壓力容器主要由哪幾部分組成.docx

1. 壓力容器主要由哪幾部分組成?分別起什么作用?答：壓力容器由筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座、安全附件六大部件組成。筒體的作用：用以儲存物料或完成化學反應(yīng)所需要的主要壓力空間。封頭的作用：與筒體直接焊在一起，起到構(gòu)成完整容器壓力空間的作用。密封裝置的作用：保證承壓容器不泄漏。開孔接管的作用：滿足工藝要求和檢修需要。支座的作用：支承并把壓力容器固定在基礎(chǔ)上。安全附件的作用：保證壓力容器的使用安全和測量、控制工作介質(zhì)的參數(shù)，保證壓力容器的使用安全和工藝過程的正常進行。2,壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的適用范圍：最高工作壓力0.1MPa（不含液體靜壓力）；內(nèi)直徑（非圓形截面指其最大尺寸）0.15m，且容積0.025m3；盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。GB150的適用范圍：0.1MPap35MPa，真空度不低于0.02MPa；按鋼材允許的使用溫度確定（最高為700，最低為-196）；對介質(zhì)不限；彈性失效設(shè)計準則和失穩(wěn)失效設(shè)計準則；以材料力學、板殼理論公式為基礎(chǔ)，并引入應(yīng)力增大系數(shù)和形狀系數(shù)；最大應(yīng)力理論；不適用疲勞分析容器。1. 一殼體成為回轉(zhuǎn)薄殼軸對稱問題的條件是什么?答：幾何形狀、承受載荷、邊界支承、材料性質(zhì)均對旋轉(zhuǎn)軸對稱。1. 試應(yīng)用無力矩理論的基本方程，求解圓柱殼中的應(yīng)力（殼體承受氣體內(nèi)壓p，殼體中面半徑為R，殼體厚度為t）。若殼體材料由20R（）改為16MnR（）時，圓柱殼中的應(yīng)力如何變化？為什么？解：求解圓柱殼中的應(yīng)力應(yīng)力分量表示的微體和區(qū)域平衡方程式： 圓筒殼體：R1=，R2=R，pz=-p，rk=R，=/2殼體材料由20R改為16MnR，圓柱殼中的應(yīng)力不變化。因為無力矩理論是力學上的靜定問題，其基本方程是平衡方程，而且僅通過求解平衡方程就能得到應(yīng)力解，不受材料性能常數(shù)的影響，所以圓柱殼中的應(yīng)力分布和大小不受材料變化的影響。2. 對一標準橢圓形封頭（如圖所示）進行應(yīng)力測試。該封頭中面處的長軸D=1000mm，厚度t=10mm，測得E點（x=0）處的周向應(yīng)力為50MPa。此時，壓力表A指示數(shù)為1MPa，壓力表B的指示數(shù)為2MPa，試問哪一個壓力表已失靈，為什么？解：根據(jù)標準橢圓形封頭的應(yīng)力計算式計算E的內(nèi)壓力：標準橢圓形封頭的長軸與短軸半徑之比為2，即a/b=2，a=D/2=500mm。在x=0處的應(yīng)力式為：從上面計算結(jié)果可見，容器內(nèi)壓力與壓力表A的一致，壓力表B已失靈。4.有一錐形底的圓筒形密閉容器，如圖所示，試用無力矩理論求出錐形底殼中的最大薄膜應(yīng)力與的值及相應(yīng)位置。已知圓筒形容器中面半徑R，厚度t；錐形底的半錐角，厚度t，內(nèi)裝有密度為的液體，液面高度為H，液面上承受氣體壓力pc。解：圓錐殼體：R1=，R2=r/cos（半錐頂角），pz=-pc+g(H+x)，=/2-,r3.4. 一單層厚壁圓筒，承受內(nèi)壓力pi=36MPa時，測得（用千分表）筒體外表面的徑向位移w0=0.365mm，圓筒外直徑D0=980mm，E=2105MPa，=0.3。試求圓筒內(nèi)外壁面應(yīng)力值。解：周向應(yīng)變物理方程僅承受內(nèi)壓時的Lam公式在外壁面處的位移量及內(nèi)徑：內(nèi)壁面處的應(yīng)力值：外壁面處的應(yīng)力值：5. 題16中的圓筒，其長度改為2m，再進行上題中的、的計算，并與上題結(jié)果進行綜合比較。解：臨界壓力pcr，屬短圓筒，其臨界壓力為承受內(nèi)壓力時，求其爆破壓力pb，（Faupel公式)承受內(nèi)壓時的爆破壓力高于承受外壓時的臨界壓力，高出3.092倍，但比長圓筒時的倍數(shù)小了很多1. 壓力容器設(shè)計有哪些設(shè)計準則？它們和壓力容器失效形式有什么關(guān)系？答：壓力容器設(shè)計準則有：強度失效設(shè)計準則：彈性失效設(shè)計準則、塑性失效設(shè)計準則、爆破失效設(shè)計準則、彈塑性失效設(shè)計準則、疲勞失效設(shè)計準則、蠕變失效設(shè)計準則、脆性斷裂失效設(shè)計準則；剛度失效設(shè)計準則；穩(wěn)定失效設(shè)計準則；泄漏失效設(shè)計準則。彈性失效設(shè)計準則將容器總體部位的初始屈服視為失效，以危險點的應(yīng)力強度達到許用應(yīng)力為依據(jù)；塑性失效設(shè)計準則以整個危險面屈服作為失效狀態(tài)；爆破失效設(shè)計準則以容器爆破作為失效狀態(tài)；彈塑性失效設(shè)計準則認為只要載荷變化范圍達到安定載荷，容器就失效；疲勞失效設(shè)計準則以在載荷反復作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，并不斷擴展，形成宏觀疲勞裂紋并貫穿容器厚度，從而導致容器發(fā)生失效；蠕變失效設(shè)計準則以在高溫下壓力容器產(chǎn)生蠕變脆化、應(yīng)力松馳、蠕變變形和蠕變斷裂為失效形式；脆性斷裂失效設(shè)計準則以壓力容器的裂紋擴展斷裂為失效形式；剛度失效設(shè)計準則以構(gòu)件的彈性位移和轉(zhuǎn)角超過規(guī)定值為失效；穩(wěn)定失效設(shè)計準則以外壓容器失穩(wěn)破壞為失效形式；泄漏失效設(shè)計準則以密封裝置的介質(zhì)泄漏率超過許用的泄漏率為失效。2. 螺栓法蘭連接密封中，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？答：有墊片比壓力y和墊片系數(shù)m兩個。墊片比壓力y的物理意義為形成初始密封條件時墊片單位面積上所受的最小壓緊力；墊片系數(shù)m的物理意義為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力。3. 試比較安全閥和爆破片各自的優(yōu)缺點？在什么情況下必須采用爆破片裝置？答：安全閥的優(yōu)點：僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當容器內(nèi)的壓力降至稍低于正常操作壓力時，能自動關(guān)閉，避免一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費和中斷生產(chǎn)；可重復使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。安全閥的缺點：密封性能較差，閥的開啟有滯后現(xiàn)象，泄壓反應(yīng)較慢。爆破片的優(yōu)點：密閉性能好，能做到完全密封；破裂速度快，泄壓反應(yīng)迅速。爆破片的缺點：泄壓后爆破片不能繼續(xù)使用，容器也被迫停止運行，一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費和中斷生產(chǎn)。當安全閥不能起到有效保護作用時，必須使用爆破片或爆破片與安全閥的組合裝置。4. 壓力試驗的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗？答：壓力試驗的目的：在超設(shè)計壓力下，考核缺陷是否會發(fā)生快速擴展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對外壓容器，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān)，與缺陷無關(guān)，一般不用外壓試驗來考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗進行“試漏”，檢查是否存在穿透性缺陷。由于在相同壓力和容積下，試驗介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲存的能量也越大，爆炸也就越危險，故應(yīng)用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗介質(zhì)。氣體的壓縮系數(shù)比液體的大，因此選擇液體作為試驗介質(zhì)，進行液壓試驗。1. 一內(nèi)壓容器，設(shè)計（計算）壓力為0.85MPa，設(shè)計溫度為50；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進行局部無損檢測；工作介質(zhì)列毒性，非易燃，但對碳素鋼、低合金鋼有輕微腐蝕，腐蝕速率K0.1mm/a，設(shè)計壽命B=20年。試在Q2305-AF、Q235-A、16MnR三種材料中選用兩種作為圓筒材料，并分別計算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=0.85，C2=0.120=2mm；鋼板為4.516mm時，Q235-A 的t=113 MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為616mm時，16MnR的t= 170 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。材料為Q235-A時：材料為16MnR時：2. 一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形儲存容器，兩端采用標準橢圓形封頭，沒有保冷措施；內(nèi)裝混合液化石油氣，經(jīng)測試其在50時的最大飽和蒸氣壓小于1.62 MPa（即50時丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長L=8000mm；材料為16MnR，腐蝕裕量C2=2mm，焊接接頭系數(shù)=1.0，裝量系數(shù)為0.9。試確定：各設(shè)計參數(shù)；該容器屬第幾類壓力容器；圓筒和封頭的厚度（不考慮支座的影響）；水壓試驗時的壓力，并進行應(yīng)力校核。解：p=pc=1.11.62=1.782MPa，Di=2600mm，C2=2mm，=1.0，鋼板為616mm時，16MnR的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容積中壓儲存容器，儲存易燃介質(zhì)，且pV=75.689MPam310MPam3，屬三類壓力容器。圓筒的厚度標準橢圓形封頭的厚度水壓試驗壓力應(yīng)力校核5.1設(shè)計雙鞍座臥式容器時，支座位置應(yīng)該按照那些原則確定？試說明理由。根據(jù)JB4731規(guī)定，取A小于等于0.2L，最大不得超過0.25L，否則容器外伸端將使支座界面的應(yīng)力過大。因為當A0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎距和支座截面處的彎距絕對值相等，使兩個截面保持等強度?？紤]到除彎距以外的載荷，所以常取外圓筒的彎距較小。所以取A小于等于0.2L。當A滿足小于等于0.2L時，最好使A小于等于0.5Rm（Rm為圓筒的平均半徑）。這是因為支座靠近封頭可充分利用封頭對支座處圓筒的加強作用。5.3“扁塌”現(xiàn)象的原因是什么？如何防止這一現(xiàn)象出現(xiàn)？由于支座處截