厚度，不計(jì)入腐蝕裕量。[σ]1—設(shè)計(jì)溫度下基層的許用應(yīng)力[σ]2—設(shè)計(jì)溫度下復(fù)層材料的許用應(yīng)力3—10對容器直徑不超過800mm,不能檢測的單面焊，如何處理？對容器直徑不超過800mm的圓筒與封頭的最后一道環(huán)向封閉焊縫，當(dāng)采用不帶墊板的單面焊對接接頭，且無法進(jìn)行射線或超聲波檢測時(shí)，允許不進(jìn)行檢測，但需采用氣體保護(hù)焊底。3—11鋼制焊接壓力容器液壓試驗(yàn)的壓力如何確定？1．

內(nèi)壓容器液壓試驗(yàn)壓力PT按下式確定：PT=1.25p

[σ]/[σ]tP—設(shè)計(jì)壓力

[σ]–試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力[σ]t設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力2．

外壓容器和真空容器按內(nèi)壓容器進(jìn)行液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力PT按下式確定：PT=1.25p

P—設(shè)計(jì)壓力3．

夾套容器應(yīng)在圖樣上分別注明內(nèi)筒和夾套的試驗(yàn)壓力。a.

內(nèi)筒：內(nèi)筒的試驗(yàn)壓力按上述1，2款確定。b.

夾套：夾套內(nèi)的試驗(yàn)壓力按上述1款確定，但必須校核內(nèi)筒在試驗(yàn)外壓力作用下的穩(wěn)定性。如不能滿足穩(wěn)定性要求，則應(yīng)規(guī)定在作夾套的液壓試驗(yàn)時(shí)，必須同時(shí)在內(nèi)筒內(nèi)保持一定壓力，以使整個(gè)試驗(yàn)過程（包括升壓、保壓、和卸壓）中的任一時(shí)間內(nèi)，夾套的內(nèi)筒的壓力差不超過設(shè)計(jì)壓差。3—12液壓試驗(yàn)中，對試驗(yàn)液體有什么要求？試驗(yàn)液體一般采用水，需要時(shí)也可采用不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體。試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。奧氏體不銹鋼制容器用水進(jìn)行液壓試驗(yàn)后應(yīng)將水漬去除干凈。當(dāng)無法達(dá)到這一要求時(shí)，應(yīng)控制水的氯離子含量不超過25mmg/L.試驗(yàn)溫度：1．

碳素鋼、16MnR和正火15MnVR鋼制壓力容器液壓試驗(yàn)時(shí)，液體溫度不得低于5℃，其它低合金鋼制容器液壓試驗(yàn)時(shí)液體溫度不得低于15℃。如果由于板厚等原因造成材料延性轉(zhuǎn)變溫度升高，則需相應(yīng)提高試驗(yàn)液體溫度。2．

其它鋼種制容器液壓試驗(yàn)溫度按圖樣規(guī)定。3—13何種情況下方可進(jìn)行氣壓試驗(yàn)？如何進(jìn)行？1．

容器容積過大，無法承受水的重量。2．

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水壓試驗(yàn)不足以充分檢驗(yàn)各個(gè)部位的試壓要求。3．

由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的原因，用水不適合的（如不允許容器內(nèi)殘留試驗(yàn)液體）。4．

其它難以克服的困難諸如大型容器供水困難者。氣壓試驗(yàn)應(yīng)有安全措施。該安全措施需經(jīng)試驗(yàn)單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并經(jīng)本單位安全部門檢查監(jiān)督。試驗(yàn)所用氣體應(yīng)為干燥、潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。碳素鋼和低合金鋼容器，氣壓試驗(yàn)時(shí)介質(zhì)溫度不得低于15℃；其它容器氣壓試驗(yàn)溫度按圖樣規(guī)定。試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，至規(guī)定試驗(yàn)壓力的10%，保壓5~10分鐘，然后對所有焊縫和連接部位進(jìn)行初次泄漏檢查，如有泄漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。初次泄漏檢查合格后，再繼續(xù)緩慢升壓至規(guī)定試驗(yàn)壓力的50%，如無異?，F(xiàn)象，其后按每級規(guī)定的試驗(yàn)壓力的10%的級差增至規(guī)定的試驗(yàn)壓力。保壓30分鐘后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的87%，并保持足夠長的時(shí)間后現(xiàn)進(jìn)行泄漏檢查。如有泄漏，修補(bǔ)后再按上述規(guī)定重新試驗(yàn)。檢查無漏氣、無可見異常變形為合格。不得采用連續(xù)加壓來維持試驗(yàn)壓力不變。氣壓試驗(yàn)過程中嚴(yán)禁帶壓堅(jiān)固螺栓。3—14何種情況下要做氣密性試驗(yàn)？如何進(jìn)行？1．

介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。2．

氣密性試驗(yàn)應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。對設(shè)計(jì)圖樣要求作氣壓試驗(yàn)的壓力容器，是否再做氣密性試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定。3．

碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗(yàn)用氣的溫度應(yīng)不低于5℃，其它材料制壓力容器按設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定。4．

壓力容器進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，安全附件應(yīng)安裝齊全。5．

氣密性試驗(yàn)所用的氣體應(yīng)為干燥，潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。6．

氣密性試驗(yàn)壓力應(yīng)在圖樣上注明。試驗(yàn)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到歸定的試驗(yàn)壓力后保壓30分鐘，然后降至設(shè)計(jì)壓力，對所有焊縫和連按部位進(jìn)行泄漏檢查，小型容器也可浸入水中檢查。如有泄漏，修補(bǔ)后重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。經(jīng)檢查無泄漏即為合格。3—15試述第一、三、四強(qiáng)度理論？第一強(qiáng)度理論即最大主應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度S=σ1。它認(rèn)為引起材料斷裂破壞的因素是最大主應(yīng)力。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大主應(yīng)力達(dá)到材料單項(xiàng)拉伸時(shí)的最大應(yīng)力值，材料即發(fā)生斷裂破壞。第三強(qiáng)度理論即最大剪應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度S=σ1-σ3，它認(rèn)為引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是最大剪應(yīng)力。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料即發(fā)生屈服破壞。第四強(qiáng)度理論亦稱最大變形能理論，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度S=（它認(rèn)為引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是材料的最大變形能。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的變形能，材料即發(fā)生屈服破壞。我國GB150-98標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算式主要是以第一強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)的。我國JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算均采用第三強(qiáng)度理論。3—16GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中的圓筒公式采用了哪種強(qiáng)度理論？涵義是什么？圓筒計(jì)算公式用lame公式，該公式用四種強(qiáng)度理論又派生出四個(gè)應(yīng)力計(jì)算公式。GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中的圓筒公式是由殼體薄膜理論環(huán)向應(yīng)力表達(dá)式演變而來，即平均直徑處的薄膜應(yīng)力公式（中徑公式）；這個(gè)公式當(dāng)外徑與內(nèi)徑比值K≤1.5時(shí)推演可證明它與lame公式的第一強(qiáng)度理論表達(dá)式近似相等。因此，在工程上就將中徑公式視為第一強(qiáng)度理論公式，亦可用于厚壁容器（K≤1.5）時(shí)的計(jì)算。3—17GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)壓圓筒強(qiáng)度計(jì)算的基本公式和使用范圍是什么？基本公式：

PcDi

δ=-----------------

2[σ]tφ-Pc適用范圍為：Do/Di≤1.5或P≤0.4[σ]tφ3—18GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)壓球殼強(qiáng)度計(jì)算的基本公式和使用范圍是什么？基本公式：

PcRi

δ=-----------------

2[σ]tφ-0.5Pc適用范圍為：或P≤0.6[σ]tφ3—19內(nèi)壓圓筒與球殼厚度計(jì)算公式中的焊縫系數(shù)指的是何焊縫系數(shù)？圓筒中的焊縫系數(shù)為縱焊縫系數(shù)(即A類焊縫系數(shù))。球殼公式中的焊縫系數(shù)為球殼上各焊縫的最小焊縫系數(shù)，其中包括球殼與圓筒相連接的環(huán)焊縫系數(shù)(即A類焊縫系數(shù))。3—20外壓容器破壞形式有哪兩種？外壓容器的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)包括哪兩個(gè)方面的內(nèi)容？外壓容器破壞的主要形式有強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)破壞兩種。設(shè)計(jì)應(yīng)包括強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校核。因失穩(wěn)往往在強(qiáng)度破壞前發(fā)生，所以穩(wěn)定性計(jì)算是外壓容器計(jì)算中主要考慮的問題。3—21GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，外壓圓筒（D0/δe≥20）的有效厚度如何計(jì)算？1．

假設(shè)δn令δe=δn-C,定出L/D0和D0/δn.2．

在圖中利用L/D0和D0/δ查出相應(yīng)系數(shù)A。3．

由A和材料的彈性模量E查圖得B值，用下式計(jì)算出許用外壓應(yīng)力[P]。

B

[P]=-------------D0/δe

2AE

或

[P]=-------------3(D0/δe)4.[P]應(yīng)大于或等于Pc,否則須再假設(shè)名義厚度

δn,重復(fù)上述計(jì)算步驟,直至[P]大于且接近Pc為止。3—22常見的容器封頭有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？常見的容器封頭有半球形、碟形、橢圓形、無折邊球形、錐形、平蓋生等。從受力情況看，依次為：半球形、橢圓形、碟形、錐形、平蓋最差。從制造上看，平蓋最容易，其次為錐形、碟形、橢圓形、球形。錐形封頭受力不佳，但有利于流體均勻分布和排料，使用也較多。3—23碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑和封頭轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑有何要求？碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑應(yīng)不大于封頭的內(nèi)直徑，通常取0.9倍的封頭內(nèi)直徑，封頭轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的10%，且不得小于3倍名義厚度δn。3—24受內(nèi)壓的碟形封頭和橢圓形封頭的形狀系數(shù)是什么？碟形封頭形狀系數(shù)M按下式計(jì)算：式中：Ri為球面部分的內(nèi)半徑，r為轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑。橢圓形封頭的形狀系數(shù)K按下式計(jì)算：式中Di為封頭內(nèi)直徑，hi為封頭不包括直邊部分的高度。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K=1。3—25受內(nèi)壓碟形封頭厚度的計(jì)算公式是什么？計(jì)算厚度式中M為封頭形狀系數(shù):3—36GB150-98對碟形封頭的有效厚度有何限制?對于Ri=0.9Di,r=0.17Di的碟形封頭,其有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%,其它碟形封頭的有限厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.3%.但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問題,或是按分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)者可不受此限制.3—27受內(nèi)壓橢圓形形封頭的厚度計(jì)算公式是什么?計(jì)算厚度公式是:式中K為封頭形狀系數(shù):3—28GB150—98對橢圓形封頭的有效厚度有何限制?標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭(K=1)的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的15%,其它橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于0.30%.但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問題，或是按分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)者，可不受此限。3—29受內(nèi)壓（凹面受壓）無折邊球形封頭的計(jì)算厚度公式是什么？答：封頭的計(jì)算厚度按下式確定：式中Q----系數(shù)，可查圖表取得。3—30受外壓（凸面受壓）無折邊球形封頭的計(jì)算厚度公式是什么？下列兩種方法取較大值:1．

外壓球殼所需的有效厚度計(jì)按下以下步驟確定：a.

假設(shè)δe=δn-C,定出Ri/δeb.

按下式計(jì)算系數(shù)AA=0.125/c.

根據(jù)所有材料從有關(guān)圖中找到系數(shù)B，并按下式計(jì)算許用外壓力[P]：[P]=或

[P]=d.

[P]應(yīng)大于或等于Pc,否則再假設(shè)名義厚度δn重復(fù)上術(shù)計(jì)算，直到[P]應(yīng)大于且接近Pc為止。2.按下式計(jì)算計(jì)算封的計(jì)算厚度：δ=式中：Q—系數(shù)，由圖查取。3—31兩側(cè)受壓的無折邊球面中間封頭的厚度如何計(jì)算？當(dāng)不能保證在任何情況下封頭兩側(cè)的壓力都同時(shí)作用時(shí)，應(yīng)分別按下列兩種情況計(jì)算，取較大值：a.

只考慮封頭凹面受壓計(jì)算厚度按：計(jì)算，式中Q值按GB150-98的圖7-6查取。b.

只考慮封頭凸面受壓，計(jì)算公式同上，但其中Q值按GB150-98的圖7-7查取。此外，還應(yīng)不小于按GB150-98第6.2.2條確定的有效厚度。當(dāng)能夠保證任何任何情況下封頭兩側(cè)的壓力同時(shí)作用時(shí)，可以按封頭兩側(cè)的壓差進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)封頭一側(cè)是正壓，另一側(cè)為負(fù)壓，則必須按兩鍘差值進(jìn)行設(shè)計(jì)。a.

當(dāng)壓力差的作用使封頭凹面受壓時(shí)，計(jì)算厚度的公式同上，式中Q值按GB150-98的圖7-6查??；b.

當(dāng)壓力差的作用使封頭凸面受壓時(shí)，算公式仍按上式確定，但其中Q值按GB150-98的圖7-7查取。此外，還應(yīng)不小于按GB150-98第6.2.2條確定的有效厚度。3—32GB150-98對錐形封頭的設(shè)計(jì)范圍有何限制？對其幾何形狀有何要求？

對錐形封頭只規(guī)定適用軸對稱的無折邊或折邊錐形封頭，且其錐殼半頂角a≤60°。1．

錐殼大端：當(dāng)錐殼半頂角a≤30度時(shí)可采用無折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)a>30度時(shí)應(yīng)采用有折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2．

大端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑r應(yīng)不小于封頭大端內(nèi)徑Di的10%,且不小于該過渡段厚度的3倍。3．

錐殼小端：當(dāng)錐殼半頂角a≤45度時(shí)可采用無折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)a>45度時(shí)應(yīng)采用折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4．

小端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑rs應(yīng)不小于封頭小端內(nèi)徑Dis的5%,且不小于該過渡段厚度的3倍。5．

錐殼與圓筒的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。3—33當(dāng)錐形封頭的錐殼半頂角a>60時(shí)，應(yīng)如何計(jì)算？當(dāng)錐殼半頂角a>60時(shí)，錐形封頭的厚度可按平蓋進(jìn)行計(jì)算。也可以用應(yīng)力分析（包括有限元）法確定。3—34錐形封頭的錐殼，其厚度如何計(jì)算？Dc的含義為何？錐殼厚度的計(jì)算公式為:式中Dc的含意是：GB150-98允許錐殼同一個(gè)半頂角的幾個(gè)不同厚度的錐殼段組成，錐殼的直徑是逐段變化的，因此，錐殼段的厚度也是逐段變化的。各錐殼段的厚度均按此式計(jì)算，式中Dc分別為各錐殼段大端內(nèi)直徑。3—35受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大小端如需補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，對加強(qiáng)段有何要求？加強(qiáng)段厚度如何計(jì)算？有何限制？若需要增加厚度予以加強(qiáng)時(shí)，錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)有相同的厚度。受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大端加強(qiáng)段的厚度按下式計(jì)算：式中Q值由GB150-98的圖7-12查取。受內(nèi)壓無折邊錐形封頭小端加強(qiáng)段的厚度按下式計(jì)算：式中Q值由GB150-98的圖7-14查取。加強(qiáng)段的限制：在任何情況下，加強(qiáng)段厚度不得小于邊接處錐殼的計(jì)算厚度。錐殼加強(qiáng)段的長度，對于大端，應(yīng)不小于；對于小端，應(yīng)不小于。圓筒加強(qiáng)段的長度，對于大端，應(yīng)不小于；對于小端，應(yīng)不小于。3—36受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度，在GB150-98中是如何確定的？受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度的確定，在GB150-98中，是以過渡段與錐殼相連接處的過渡段厚度與錐殼厚度相比較，取其大者。將過渡段視作碟形封頭的過渡區(qū)，因而按碟形封頭計(jì)算其厚度。與之相連的錐殼，由于此處的直徑已小于過渡區(qū)前的圓筒直徑，此處直徑可根據(jù)其過渡區(qū)半徑和錐殼半項(xiàng)角值計(jì)算得出，而后用錐殼厚度計(jì)算式計(jì)算。GB150-98中的折邊錐形封頭大端的過注段厚度計(jì)算式：

δ=和過渡區(qū)相接處的錐殼厚度計(jì)算式：δ=

均系按此機(jī)理推導(dǎo)得出。其中的系數(shù)K值的f值分別由GB150-98中的表7—4和表7—5查取。3—37圓形平蓋厚度計(jì)算公式化是什么？如何推導(dǎo)而來？圓形平蓋厚度計(jì)算公式是基于假定薄的圓形平板受均布載荷，周邊簡支或鋼性固支連接情況下推導(dǎo)而得的。其計(jì)算公式為：3—38緊縮口封頭作用于縱向截面彎曲應(yīng)力按什么公式校核？

作用于縱向截面的彎曲應(yīng)力是此彎曲應(yīng)力不得大于緊縮口封頭所用鋼材的施用應(yīng)力的0.8倍，即

σm≤0.8[σ]t這就是GB150-98對緊縮口封頭縱向截面上作用的彎曲應(yīng)力校核公式。3—39GB150-98規(guī)定在什么情況下壓力容器壁上開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？允許不另行補(bǔ)強(qiáng)需滿足下述條件：1．

相鄰兩開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍。2．

接管公稱外徑小于或等于89mm。3．

不補(bǔ)強(qiáng)接管的外徑和最小壁厚的規(guī)格采用：φ25×3.5、φ32×3.5、φ38×3.5、φ45×4、φ57×5、φ65×5、φ76×6φ89×6mm。（接管的腐蝕裕量為1mm）以上規(guī)定適用于設(shè)計(jì)壓力P≤2.5Mpa的容器。3—40壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)有幾種？采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)遵循什么規(guī)定？壓力容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)，從設(shè)計(jì)方法區(qū)分大致下述幾種：1．

等面積補(bǔ)強(qiáng)法。2．

極限補(bǔ)強(qiáng)法。3．

安定性分析。4．

其它方法，如試驗(yàn)應(yīng)力分析法、采用增量塑性理論方法研究容器開孔及補(bǔ)強(qiáng)等等。從補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)區(qū)分，其基本結(jié)構(gòu)大致分為兩大類：1．

補(bǔ)強(qiáng)圈搭焊結(jié)構(gòu)。2．

整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)遵循下列規(guī)定：1．

所采用鋼材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度：σb≤540Mpa.2．

殼體名義厚度δn≤38mm。3．

補(bǔ)強(qiáng)圈厚度應(yīng)小于或等于1.5δn。3—41在應(yīng)用等面積補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，為什么要限制d/D之比和長圓形孔的長短軸之比？開孔不僅削弱容器壁的強(qiáng)度，而且在開孔附近的局部區(qū)域形成很高的應(yīng)力集中。較大的局部應(yīng)力，加上接管有各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力、溫度應(yīng)力，以及容器材質(zhì)和制造缺陷等等因素的綜合作用，往往會(huì)造成容器的破壞源。因此，對于開孔的補(bǔ)強(qiáng)首先應(yīng)研究開孔的受力分析。其基本方法是從彈性力學(xué)的大平板上開小孔分析。一、

大平板上開小圓孔：1．

單向拉伸應(yīng)力集中系數(shù)：K=32．

雙向拉力應(yīng)力集中系數(shù)：K=2.5二、

大平板上開孔問題，橢圓孔邊緣應(yīng)力集中系數(shù)可比圓孔大。特別是長軸垂直于主應(yīng)力方向時(shí)，a/b越大，應(yīng)力集中系數(shù)就越大。三、

圓柱上開小圓孔，當(dāng)將圓柱展平，小孔的變形不會(huì)很大，仍近似圓孔；若是開大孔，展開后將近似于橢圓孔，應(yīng)力集中系數(shù)可能增大。尤其是當(dāng)d/D之比較大時(shí)，由于殼體曲率影響，開孔邊緣將引起附加彎矩，更加大了其應(yīng)力水平，危及安全。四、

d/D之比較大時(shí)，已超出了“大平板上開小孔”的假設(shè)。運(yùn)用的計(jì)算就不可能正確。因此對d/D必須給予限制。3—42壓力容器殼體上開孔的最大直徑有何限制？限制如下：1．

對于筒體：當(dāng)其內(nèi)徑Di≤1500mm時(shí)，開孔的最大直徑d≤，且d≤520mm;當(dāng)其內(nèi)徑Di>1500mm時(shí)，開孔的最大直徑d≤，且d≤1000mm;2．

凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d≤3．

錐形封頭的開孔最大直徑d≤，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。3—43內(nèi)壓容器開孔補(bǔ)強(qiáng)所需補(bǔ)強(qiáng)面積按什么公式計(jì)算？

A=dδ+2δ(δm-C)(1-fr)對于內(nèi)壓容器中平蓋開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=0.5dδp3—44外壓容器開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按什么公式計(jì)算？A=0.5[dδ+2δ(δm-C)(1-fr)]3—45