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(chǔ)存物料或完成化學(xué)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(cè)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)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(duì)介質(zhì)不限；彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；以材料力學(xué)、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(duì)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(duì)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)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(shí)，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?yàn)闊o力矩理論是力學(xué)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(duì)一標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（如圖所示）進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。該封頭中面處的長(zhǎng)軸D=1000mm，厚度t=10mm，測(cè)得E點(diǎn)（x=0）處的周向應(yīng)力為50MPa。此時(shí)，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(gè)壓力表已失靈，為什么？解：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的應(yīng)力計(jì)算式計(jì)算E的內(nèi)壓力：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的長(zhǎng)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(jì)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(shí)，測(cè)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(shí)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(zhǎng)度改為2m，再進(jìn)行上題中的、的計(jì)算，并與上題結(jié)果進(jìn)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(shí)，求其爆破壓力pb，（Faupel公式)承受內(nèi)壓時(shí)的爆破壓力高于承受外壓時(shí)的臨界壓力，高出3.092倍，但比長(zhǎng)圓筒時(shí)的倍數(shù)小了很多1. 壓力容器設(shè)計(jì)有哪些設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jì)準(zhǔn)則有：強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將容器總體部位的初始屈服視為失效，以危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到許用應(yīng)力為依據(jù)；塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以整個(gè)危險(xiǎn)面屈服作為失效狀態(tài)；爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以容器爆破作為失效狀態(tài)；彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則認(rèn)為只要載荷變化范圍達(dá)到安定載荷，容器就失效；疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以在載荷反復(fù)作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，并不斷擴(kuò)展，形成宏觀疲勞裂紋并貫穿容器厚度，從而導(dǎo)致容器發(fā)生失效；蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jì)準(zhǔn)則以壓力容器的裂紋擴(kuò)展斷裂為失效形式；剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jì)準(zhǔn)則以外壓容器失穩(wěn)破壞為失效形式；泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(gè)。墊片比壓力y的物理意義為形成初始密封條件時(shí)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(shí)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(diǎn)？在什么情況下必須采用爆破片裝置？答：安全閥的優(yōu)點(diǎn)：僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至稍低于正常操作壓力時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉，避免一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費(fèi)和中斷生產(chǎn)；可重復(fù)使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。安全閥的缺點(diǎn)：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(diǎn)：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(diǎn)：泄壓后爆破片不能繼續(xù)使用，容器也被迫停止運(yùn)行，一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費(fèi)和中斷生產(chǎn)。當(dāng)安全閥不能起到有效保護(hù)作用時(shí)，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(yàn)的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗(yàn)？答：壓力試驗(yàn)的目的：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對(duì)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(yàn)來考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)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(yàn)介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲(chǔ)存的能量也越大，爆炸也就越危險(xiǎn)，故應(yīng)用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗(yàn)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(yàn)介質(zhì)，進(jìn)行液壓試驗(yàn)。1. 一內(nèi)壓容器，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為0.85MPa，設(shè)計(jì)溫度為50；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對(duì)接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進(jìn)行局部無損檢測(cè)；工作介質(zhì)列毒性，非易燃，但對(duì)碳素鋼、低合金鋼有輕微腐蝕，腐蝕速率K0.1mm/a，設(shè)計(jì)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(jì)算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=0.85，C2=0.120=2mm；鋼板為4.516mm時(shí)，Q235-A 的t=113 MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。材料為Q235-A時(shí)：材料為16MnR時(shí)：2. 一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形儲(chǔ)存容器，兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，沒有保冷措施；內(nèi)裝混合液化石油氣，經(jīng)測(cè)試其在50時(shí)的最大飽和蒸氣壓小于1.62 MPa（即50時(shí)丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長(zhǎng)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(jì)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(yàn)時(shí)的壓力，并進(jìn)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(shí)，16MnR的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容積中壓儲(chǔ)存容器，儲(chǔ)存易燃介質(zhì)，且pV=75.689MPam310MPam3，屬三類壓力容器。圓筒的厚度標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)力校核5.1設(shè)計(jì)雙鞍座臥式容器時(shí)，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?yàn)楫?dāng)A0.207L時(shí)，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(duì)值相等，使兩個(gè)截面保持等強(qiáng)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(dāng)A滿足小于等于0.2L時(shí)，最好使A小于等于0.5Rm（Rm為圓筒的平均半徑）。這是因?yàn)橹ё拷忸^可充分利用封頭對(duì)支座處圓筒的加強(qiáng)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