第10章 容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2

1、第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)一、薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)一、薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)薄壁容器薄壁容器 根據(jù)容器外徑根據(jù)容器外徑D DOO與內(nèi)徑與內(nèi)徑D Di i的的比值比值K K來判斷，來判斷，iiiiDDDDDK2120當(dāng)當(dāng)K1.2K1.2為薄壁容器為薄壁容器 K K1.21.2則為厚壁容器則為厚壁容器圓筒形薄壁容器承受內(nèi)壓時(shí)圓筒形薄壁容器承受內(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力的應(yīng)力只有拉應(yīng)力無彎曲只有拉應(yīng)力無彎曲“環(huán)向纖維環(huán)向纖維”和和“縱向纖維縱向纖維”受受到拉力。到拉力。s s1 1（或（或s s軸軸）圓筒母）圓筒母線方向線方向( (即軸向即軸向) )拉拉應(yīng)力，應(yīng)力，s s2 2（或（或s s

2、環(huán)環(huán)）圓周方）圓周方向的拉應(yīng)力。向的拉應(yīng)力。圓筒的應(yīng)力計(jì)算圓筒的應(yīng)力計(jì)算 1. 1. 軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力D D- -筒體平均直徑，亦筒體平均直徑，亦稱中徑，稱中徑，mmmm；ss404112pDDDp2. 2. 環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力ss20222pDlpDl分析：分析：（1 1）薄壁圓筒受內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力是軸）薄壁圓筒受內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力兩倍。向應(yīng)力兩倍。問題問題a a：筒體上開橢圓孔，如何開：筒體上開橢圓孔，如何開ss2/24/pDpD應(yīng)使其短軸與筒體的應(yīng)使其短軸與筒體的軸線平行，以盡量減軸線平行，以盡量減少開孔對(duì)縱截面的削少開孔對(duì)縱截面的削弱程度，使環(huán)向應(yīng)力弱程度，使環(huán)向應(yīng)力不致增加很多。不致增

3、加很多。分析：分析：?jiǎn)栴}問題b b：鋼板卷制圓筒：鋼板卷制圓筒形容器，縱焊縫與環(huán)形容器，縱焊縫與環(huán)焊縫哪個(gè)易裂？焊縫哪個(gè)易裂？ss2/24/pDpD筒體縱向焊縫受力大于筒體縱向焊縫受力大于環(huán)向焊縫，故縱焊縫易環(huán)向焊縫，故縱焊縫易裂，施焊時(shí)應(yīng)予以注意。裂，施焊時(shí)應(yīng)予以注意。（2 2）分析式）分析式(10-1)(10-1)和和(10-2)(10-2)可知，可知，ss2/24/pDpDDp/2/s內(nèi)壓筒壁的應(yīng)力和內(nèi)壓筒壁的應(yīng)力和 / /D D成反比，成反比， / /D D 值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓能力的高低。值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓能力的高低。因此，分析一個(gè)設(shè)備能耐多大壓力，因此，分析一個(gè)設(shè)備能耐多大壓

4、力，不能只看厚度的絕對(duì)值。不能只看厚度的絕對(duì)值。二、無力矩理論基本方程式二、無力矩理論基本方程式 基本概念與基本假設(shè)基本概念與基本假設(shè) 1 1 基本概念基本概念 （1 1） 旋轉(zhuǎn)殼體旋轉(zhuǎn)殼體 ：殼體中面（等分殼體殼體中面（等分殼體厚度）是任意直線或平面曲線作母線，厚度）是任意直線或平面曲線作母線，繞其同平面內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)一周而成的旋繞其同平面內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)一周而成的旋轉(zhuǎn)曲面。轉(zhuǎn)曲面。（2 2） 軸對(duì)稱軸對(duì)稱殼體的幾何形狀、約束條件和殼體的幾何形狀、約束條件和所受外力都是對(duì)稱于某一軸。所受外力都是對(duì)稱于某一軸?；び玫膲毫θ萜魍ǔＪ禽S對(duì)化工用的壓力容器通常是軸對(duì)稱問題。稱問題。 （3 3）旋轉(zhuǎn)殼體的

5、幾何概念）旋轉(zhuǎn)殼體的幾何概念 母線與經(jīng)線母線與經(jīng)線法線、平行圓法線、平行圓第一曲率半徑：第一曲率半徑：經(jīng)線曲率半徑經(jīng)線曲率半徑第二曲率半徑：第二曲率半徑：垂直于經(jīng)線的垂直于經(jīng)線的平面與中面相平面與中面相割形成的曲線割形成的曲線BEBE的曲率半徑的曲率半徑2 2 基本假設(shè)基本假設(shè) 假定殼體材料有連續(xù)性、均勻性和假定殼體材料有連續(xù)性、均勻性和各向同性，即殼體是完全彈性的。各向同性，即殼體是完全彈性的。(1)(1)小位移假設(shè)小位移假設(shè) 各點(diǎn)位移都遠(yuǎn)小于厚度?？捎米冃胃鼽c(diǎn)位移都遠(yuǎn)小于厚度?？捎米冃吻俺叽绱孀冃魏蟪叽?。變形分析中前尺寸代替變形后尺寸。變形分析中高階微量可忽略。高階微量可忽略。 2 2

6、基本假設(shè)基本假設(shè)(2)(2)直線法假設(shè)直線法假設(shè) 變形前垂直于中面直線段，變形后變形前垂直于中面直線段，變形后仍是直線并垂直于變形后的中面。變?nèi)允侵本€并垂直于變形后的中面。變形前后法向線段長(zhǎng)度不變。沿厚度各形前后法向線段長(zhǎng)度不變。沿厚度各點(diǎn)法向位移相同，厚度不變。點(diǎn)法向位移相同，厚度不變。 (3)(3)不擠壓假設(shè)不擠壓假設(shè) 各層纖維變形前后互不擠壓。各層纖維變形前后互不擠壓。 無力矩理論基本方程式無力矩理論基本方程式 無力矩理論是在旋轉(zhuǎn)薄殼的受力無力矩理論是在旋轉(zhuǎn)薄殼的受力分析中忽略了彎矩的作用。分析中忽略了彎矩的作用。此時(shí)應(yīng)力狀態(tài)和承受內(nèi)壓的薄膜此時(shí)應(yīng)力狀態(tài)和承受內(nèi)壓的薄膜相似。又稱薄膜理論

7、相似。又稱薄膜理論cos21kpr （4-34-3）平衡方程平衡方程（4-44-4）區(qū)區(qū)域平衡方程域平衡方程 無力矩理論基本方程式：無力矩理論基本方程式：sspRR2211三、基本方程式的應(yīng)用三、基本方程式的應(yīng)用1 1圓筒形殼體圓筒形殼體 第一曲率半徑第一曲率半徑R R1 1=，第二曲率半徑第二曲率半徑R R2 2=D D/2/2 代入方程（代入方程（10-310-3）和（）和（10-410-4）得：得： 與式（與式（10-110-1）、（）、（10-210-2）同。）同。cos21kpr sspRR2211ss2 421pDpD2 2球形殼體球形殼體 球殼球殼R R1 1R R2 2=D D

8、/2/2，得：，得： 直徑與內(nèi)壓相同，球殼內(nèi)應(yīng)力僅是圓筒形殼體直徑與內(nèi)壓相同，球殼內(nèi)應(yīng)力僅是圓筒形殼體環(huán)向應(yīng)力的一半，即球形殼體的厚度僅需圓筒容環(huán)向應(yīng)力的一半，即球形殼體的厚度僅需圓筒容器厚度的一半。器厚度的一半。 當(dāng)容器容積相同時(shí)，球表面積最小，故大型貯當(dāng)容器容積相同時(shí)，球表面積最小，故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟(jì)。罐制成球形較為經(jīng)濟(jì)。 制造困難制造困難cos21kpr sspRR2211 421sspD3 3圓錐形殼體圓錐形殼體圓錐形殼半錐角為圓錐形殼半錐角為 ，A A點(diǎn)處半徑為點(diǎn)處半徑為r r，厚度為，厚度為d d，則，則在在A A點(diǎn)處：點(diǎn)處：代入（代入（10-310-3）、（）、（10-4

9、10-4）可得）可得A A點(diǎn)處點(diǎn)處的應(yīng)力：的應(yīng)力：cos 21rRR ， （10-6） 錐形殼體環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力兩倍，錐形殼體環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力兩倍，隨半錐角隨半錐角a a的增大而增大；的增大而增大； 角要選擇合適，不宜太大。角要選擇合適，不宜太大。 在錐形殼體大端在錐形殼體大端r r=R R時(shí)，應(yīng)力最大，時(shí)，應(yīng)力最大，在錐頂處，應(yīng)力為零。因此，一般在在錐頂處，應(yīng)力為零。因此，一般在錐頂開孔。錐頂開孔。 scos21kpr cos2skpr4 4橢圓形殼體橢圓形殼體 橢圓殼經(jīng)線為一橢圓，橢圓殼經(jīng)線為一橢圓，a a、b b分別為橢圓的長(zhǎng)短軸半徑。分別為橢圓的長(zhǎng)短軸半徑。由此方程可得第一曲率半徑

10、為：由此方程可得第一曲率半徑為：12222byaxbabaxadxyddxdyR42/32224222/321)()(1 bbaxaxR2/122242)(sin （4-7） )(2 )(2)(2222442224222241baxaabaxabpbaxabpss化工常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，化工常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，a/b=2，故，故 頂點(diǎn)處頂點(diǎn)處： 邊緣處：邊緣處： 頂點(diǎn)應(yīng)力最大，經(jīng)向應(yīng)力與頂點(diǎn)應(yīng)力最大，經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力是相等的拉應(yīng)力。環(huán)向應(yīng)力是相等的拉應(yīng)力。 頂點(diǎn)的經(jīng)向應(yīng)力比邊緣處的頂點(diǎn)的經(jīng)向應(yīng)力比邊緣處的經(jīng)向應(yīng)力大一倍；經(jīng)向應(yīng)力大一倍；頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處相等但符

11、號(hào)相反。相等但符號(hào)相反。 應(yīng)力值連續(xù)變化。應(yīng)力值連續(xù)變化。sspa21sspapa212 受液體靜壓的圓筒形殼體的受力分析受液體靜壓的圓筒形殼體的受力分析 筒壁上任一點(diǎn)的壓力值（不考慮氣體筒壁上任一點(diǎn)的壓力值（不考慮氣體壓力）為：壓力）為： 根據(jù)式（根據(jù)式（10-310-3）（10-410-4）可得：）可得：ghps22ghDss2 421pDpDv 底部支承的圓筒（底部支承的圓筒（a a），液體重量），液體重量由支承傳遞給基礎(chǔ)，筒壁不受液體軸由支承傳遞給基礎(chǔ)，筒壁不受液體軸向力作用，則向力作用，則s s1 1=0=0。v 上部支承圓筒（上部支承圓筒（b b），液體重量使），液體重量使得圓筒壁

12、受軸向力作用，在圓筒壁上得圓筒壁受軸向力作用，在圓筒壁上產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力：產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力：ss422121gHDgHRgHRR例題例題10-110-1：有一外徑為：有一外徑為219mm219mm的氧氣瓶，的氧氣瓶，最小厚度為最小厚度為6.5mm6.5mm，材料為，材料為40Mn2A40Mn2A，工作壓力為工作壓力為15MPa15MPa，試求氧氣瓶壁應(yīng)力，試求氧氣瓶壁應(yīng)力平均直徑平均直徑(mm)(mm)經(jīng)向應(yīng)力經(jīng)向應(yīng)力 (MPa)(MPa)環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力 (MPa)(MPa)5 .2125 .62190DD6 .1225 . 645 .2121541spD2 .2455 . 625 .2121522

13、spD四、筒體強(qiáng)度計(jì)算四、筒體強(qiáng)度計(jì)算實(shí)際設(shè)計(jì)中須考慮三個(gè)因素：實(shí)際設(shè)計(jì)中須考慮三個(gè)因素：（1）焊接接頭系數(shù)）焊接接頭系數(shù)（2）容器內(nèi)徑）容器內(nèi)徑（3） 壁厚壁厚 筒體內(nèi)較大的環(huán)向應(yīng)力不筒體內(nèi)較大的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)高于在設(shè)計(jì)溫度下材料應(yīng)高于在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，即的許用應(yīng)力，即 s s t t- -設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度tt下材料許用應(yīng)力，下材料許用應(yīng)力，MPaMPa。tpD2s 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)鋼板卷焊。夾渣、氣孔、未焊透鋼板卷焊。夾渣、氣孔、未焊透等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強(qiáng)等缺陷，導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域強(qiáng)度可能低于鋼材本體的強(qiáng)度。度可能低于鋼材本體的強(qiáng)度。 鋼板鋼板 s s t t乘

14、以焊接接頭系數(shù)乘以焊接接頭系數(shù) ， 11 stpD2 容器內(nèi)徑容器內(nèi)徑工藝設(shè)計(jì)確定內(nèi)徑工藝設(shè)計(jì)確定內(nèi)徑D Di i，制造測(cè)，制造測(cè)量也是內(nèi)徑，而受力分析中的量也是內(nèi)徑，而受力分析中的D D卻卻是中面直徑。是中面直徑。解出解出 ，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計(jì)算式，得到內(nèi)壓圓筒的厚度計(jì)算式stiDp2)( ppDtis2 壁厚壁厚考慮介質(zhì)腐蝕，計(jì)算厚度考慮介質(zhì)腐蝕，計(jì)算厚度 的的基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度C C2 2。筒體。筒體的設(shè)計(jì)厚度為的設(shè)計(jì)厚度為式中式中 - -圓筒計(jì)算厚度，圓筒計(jì)算厚度， mmmm； d d- -圓筒設(shè)計(jì)厚度，圓筒設(shè)計(jì)厚度， mmmm； D Di i- -圓筒內(nèi)徑，圓

15、筒內(nèi)徑， mmmm； p p- -容器設(shè)計(jì)壓力，容器設(shè)計(jì)壓力， MPaMPa； - -焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)。 22CppDtids ppDtis2另一種情況：另一種情況：筒體設(shè)計(jì)厚度加上厚度負(fù)偏差后筒體設(shè)計(jì)厚度加上厚度負(fù)偏差后向上圓整，即為筒體名義厚度。向上圓整，即為筒體名義厚度。對(duì)于已有的圓筒，測(cè)量厚度為對(duì)于已有的圓筒，測(cè)量厚度為 n n，則其最大許可承壓的計(jì)算公式為：則其最大許可承壓的計(jì)算公式為：式中式中 ： n n- -圓筒名義厚度圓筒名義厚度 圓整成鋼材標(biāo)準(zhǔn)值；圓整成鋼材標(biāo)準(zhǔn)值； eietnintDCDCpss221Cdn e e- -圓筒有效厚度圓筒有效厚度C-C-厚度附加量厚

16、度附加量。 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力 ssteeictDp2Cne21CCC五、球殼強(qiáng)度計(jì)算五、球殼強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算厚度：設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算厚度：設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算應(yīng)力 ssteeictDp4 ppDti4六、設(shè)計(jì)參數(shù)六、設(shè)計(jì)參數(shù)厚度設(shè)計(jì)參數(shù)按厚度設(shè)計(jì)參數(shù)按GBl50-1998GBl50-1998中規(guī)中規(guī)定取值。定取值。 設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)壓力、 設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)溫度、 許用應(yīng)力、許用應(yīng)力、 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù) 厚度附加量等參數(shù)的選取。厚度附加量等參數(shù)的選取。 22CppDtids1Cdn設(shè)計(jì)壓力（計(jì)算壓力）設(shè)計(jì)壓力（計(jì)算壓力）設(shè)

17、計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力: :相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下確定殼相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下確定殼壁厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌壁厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌上的容器設(shè)計(jì)壓力。其值稍高于上的容器設(shè)計(jì)壓力。其值稍高于最大工作壓力。最大工作壓力。最大工作壓力：是指容器頂部在最大工作壓力：是指容器頂部在工作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力工作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力（表壓）。（表壓）。設(shè)計(jì)壓力（計(jì)算壓力）設(shè)計(jì)壓力（計(jì)算壓力）v使用安全閥時(shí)設(shè)計(jì)壓力不小于使用安全閥時(shí)設(shè)計(jì)壓力不小于安全閥開啟壓力或取最大工作壓安全閥開啟壓力或取最大工作壓力力1.051.051.101.10倍；倍；v使用爆破膜根據(jù)其型式，一般使用爆破膜根據(jù)其型式，一般取最大工作壓力的取最

18、大工作壓力的1.151.151.41.4倍作倍作為設(shè)計(jì)壓力。為設(shè)計(jì)壓力。容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不容器內(nèi)盛有液體，若其靜壓力不超過最大工作壓力的超過最大工作壓力的5 5，則設(shè)，則設(shè)計(jì)壓力可不計(jì)入靜壓力，否則，計(jì)壓力可不計(jì)入靜壓力，否則，須在設(shè)計(jì)壓力中計(jì)入液體靜壓力。須在設(shè)計(jì)壓力中計(jì)入液體靜壓力。 此外，某些容器有時(shí)還必須考慮此外，某些容器有時(shí)還必須考慮重力、風(fēng)力、地震力等載荷及溫重力、風(fēng)力、地震力等載荷及溫度的影響，這些載荷不直接折算度的影響，這些載荷不直接折算為設(shè)計(jì)壓力，必須分別計(jì)算。為設(shè)計(jì)壓力，必須分別計(jì)算。 設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度選擇材料和許用應(yīng)力的確定直接選擇材料和許用應(yīng)力的確定直接有關(guān)。

19、有關(guān)。 設(shè)計(jì)溫度指容器正常工作中，在設(shè)計(jì)溫度指容器正常工作中，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件下，金屬器壁相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件下，金屬器壁可能達(dá)到的最高或最低溫度?？赡苓_(dá)到的最高或最低溫度。設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度器壁溫度通過換熱計(jì)算。器壁溫度通過換熱計(jì)算。v不被加熱或冷卻，筒內(nèi)介質(zhì)最高不被加熱或冷卻，筒內(nèi)介質(zhì)最高或最低溫度?；蜃畹蜏囟取用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱用蒸汽、熱水或其它載熱體加熱或冷卻，載體最高溫度或最低溫或冷卻，載體最高溫度或最低溫度。度。v不同部位出現(xiàn)不同溫度分別計(jì)算不同部位出現(xiàn)不同溫度分別計(jì)算許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力是以材料的各項(xiàng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為許用應(yīng)力是以材料的各項(xiàng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為依據(jù)，合理選擇安全系數(shù)依據(jù)，合

20、理選擇安全系數(shù)n n得出的。得出的?？估瓘?qiáng)度、屈服強(qiáng)度，蠕變強(qiáng)度、?？估瓘?qiáng)度、屈服強(qiáng)度，蠕變強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度。取其中最低值。勞強(qiáng)度。取其中最低值。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于00時(shí)，取時(shí)，取2020時(shí)的時(shí)的許用應(yīng)力。許用應(yīng)力。 n0ss焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)焊接削弱而降低設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的系數(shù)。焊接削弱而降低設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的系數(shù)。根據(jù)接頭型式及無損檢測(cè)長(zhǎng)度比例確定。根據(jù)接頭型式及無損檢測(cè)長(zhǎng)度比例確定。焊接接頭形式焊接接頭形式無損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例無損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例100%100%局部局部雙面焊對(duì)接接頭或相當(dāng)雙面焊對(duì)接接頭或相當(dāng)于雙面焊的對(duì)接接頭于雙面焊的對(duì)接接頭1.01.00.850.85單面焊對(duì)接接頭

21、或相當(dāng)單面焊對(duì)接接頭或相當(dāng)于單面焊的對(duì)接接頭于單面焊的對(duì)接接頭0.90.90.80.8符合符合壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程才允許作局部無才允許作局部無損探傷。抽驗(yàn)長(zhǎng)度不應(yīng)小于每條焊縫長(zhǎng)度的損探傷。抽驗(yàn)長(zhǎng)度不應(yīng)小于每條焊縫長(zhǎng)度的20。厚度附加量厚度附加量滿足強(qiáng)度要求的計(jì)算厚度之外，額外滿足強(qiáng)度要求的計(jì)算厚度之外，額外增加的厚度量，包括由鋼板負(fù)偏差增加的厚度量，包括由鋼板負(fù)偏差( (或鋼管負(fù)偏差或鋼管負(fù)偏差) ) C Cl l、腐蝕裕量、腐蝕裕量 C C2 2，即即 C C C Cl l十十 C C2 2厚度厚度22.22.52.83.03.23.53.84 4.55.5 負(fù)偏

22、差負(fù)偏差 0.13 0.14 0.150.160.18 0.2 0.2 厚度厚度6782526303234 36404250 5260 負(fù)偏差負(fù)偏差0.60.8 0.91 1.11.21.3 腐蝕裕量腐蝕裕量C C2 2應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不同介質(zhì)中的腐蝕速度和容器設(shè)同介質(zhì)中的腐蝕速度和容器設(shè)計(jì)壽命確定。計(jì)壽命確定。塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計(jì)壽命一塔類、反應(yīng)器類容器設(shè)計(jì)壽命一般按般按2020年考慮，換熱器殼體、年考慮，換熱器殼體、管箱及一般容器按管箱及一般容器按1010年考慮。年考慮。腐蝕速度腐蝕速度0.05mm0.05mma(a(包括大氣包括大氣腐蝕腐蝕) )時(shí)：時(shí)：碳素鋼和低合金

23、鋼單面腐蝕碳素鋼和低合金鋼單面腐蝕C C2 21mm1mm，雙面腐蝕取，雙面腐蝕取C C2 22mm2mm， 當(dāng)腐蝕速度當(dāng)腐蝕速度0.05mm0.05mma a時(shí)，單時(shí)，單面腐蝕取面腐蝕取C C2 22mm2mm，雙面腐蝕取，雙面腐蝕取C C2 24mm4mm。不銹鋼取不銹鋼取C C2 20 0。v氫脆、堿脆、應(yīng)力腐蝕及晶間氫脆、堿脆、應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕等，增加腐蝕裕量不是有腐蝕等，增加腐蝕裕量不是有效辦法，而應(yīng)根據(jù)情況采用有效辦法，而應(yīng)根據(jù)情況采用有效防腐措施。效防腐措施。 v工藝減薄量，可由制造單位依工藝減薄量，可由制造單位依據(jù)各自的加工工藝和加工能力據(jù)各自的加工工藝和加工能力自行選取，設(shè)

24、計(jì)者在圖紙上注自行選取，設(shè)計(jì)者在圖紙上注明的厚度不包括加工減薄量。明的厚度不包括加工減薄量。七、最小壁厚七、最小壁厚設(shè)計(jì)壓力較低的容器計(jì)算厚度很薄。設(shè)計(jì)壓力較低的容器計(jì)算厚度很薄。大型容器剛度不足，不滿足運(yùn)輸、大型容器剛度不足，不滿足運(yùn)輸、安裝。安裝。限定最小厚度以滿足剛度和穩(wěn)定性限定最小厚度以滿足剛度和穩(wěn)定性要求。要求。 22CppDtids殼體加工成形后不包括腐蝕裕量殼體加工成形后不包括腐蝕裕量最小厚度最小厚度 minmin：a. a. 碳素鋼和低合金鋼制容器不小碳素鋼和低合金鋼制容器不小于于3mm 3mm b. b. 對(duì)高合金鋼制容器，不小于對(duì)高合金鋼制容器，不小于2mm2mm 八、壓力

25、試驗(yàn)八、壓力試驗(yàn)為什麼要進(jìn)行壓力試驗(yàn)?zāi)兀繛槭颤N要進(jìn)行壓力試驗(yàn)?zāi)?？制造加工過程不完善，導(dǎo)致不安全，制造加工過程不完善，導(dǎo)致不安全，發(fā)生過大變形或滲漏。發(fā)生過大變形或滲漏。最常用的壓力試驗(yàn)方法是液壓試驗(yàn)。最常用的壓力試驗(yàn)方法是液壓試驗(yàn)。常溫水。也可用不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的常溫水。也可用不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體其它液體試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。沸點(diǎn)。八、壓力試驗(yàn)八、壓力試驗(yàn)不適合作液壓試驗(yàn)，不適合作液壓試驗(yàn)，如裝入貴重催化劑要求內(nèi)部烘干，如裝入貴重催化劑要求內(nèi)部烘干，或容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干，或容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干，或由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿液體的容器或由于結(jié)構(gòu)原

26、因不易充滿液體的容器以及容積很大的容器等，以及容積很大的容器等，可用氣壓試驗(yàn)代替液壓試驗(yàn)?？捎脷鈮涸囼?yàn)代替液壓試驗(yàn)。對(duì)壓力試驗(yàn)的規(guī)定情況如下表所示：對(duì)壓力試驗(yàn)的規(guī)定情況如下表所示：試試驗(yàn)驗(yàn)類類型型試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件說明說明 備注備注液液壓壓試試驗(yàn)驗(yàn) (10-17) （10-19)立式容器臥置進(jìn)立式容器臥置進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，行水壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)取立試驗(yàn)壓力應(yīng)取立置試驗(yàn)壓力加液置試驗(yàn)壓力加液柱靜壓力。柱靜壓力。壓力試驗(yàn)時(shí)，壓力試驗(yàn)時(shí)，由于容器承由于容器承受的壓力受的壓力pT 高于設(shè)計(jì)壓高于設(shè)計(jì)壓力力p，故必，故必要時(shí)需進(jìn)行要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度效核。強(qiáng)度效核。氣氣壓壓試試驗(yàn)驗(yàn) (10-18

27、） (10-20)pT -試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)壓力， MPa； p -設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)壓力， MPa；s s 一試驗(yàn)溫度下的材料許用應(yīng)力，一試驗(yàn)溫度下的材料許用應(yīng)力， MPa； s sT 一設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力，一設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力， MPa v液壓試驗(yàn)時(shí)水溫不能過低液壓試驗(yàn)時(shí)水溫不能過低( (碳素鋼、碳素鋼、16MnR16MnR不低于不低于55，其它低合金鋼不，其它低合金鋼不低于低于15)15)，外殼應(yīng)保持干燥。，外殼應(yīng)保持干燥。v設(shè)備充滿水后，待壁溫大致相等時(shí)，設(shè)備充滿水后，待壁溫大致相等時(shí)，緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓30min30min，然后將壓力降低到設(shè)

28、計(jì)壓力，然后將壓力降低到設(shè)計(jì)壓力，保持保持30min30min以檢查有無損壞，有無宏以檢查有無損壞，有無宏觀變形，有無泄漏及微量滲透。觀變形，有無泄漏及微量滲透。v水壓試驗(yàn)后及時(shí)排水，用壓縮空氣水壓試驗(yàn)后及時(shí)排水，用壓縮空氣及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干例題例題10-210-2：某化工廠欲設(shè)計(jì)一臺(tái)石油氣分離工程：某化工廠欲設(shè)計(jì)一臺(tái)石油氣分離工程中的乙烯精餾塔。工藝要求為塔體內(nèi)徑中的乙烯精餾塔。工藝要求為塔體內(nèi)徑D Di i=600mm=600mm；設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p p2.2MPa2.2MPa；工作溫度；工作溫度t t-3-3-20-20。試選擇塔體材料并確定

29、塔體厚度。試選擇塔體材料并確定塔體厚度。解析：由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在解析：由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在- -2020以上，承受一定的壓力，故選用以上，承受一定的壓力，故選用16MnR16MnR。 根根據(jù)式據(jù)式(10-12)(10-12)式中式中p2.2MPa；Di=600mm；s s170MPa =0.8(表表10-9)； C2=1.0 mm 得：得： 22CppDtidsmmd89. 50 . 12 . 28 . 017026002 . 2考慮鋼板厚度負(fù)偏差考慮鋼板厚度負(fù)偏差C C1 10.6mm0.6mm圓正取圓正取 n n=7mm=7mm水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力 16MnR16MnR的屈服限的屈服限s ss s=345MPa=345MPa（附錄表（附錄表6 6）水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。sTss9 .0九、邊緣應(yīng)力九、邊緣應(yīng)力無力矩理論忽略無力矩理論忽略了剪力與彎矩的了剪力與彎矩