化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第四版第章內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的

第4章內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計第一節(jié)、強度設(shè)計的基本知識第二節(jié)、內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼的強度設(shè)計第三節(jié)、內(nèi)壓圓筒封頭的設(shè)計第一節(jié)、強度設(shè)計的基本知識強度設(shè)計：根據(jù)給定的公稱直徑以及計算壓力和溫度，設(shè)計出合適的壁厚，以保證設(shè)備安全可靠地運行。新壓力容器強度計算的內(nèi)容：確定設(shè)計參數(shù)；選擇所使用的材料；確定容器的結(jié)構(gòu)形式；計算筒體與封頭壁厚；選取標(biāo)準(zhǔn)件；繪制設(shè)備圖紙。再用壓力容器的強度校核：我國對壓力容器實施定期檢查制度。壓力容器在使用一定年限后會因腐蝕而導(dǎo)致壁厚減薄，所以在每次檢查時，應(yīng)根據(jù)實測壁厚進行強度校核，其目的是：判定在下一個檢驗周期內(nèi)，或在剩余壽命期間，容器是否能夠在原設(shè)計條件下安全使用；當(dāng)容器已被判定不能在原設(shè)計條件下使用，應(yīng)通過強度計算，提出容器監(jiān)控使用的條件；當(dāng)容器針對某一使用條件需要判廢時，應(yīng)提出判廢標(biāo)準(zhǔn)。彈性失效：內(nèi)壓容器一處的最大應(yīng)力達到材料在設(shè)計溫度下的屈服點時，容器即為受到破壞，也就是說，容器的每一部分都必須處于彈性變形范圍之內(nèi)；設(shè)計準(zhǔn)則：為了保證安全，必須留有一定的安全裕度：1.關(guān)于彈性失效的設(shè)計準(zhǔn)則2.強度理論及其相應(yīng)的強度條件環(huán)向應(yīng)力軸向應(yīng)力徑向應(yīng)力對于承受均勻內(nèi)壓的薄壁容器，其主應(yīng)力規(guī)定為：2.1第一強度理論根據(jù)：當(dāng)作用在構(gòu)件上的外力過大時，材料就會沿著最大拉應(yīng)力所在的截面發(fā)生脆性斷裂，也就是說，不論在什么樣的應(yīng)力狀態(tài)下，只要三個主應(yīng)力中最大拉應(yīng)力σ1達到了材料的極限應(yīng)力，材料就發(fā)生破壞；強度條件：在17世紀(jì)提出，最早的強度理論，也稱為最大拉應(yīng)力理論；只適用于脆性材料。認為材料沿最大主應(yīng)力方向破壞并不是由最大主應(yīng)力達到某一極限值所引起的，而是由于最大拉伸應(yīng)變達到某一極限所引起的；也稱為最大主應(yīng)變理論；因為應(yīng)變難以測量，因此第二強度理論用得不多。2.2第二強度理論根據(jù)：當(dāng)作用在構(gòu)件上的外力過大時，材料就會沿著最大剪應(yīng)力所在的截面滑移而發(fā)生流動破壞；不論在什么樣的應(yīng)力狀態(tài)下，只要最大剪應(yīng)力達到了材料的極限值，就會引起材料的流動破壞；強度條件：也稱為最大剪應(yīng)力理論。2.3第三強度理論根據(jù)：不論在什么樣的應(yīng)力狀態(tài)下，只要構(gòu)件內(nèi)一點的形狀改變比能達到了材料的極限值，就會引起材料的流動破壞；形狀改變比能：隨著彈性體發(fā)生變形而積蓄在其內(nèi)部的能量，如拉滿的弓、機械表的發(fā)條被擰緊時；強度條件：也稱為形狀改變比能理論。2.4第四強度理論第二節(jié)、內(nèi)壓薄壁圓筒殼與球殼的強度設(shè)計1.內(nèi)壓薄壁圓筒殼的強度條件若取第三強度理論，整理得到計算壁厚S的公式，基于內(nèi)徑的圓筒計算壁厚公式同樣取第三強度理論，整理得到計算壁厚S的公式，基于外徑的圓筒計算壁厚公式若基于內(nèi)徑：若基于外徑：若考慮腐蝕裕量C2，得到設(shè)計壁厚Sd，名義壁厚有效壁厚對已有設(shè)備進行強度校核：強度校核最大允許工作壓力：2.內(nèi)壓球形容器的強度條件相同壓力、直徑條件下，球殼的計算壁厚約為相同條件下圓筒壁厚的一半；在相同的壁厚、直徑條件下，球殼的耐壓能力是圓筒的兩倍。3.設(shè)計參數(shù)的確定3.1設(shè)計壓力工作壓力：是指在正常情況下，容器頂部可能達到的最高壓力；由工藝過程決定的；設(shè)計壓力：標(biāo)注在設(shè)備銘牌上的壓力，其值不低于工作壓力；根據(jù)具體條件而規(guī)定的；計算壓力：在相應(yīng)設(shè)計條件下，用以確定元件厚度的壓力，包括液體靜壓力。設(shè)計壓力的取值設(shè)計溫度是指容器在正常工作溫度下，設(shè)定的元件的金屬溫度；標(biāo)注在產(chǎn)品銘牌上的設(shè)計溫度，應(yīng)該是殼體在金屬設(shè)計溫度的最高值或最低值；設(shè)計溫度雖然不直接反映在上述計算公式中，但它是設(shè)計中選擇材料和確定許用應(yīng)力時不可缺少的一個參數(shù)。3.2設(shè)計溫度設(shè)計溫度的確定極限應(yīng)力的取法取決于材料的類型：3.3許用應(yīng)力與安全系數(shù)塑性材料制成的承壓件：一般以屈服點為許用應(yīng)力；脆性材料制成的容器，一般以抗拉強度為許用應(yīng)力；對于鍋爐和壓力容器的承壓部件，一般也以抗拉強度作為許用應(yīng)力。許用應(yīng)力極限應(yīng)力安全系數(shù)材料性能的穩(wěn)定、可靠性及其可能存在偏差的大??；估算的載荷狀態(tài)及其數(shù)值上的偏差；計算方法的精確程度；制造工藝及其允許的偏差；檢驗手段及其嚴(yán)格的程度；使用操作的經(jīng)驗。影響安全系數(shù)的主要因素按照科技發(fā)展的總趨勢，安全系數(shù)將逐漸變小。3.4焊接接頭系數(shù)對于壁厚不超過38mm的容器，對其接頭的焊接處，采用射線探傷；由于結(jié)構(gòu)不明，不能采用射線探傷的，采取超聲波探傷。鋼板出火廠時標(biāo)大注的厚嫌度是鋼搖板的名蘋義厚度康，鋼板智的實際類厚度可枝能大于責(zé)名義厚默度(正回偏差)烈，也有疊可能小目于名義覽厚度(啄負偏差隔)。鋼鴿板的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)歌定了允抽許的正踐、負偏牧差值。礎(chǔ)因此如酬果按照躺設(shè)計壁態(tài)厚去購董置鋼板略，就有偵可能購址得實際慶厚度小俱于設(shè)計伴壁厚的喪鋼板。喬為了杜朽絕這種卷情況，喇在確定之筒體壁賀厚時，桂應(yīng)在設(shè)淡計壁厚慮的基礎(chǔ)錫上將鋼晉板的負遵偏差加桑上去。3.5海壁爽厚附加始量C=C1+C23.5.蚊1鋼勿板負偏差C1由于容務(wù)器在使機用過程換中會受姑到介質(zhì)悼的腐蝕漲，因此笑必須考平慮一定赴的腐蝕隸裕量；介質(zhì)不掉同、材驕料不同叔，所考只慮的腐唉蝕裕量摸值也不租盡相同鏟。3.5.史2腐想蝕裕量C2設(shè)計時寸，必須團考慮鋼燈板厚度迷標(biāo)準(zhǔn)問叮題，否倉則可能妙提高制丸造成本褲。3.6鋒鋼板厚劑度對于容器晨，不能認異為器壁越孩薄就越能丈節(jié)省鋼材輸、降低造詞價。因為顛越是薄的默圓筒，在份制造過程殊中為了維仙持必要的劑圓度，在票運輸過程相中為了保剖持必要的掉剛度，都殲必須使用革大量的輔抹助鋼材，幸將圓筒撐充圓，而這洪些鋼材所咱需費用都卡要計入設(shè)鴨備的制造宏成本中去姜，所以規(guī)的定容器的肆最小壁厚寇在經(jīng)濟上巾是合理的醒。GB15拾0-19錘98規(guī)定奶：3.7裳容器的源最小壁厚碳素鋼和低合金鋼制容器，取高合金鋼制容器，取為了檢拿查容器突的宏觀腫強度和耳有無滲輝漏情況山，容器述投入使顯用之前表，必須職作壓力撤試驗或封氣密性偵試驗；壓力試驗瘦一般采用繪液壓試驗咳，對于不撲適合液壓樸試驗的容那器，可進伙行氣壓試著驗；與氣壓試迎驗相比，偉液壓試驗招相對安全喜。4.運壓力試雕驗及其只強度校鍬核最高不錢超過1率.8，速若超過獵1.8既，也按稼1.8跳計算；當(dāng)設(shè)計泡溫度低打于20噴0℃時，鉤可以異忽略不紐奉計。4.1覽試驗壓歲力液壓試驗：氣壓試驗：4.2念壓力試方驗的應(yīng)力伙校核液壓試驗采：氣壓試驗神：第三節(jié)、內(nèi)壓圓是筒封頭水的設(shè)計所需的壁棚厚是相同明壓力、直打徑圓筒的懷一半，但騾在實際中佛，為了減凱少邊緣應(yīng)壇力，往往被采取與圓倡筒相同的雅厚度；半球形致封頭多異用于壓比力較高扮的貯罐址上；制造方法必：1.牧半球形柄封頭直徑較卡小、器除壁較薄負的半球區(qū)形封頭倒可以整賠體熱壓薦成型；大直徑案的半球山形封頭衰需先分摔瓣沖壓弊、再焊上接的工輸藝；分關(guān)瓣沖壓師可使模宵具尺寸抗減小，示降低對符水壓機惠噸位的性要求，芬但加工郵質(zhì)量不掌如整體群熱壓好璃。GB規(guī)定腰：在工程菜應(yīng)用上，籮K<2.倦6；標(biāo)準(zhǔn)衰橢圓形的大形狀系數(shù)棗K=1；2.取橢圓形尼封頭計算壁走厚：形狀系洋數(shù)：最大允許應(yīng)工作壓力糠：GB還戲規(guī)定：菌標(biāo)準(zhǔn)橢估圓形封粱頭的有預(yù)效壁厚蛇應(yīng)不小酸于內(nèi)直刻徑的0爽.15浙%，其秤它橢圓灑形封頭報壁厚應(yīng)慈不小于砍其內(nèi)徑洲的0.奇30%喇，為什占么？這是因筋為：受億內(nèi)壓后帽，橢圓壁形封頭蠟有變圓似的趨勢杰，因而雕在赤道臨處產(chǎn)生車環(huán)向壓籃縮薄膜里應(yīng)力，虛其值與該頂點處假所產(chǎn)生桑的最大旬拉伸薄拳膜應(yīng)力驢相等?？绠?dāng)半個怪橢球作碧為封頭學(xué)使用時抗，雖然尋在其赤鄙道處有吵圓柱形偷短節(jié)(柜直邊封警頭)與叢其相連例，但如濫果封頭價厚度過宰薄，赤癥道處的銜環(huán)向壓肯縮應(yīng)力紀(jì)仍有可牲能將封目頭壓出晝褶皺，蒜這個現(xiàn)火象稱為勤“失穩(wěn)悼”。當(dāng)?shù)问忸^的著球面內(nèi)篇半徑Ri=0.9低Di，過度鍵圓弧內(nèi)齒半徑r=0.鏡17Di時，稱為譜標(biāo)準(zhǔn)碟形但封頭，此匪時，M=1.堡325。３.蛋碟形封窩頭４.爭球冠形國封頭錐形封頭揀廣泛應(yīng)用待于許多化璃工設(shè)備(丹如蒸發(fā)器并、噴霧干昨燥器、結(jié)蹲晶器及沉浸降器等)借的底蓋，終它的優(yōu)點主是便于收盆集與卸除死這些設(shè)備去中的固體滔物料。此葡外，有一搞些塔設(shè)備系上、下部幻玉分的直徑異不等，也金常用錐形窄殼體將直船徑不等的債兩段塔體歉連接起來糾，這時的括圓錐形殼撫體稱為變娛徑段。錐形封輩頭分為摟無折邊替錐形封腹頭和帶摟折邊錐桂形封頭怒兩種。５.錐盞形封頭以無折邊膀錐形封頭甘為例：5.1.棋1錐攀殼大端連毅接處的壁隨厚加強區(qū)豆計算壁松厚一般來講撈，在相同換溫度、載旅荷情況下每，平板封攔頭所需的沿壁厚遠遠各大于其它堤凸形封頭雙；但是由振于其制忽造工藝屬很簡單芒，所以岸也被經(jīng)潑常采用邪，特別章常常被競用于作叔為盲板疼。６.驢平板封疑頭幾何方面贈；力學(xué)方牛面；制造與材親料消耗方己面。7.封約頭的選擇謝謝觀看/歡迎下載BY犁FAI陪TH淘IM芳EAN少A失VIS