第4章 外壓容器

1、第四章 外壓容器 4.1 外壓容器的穩(wěn)定性 第4章 外壓容器 4.1.1 外壓容器的失效 外壓容器是指容器外部壓力大于容器內(nèi)部壓力的設(shè)備。如圖4-1及圖4-2所示， 容器變形使器壁內(nèi)由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)橐詮澢鷳?yīng)力為主的附加應(yīng)力。 4.1 外壓容器的穩(wěn)定性 第4章 外壓容器 4.1.2 外壓容器的臨界壓力 導(dǎo)致外壓容器發(fā)生失穩(wěn)的最低外壓力稱之為臨界壓力，用pCr表示。所以外壓容 器操作時(shí)允許的工作壓力一定要低于臨界壓力，否則容器就會失穩(wěn)。即 （1）臨界壓力 pwpCr 4.1 外壓容器的穩(wěn)定性 第4章 外壓容器 4.1.2 外壓容器的臨界壓力 容器的實(shí)際臨界壓力低于理論計(jì)算值。因此，用穩(wěn)定系數(shù)m，考慮

2、外壓容器的 安全裕度，故外壓薄壁圓筒的穩(wěn)定條件即為 （2）穩(wěn)定性條件 4.1 外壓容器的穩(wěn)定性 第4章 外壓容器 4.1.3 影響臨界壓力的主要因素 1 2 3 臨界壓力與外壓圓筒的尺寸、結(jié)構(gòu)有關(guān) 臨界壓力與圓筒材料的性能有關(guān) 臨界壓力與圓筒殼體的圓度有關(guān) 4.1 外壓容器的穩(wěn)定性 第4章 外壓容器 4.1.3 影響臨界壓力的主要因素 在制造外壓圓筒時(shí)，應(yīng)按圖4-3以縱、橫坐標(biāo)的交點(diǎn)，查得圓度公式，計(jì)算 限制圓筒殼體的圓度。 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 臨界壓力的計(jì)算 （1）長圓筒 長圓筒的臨界壓力為 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章

3、 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 臨界壓力的計(jì)算 （2）短圓筒 短圓筒的臨界壓力為 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 臨界壓力的計(jì)算 （3）剛性圓筒 剛性圓筒強(qiáng)度校核公式與內(nèi)壓圓筒相同，剛性圓筒所能承受的最大外壓為 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外壓薄壁圓筒的類型 （1）臨界長度 臨界壓力與相同條件的短圓筒相等，這一長度被稱之為長圓筒與短圓筒的臨界長度， 可得如下 故區(qū)別長、短圓筒的臨界長度為 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2

4、外壓薄壁圓筒的類型 （2）計(jì)算長度 外壓容器的計(jì)算長度L是指圓筒上兩相鄰剛性構(gòu)件支撐線間的最大距離。 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外壓薄壁圓筒的類型 （2）計(jì)算長度 續(xù)表 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外壓薄壁圓筒的類型 （3） 公式法進(jìn)行外壓薄壁圓筒穩(wěn)定性 校核步驟 選定材料，確定pc、t、c、E、ts、L； 假定圓筒的名義厚度n（一般按內(nèi)壓薄壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果n進(jìn)行估算），得 e=n-c； 計(jì)算臨界長度LCr、L Cr并與計(jì)算長度L比較，確定圓筒類型； 計(jì)算許用外壓力p及臨界應(yīng)力C

5、r； 比較。若ppc且Crts,則以上假定的名義厚度滿足要求；若pts則 改用圖解法。 4.2 外壓容器的穩(wěn)定性校核 第4章 外壓容器 4.2.2 圖解法 A系數(shù)，見圖4-5；B系數(shù)，見圖4-6圖4-9，MPa；Di圓筒內(nèi)直徑， mm；Do圓筒外直徑Do=Di+2n，mm；L圓筒計(jì)算長度，mm；E 設(shè)計(jì)溫度下材料的彈性模量，MPa;e圓筒有效厚度e=n-C，mm；n 圓筒名義厚度，mm。 （1）算圖中的符號 4.3 加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)與設(shè)置 第4章 外壓容器 4.3.1 加強(qiáng)圈的作用和結(jié)構(gòu) 加強(qiáng)圈可以設(shè)置在圓筒內(nèi)側(cè)或外側(cè)，是具有足夠剛性圍繞在筒體周圍的環(huán)狀構(gòu) 件。目前，加強(qiáng)圈通常采用型鋼，如扁鋼、角

6、鋼、槽鋼或工字鋼制成，其常用結(jié)構(gòu) 如圖4-10所示。 4.3 加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)與設(shè)置 第4章 外壓容器 4.3.2 加強(qiáng)圈焊接的布置形式和要求 加強(qiáng)圈與筒體采用焊接連接，在焊接時(shí)可采用連續(xù)焊或間斷焊。加強(qiáng)圈焊接的 布置形式如圖4-11所示。 4.3 加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)與設(shè)置 第4章 外壓容器 4.3.2 加強(qiáng)圈焊接的布置形式和要求 設(shè)置在筒體內(nèi)壁的加強(qiáng)圈有時(shí)為了防止介質(zhì)在容器底部結(jié)垢，引起設(shè)備腐蝕， 需留出一定的排液間隙，如圖4-12所示。 4.3 加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)與設(shè)置 第4章 外壓容器 4.3.3 加強(qiáng)圈的距離 雖然加強(qiáng)圈可提高外壓圓筒的承載能力，減少筒體鋼板用量。但在相同條件下， 過多的加強(qiáng)圈會造成材

7、料浪費(fèi)及制造成本增加。因?yàn)榧訌?qiáng)圈本身也用鋼材制成，如 果加強(qiáng)圈個(gè)數(shù)過多，加強(qiáng)圈用的材料也多，制造費(fèi)用也大，有時(shí)會造成制造上的困 難，甚至得不償失。 4.4 外壓容器的封頭 第4章 外壓容器 4.4.1 凸形封頭 如果外壓球形封頭或外壓球殼的內(nèi)半徑為Ri，計(jì)算外壓力為pc，壁厚附加量為C， 用以下步驟確定其壁厚。 （1）外壓球形封頭與外壓球殼 用下式計(jì)算許用外壓力 4.4 外壓容器的封頭 第4章 外壓容器 4.4.1 凸形封頭 外壓橢圓形封頭和蝶形封頭的穩(wěn)定性計(jì)算與外壓球形封頭類似，只是Ro的含義 不同。對于蝶形封頭，Ro取球面部分外半徑；對于橢圓形封頭，由于其曲率半徑是 變化的，所以Ro取當(dāng)量球殼外半徑，即 （2）外壓橢圓形封頭和蝶形封頭 4.4 外壓容器的封頭 第4章 外壓容器 4.4.2 外壓錐形封頭與外壓錐形殼體 受外壓作用的錐形封頭和錐殼，其穩(wěn)定性校核是一個(gè)在數(shù)學(xué)和力學(xué)