過程設(shè)備設(shè)計

1、 第一章一壓力容器的基本組成：1. 筒體2.封頭3.密封裝置4.開孔與接管5.支座6.安全附件二開孔與接管(1)開孔目的：a.滿足工藝要求 b.滿足結(jié)構(gòu)要求 (2)開孔結(jié)果：a.開孔部位的強(qiáng)度被削弱b.結(jié)構(gòu)連續(xù)性破壞c.與接管焊接時易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和缺陷焊接故應(yīng)少開孔并作開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。(3)破壞形式：疲勞破壞 三開孔位置：滿足工藝要求考慮操作方便，避開應(yīng)力集中區(qū)域，邊緣應(yīng)力區(qū)，焊縫處a.檢查孔(人孔、手孔等)的裝設(shè)位置應(yīng)便于檢查、清理,對人孔 還應(yīng)考慮進(jìn)出方便。 b.立式小型容器的人孔、手孔應(yīng)設(shè)于頂蓋上,較大 立式容器人 孔可設(shè)于筒體上。c.設(shè)置兩個人孔的容器，其位置一般分別設(shè)在頂蓋和筒體上

2、。d.設(shè)在側(cè)面位置的人孔，容器內(nèi)部應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置梯子或踏步。e.用于裝卸填料、觸媒的手孔允許斜置。不必開設(shè)檢查孔的條件：容器若符合下列條件之一,則可不必開設(shè)檢查孔: a.筒體Di300mm 的壓力容器b.容器上設(shè)有可拆卸的封頭、蓋板或其它能夠開關(guān)的蓋子， 其尺寸不小于所規(guī)定檢查孔的尺寸。c.無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理的壓力容器。d.制冷裝置用壓力容器。e.換熱器檢查壓力容器在使用單元中是否有裂紋、變形、腐蝕等缺陷產(chǎn)生四壓力容器零部件間的焊接焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計，接頭的形式（如對接、搭接、角接）坡口形式和尺寸，焊接方法（如手工焊、自動焊等）檢驗要求（表面探傷、透射探傷等）五介質(zhì)危害性指介質(zhì)的

3、毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性介質(zhì)毒性程度愈高，壓力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈嚴(yán)重，對材料選用、制造、檢驗和管理的要求愈高。對于壓力容器用鋼鋼板應(yīng)逐張超聲檢測， 100%射線或超聲檢測 ，氣密性試驗易燃介質(zhì)對壓力容器的選材、設(shè)計、制造和管理等提出了較高的要求，易燃介質(zhì)容器均采用全焊透結(jié)構(gòu)壓力容器的分類：承壓方式（內(nèi)壓容器，外壓容器）當(dāng)容器的內(nèi)壓力小于一個絕對大氣壓（約0.1MPa）時又稱為真空容器（按照設(shè)計 壓力p分）低壓(L)容器 0.1 MPap1.6 Mpa，中壓(M)容器 1.6 MPap10.0 MPa高壓(H)容器 10 MPap100 M

4、pa，超高壓(U)容器 p100Mpa六規(guī)章制度：法律，行政法規(guī)，部門規(guī)章，安全技術(shù)規(guī)范，引用標(biāo)準(zhǔn)特種裝備：鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施、場（廠）內(nèi)專用機(jī)動車輛8種容規(guī)對壓力容器的材料、設(shè)計、制造、使用，檢驗、修理、改造等七個環(huán)節(jié)中的主要問題提出了基本安全要求。 容規(guī)適用于同時具備下列條件的壓力容器:. 工作壓力大于或等于0.1MPa(不含液體靜壓力）；. 工作壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPa;. 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。容規(guī)是政府對壓力容器實施安全技術(shù)監(jiān)督和管理 的依據(jù)，屬技術(shù)法規(guī)范疇.GB150只適用于固定的

5、承受恒定載荷的壓力容器GB150管轄的范圍除殼體本體外，還包括：容器與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、 螺紋連接的第一個螺紋接頭端面、法蘭連接的第一個法蘭密封面，以及專用連接件或管件連接的第一個密封面。其它如接管、人孔、手孔等承壓封頭、平蓋及其緊固件， 以及非受壓元件與受壓元件的焊接接頭，直接連在容器上 的超壓泄放裝置均應(yīng)符合GB150的有關(guān)規(guī)定。七思考題1壓力容器主要由哪幾部分組成？分別起什么作用？2介質(zhì)的毒性程度和易燃特性對壓力容器的設(shè)計、制造、使用和管理有何影響？3容規(guī)在確定壓力容器類別時，為什么不僅要根據(jù)壓力高低，還要視壓力與容積的乘積pV大小進(jìn)行分類？4. 容規(guī)與GB150

6、的適用范圍是否相同？為什么？測驗題一2014.3.41、壓力容器按承壓分類，分為外壓容器和內(nèi)壓容器，內(nèi)壓容器按設(shè)計壓力分為幾類，如何劃分？2、壓力容器按安全技術(shù)管理分類，分為幾類？分類的依據(jù)是什么？3、容規(guī)在確定壓力容器類別時，為什么不僅要根據(jù)壓力高低，還要視壓力與容積的乘積pV大小進(jìn)行分類？4、我國壓力容器設(shè)計、制造、檢驗的標(biāo)準(zhǔn)是什么？壓力容器安全技術(shù)法規(guī)是什么？ 第二章一壓力容器中的壓力來源1.流體經(jīng)泵或壓縮機(jī)，通過與容器相連接的管道，輸入容器內(nèi)而產(chǎn)生壓力，如氨合成塔、尿素儲罐等。2.加熱盛裝液體的密閉容器，液體膨脹或汽化后使容器內(nèi)壓力升高，如人造水晶釜。3.盛裝液化氣體的容器，如液氨儲罐

7、、液化天然氣儲罐等，其壓力為液體的飽和蒸氣壓。4.液體靜壓力裝有液體的容器，液體重量將產(chǎn)生壓力。二非壓力載荷整體載荷，局部載荷作用于整臺容器上的載荷，如重力、風(fēng)、地震、運(yùn)輸?shù)纫鸬妮d荷。作用于容器局部區(qū)域上的載荷，如管系載荷、支座反力和吊裝力等。交變載荷：大小和/或方向隨時間變化靜載荷：大小和方向基本上不隨時間變化2.1.2 載荷工況定義在工程上，容器受到不同載荷的情況。制造安裝，正常操作，開停工，壓力試驗，檢修等等（正常操作工況，意外載荷工況，特殊載荷工況）三. 無力矩理論應(yīng)用條件 殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒有突變，且構(gòu)成殼 體的材料的物理性能相同。 殼體的邊界處不受橫向剪力、彎矩和

8、轉(zhuǎn)矩作用。 殼體的邊界處的約束可沿經(jīng)線的切線方向，不得限制邊界處的轉(zhuǎn)角與撓度。四. 失穩(wěn)現(xiàn)象: 承受外壓殼體失效形式強(qiáng)度不足而發(fā)生壓縮屈服失效剛度不足而發(fā)生失穩(wěn)破壞即承受外壓載荷的殼體，當(dāng)外壓載荷增大到某一值時，（1）殼體會突然失去原來的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋；（2）載荷卸去后，殼體不能恢復(fù)原狀彈性失穩(wěn):t與D比很小的薄壁回轉(zhuǎn)殼，失穩(wěn)時，器壁的壓縮應(yīng)力通常低于材料的比例極限，稱為彈性失穩(wěn)。 彈塑性失穩(wěn):當(dāng)回轉(zhuǎn)殼體厚度增大時，殼體中的應(yīng)力超過材料屈服點(diǎn)才發(fā)生失穩(wěn)，這種失穩(wěn)稱為彈塑性失穩(wěn)或非彈性失穩(wěn)。臨界壓力:殼體失穩(wěn)時所承受的相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，用Pcr表示。對應(yīng)的殼體中的應(yīng)力，稱為臨界應(yīng)力

9、.影響Pcr的因素：非彈性失穩(wěn)的Pcr還與材料的屈服點(diǎn)有關(guān)。對于給定外直徑Do和厚度t(1)Pcr與L有關(guān)；L指圓柱殼端部約束之間距離和圓柱殼上兩個剛性元件之間距離；(2)Pcr與材料有關(guān)；Pcr隨著殼體材料的彈性模量E、泊松比的增大而增加；長圓筒:L/Do 和Do/t 較大時細(xì)而長的薄壁圓筒體，其中間部分將不受兩端約束或剛性構(gòu)件的支承作用，殼體自身剛性較差，失穩(wěn)時n=2。 短圓筒:L/Do 和Do/t 較小時短而粗的薄壁圓筒體，殼體兩端的約束或剛性構(gòu)件對圓柱殼的支持作用較為明顯，殼體剛性較大，失穩(wěn)時呈現(xiàn)兩個以上波紋，n3。剛性圓筒:L/Do 和Do/t 很小時短而粗的厚壁圓筒體，殼體的剛性很

10、大，此時圓柱殼體的失效形式已經(jīng)不是失穩(wěn)，而是壓縮強(qiáng)度破壞。長圓筒臨界壓力：長圓筒臨界應(yīng)力：受均布周向外壓的短圓筒的臨界壓力:形狀缺陷對圓筒穩(wěn)定性的影響圓筒形狀缺陷:(1)不圓度,(2)局部區(qū)域中的折皺、鼓脹、凹陷影響:(1)內(nèi)壓下，有消除不圓度的趨勢(2)外壓下，在缺陷處產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力導(dǎo)致圓筒中的壓縮應(yīng)力增加臨界壓力降低故實際失穩(wěn)壓力與理論計算結(jié)果不很好吻合的主要原因之一對圓筒的初始不圓度嚴(yán)格限制四.典型的局部應(yīng)力降低局部應(yīng)力的措施方法:合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計,減少附件傳遞的局部載荷,盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷1.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計:（1）減少兩連接件的剛度差 （2）盡量采用圓弧過渡（3）局部區(qū)域補(bǔ)強(qiáng) （4

11、）選擇合適的開孔方位2.減少附件傳遞的局部載荷 如果對與殼體相連的附件采取一定的措施，就可以減少附件所傳遞的局部載荷對殼體的影響，從而降低局部應(yīng)力。例：對管道、閥門等設(shè)備附件設(shè)置支承或支架，可降低這些附件的重量對殼體的影響；對接管等附件加設(shè)熱補(bǔ)償元件可降低因熱脹冷縮所產(chǎn)生的熱載荷。3.盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷在壓力容器制造過程中，由于制造工藝和具體操作等原因，可能在容器中留下氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，這些缺陷會造成較高的局部應(yīng)力，應(yīng)盡量避免。 第三章3.1.1 壓力容器常用鋼材一、鋼材形狀鋼材的形狀包括板、管、棒、鍛件、鑄件等。壓力容器用鋼主要是板、管材和鍛件（1）鋼板主要用途：殼體、封頭、板狀構(gòu)

12、件等 加工要求：下料、卷板、焊接、熱處理性能要求：較高的強(qiáng)度、良好的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能（2）鋼管主要用途：接管、換熱管等 主要來源：無縫鋼管、卷制加工要求：下料、焊接、熱處理 性能要求：較高的強(qiáng)度、塑性和良好的焊接性能（3）鍛件主要用途：高壓容器的平蓋、端部法蘭與接管法蘭等分級：、四個級別。級別越高， 要求檢驗項目越多，越嚴(yán)格，價格越高。3.1.1 壓力容器常用鋼材碳素鋼（工業(yè)純鐵，低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼）低合金鋼：含合金總量3%高合金鋼（高 碳，低 碳，超低碳，超 純）1、碳素鋼含碳量0.02%2.11%（一般小于1.35）的鐵碳合金。以及少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。 壓力容

13、器專用鋼板，Q245R的特點(diǎn)和應(yīng)用場合強(qiáng)度低，塑性和可焊性較好，價格低廉；常用于常壓或中、低壓容器；也做墊板、支座等零部件材料。2.低合金鋼特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：是一種低碳低合金鋼，合金元素含量較少（總量一般不超 過3%），具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，其強(qiáng)度、韌性、耐 腐蝕性、低溫和高溫性能等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼。采用低合金鋼，不僅可以減薄容器的壁厚，減輕重量，節(jié)約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗、運(yùn) 輸、安裝中因壁厚太厚所帶來的各種困難。Q345R屈服點(diǎn) 為340MPa 級的壓力容器專用鋼板我國壓力容器行業(yè)使用量最大的鋼板具有良好的綜合力學(xué)性能、制造工藝性能主要用于制造中低壓壓力容器和多層高壓

14、容器3.復(fù)合板基層：與介質(zhì)不接觸，主要起承載作用， 通常為碳素鋼和低合金鋼。復(fù)層：與介質(zhì)直接接觸，要求與介質(zhì)有良好的相容性，通常為不銹鋼、鈦等耐腐蝕材料，其厚度一般為基層厚度的1/101/3。復(fù)合板應(yīng)用特點(diǎn)：用復(fù)合板制造耐腐蝕壓力容器，可大量節(jié)省昂貴的耐腐蝕材料，從而降低壓力容器的制造成本。復(fù)合板的焊接比一般鋼板復(fù)雜，焊接接頭往往是耐腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)，因此壁厚較薄、直徑小的壓力容器最好不用復(fù)合板。焊接材料：壓力容器零部件間焊接還需要焊條、焊絲、焊劑、電極和襯墊等焊接材料。 一般應(yīng)根據(jù)待連接件的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能，結(jié)合壓力容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件綜合考慮選用焊接材料，必要時還應(yīng)通過試驗確

15、定。 壓力容器用鋼的焊接材料可參閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)4.有色金屬使用狀態(tài)在退火狀態(tài)下的強(qiáng)度比較穩(wěn)定，一般都在退火狀態(tài)下使用，選用時應(yīng)注意選擇同類有色金屬中的合適牌號。壓力容器常用有色金屬：銅及其合金 鋁及其合金 鎳和鎳合金 鈦和鈦合金（1）銅及其合金特性：在沒有氧存在的情況下，銅在許多非氧化性酸中都是比較耐腐蝕的。但銅最有價值的性能是在低溫下保持較高的塑性及沖擊韌性。應(yīng)用：是制造深冷設(shè)備的良好材料。（2）鋁及其合金特性：鋁很輕（密度約為鋼的三分之一），耐濃硝酸、醋酸、碳酸、氫銨、尿素等，不耐堿；在低溫下具有良好的塑性和韌性 有良好的成型和焊接性能。應(yīng)用：可用來制作壓力較低的貯罐、塔、熱交換器，防止污染產(chǎn)

16、品的設(shè)備及深冷設(shè)備。（3）鎳和鎳合金特性：在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中比不銹鋼有更好的耐腐蝕性，比耐熱鋼有更好的抗高溫強(qiáng)度，最高使用溫度可達(dá)900。應(yīng)用：由于價格高，一般只用于制造特殊要求的壓力容器。（4）鈦及鈦合金特性：對中性、氧化性、弱還原性介質(zhì)耐腐蝕， 如濕氯氣、氯化鈉和次氯酸鹽等氯化物溶液；具有密度?。?4510kg/m3）、強(qiáng)度高（相當(dāng)于20R）、低溫性能好、粘附力小等優(yōu)點(diǎn)；但單位質(zhì)量價格高，比一般鋼材高20倍左右； 使用溫度僅限于350以內(nèi)應(yīng)用：在介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、壽命長的設(shè)備中應(yīng)用，可獲得較好的綜合經(jīng)濟(jì)效果。5.非金屬材料用途：它既可以單獨(dú)用作結(jié)構(gòu)材料，也可用作金屬材料保護(hù)襯里或涂層,還可以用作設(shè)

17、備的密封材料、保溫材料和耐火材料。壓力容器用非金屬材料要求：除要求有良好的耐腐蝕性外，還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，好的熱穩(wěn)定性，良好的加工制造性能。缺點(diǎn)：大多數(shù)材料耐熱性不高，對溫度波動比較敏感，與金屬相比強(qiáng)度較低(除玻璃鋼外)。1、是否可以使用國外壓力容器材料？ 可以，但國外應(yīng)有使用實例，其使用范圍應(yīng)符合材料生產(chǎn)國相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并有材料質(zhì)量證明書，技術(shù)要求不得低于國內(nèi)相應(yīng)材料的技術(shù)指標(biāo)。3、材料代用有什么規(guī)定？ 壓力容器制造單位對主要受壓元件的材料代用，原則上應(yīng)事先取得原設(shè)計單位出具的設(shè)計更改批準(zhǔn)文件，對改動部位在竣工圖上做詳細(xì)記載。 代用材料的性能應(yīng)由于被代用材料，如Q345R、Q245R、

18、Q235系列鋼板；16Mn、10、20鍛件或鋼管的代用等4、什么是壓力容器主要受壓元件？ 壓力容器的筒體、封頭（端蓋）、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、膨脹節(jié)、開孔補(bǔ)強(qiáng)圈、設(shè)備法蘭；球罐的球殼板；換熱器的管板和換熱管；M36以上的設(shè)備主螺栓；公稱直徑大于等于250mm的接管和管法蘭。（5）、材料質(zhì)量證明書的內(nèi)容是什么？ 材料制造標(biāo)準(zhǔn)、材料牌號及規(guī)格、爐（批）號、國家安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)認(rèn)可標(biāo)志、材料生產(chǎn)單位名稱及檢驗印鑒標(biāo)志、化學(xué)成分、力學(xué)性能等。6.應(yīng)變硬化在常溫下把材料拉伸到塑性變形，然后卸載，當(dāng)再次加載時，將使材料的比例極限提高，而塑性減低。這種現(xiàn)象叫做加工硬化或應(yīng)變硬化，冷做硬化經(jīng)退火，可消失。加

19、工硬化可提高材料的抗變形能力，但塑性降低。熱加工或熱變形:凡是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形特點(diǎn)：熱變形時加工硬化和再結(jié)晶現(xiàn)象同時出現(xiàn)，但加工硬化被再結(jié)晶消除，變形后具有再結(jié)晶組織，因而無加工硬化現(xiàn)象。冷加工或冷變形: 在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形特點(diǎn)：冷變形中無再結(jié)晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象。由于冷變形時有加工硬化現(xiàn)象，塑性降低，每次的冷變形程度不宜過大，否則，變形金屬將產(chǎn)生斷裂破壞。 從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來區(qū)分，冷、熱加工的分界線是金屬的再結(jié)晶溫度。應(yīng)變時效：經(jīng)冷加工塑性變形的碳素鋼、低合金鋼，在室溫下停留較長時間，或在較高溫度下停留一定時間后，會出現(xiàn)屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象

20、，稱為應(yīng)變時效。應(yīng)變時效危害：發(fā)生應(yīng)變時效的鋼材，不但沖擊吸收功大幅度下降，而且韌脆轉(zhuǎn)變溫度大幅度上升，表現(xiàn)出常溫下的脆化。降低應(yīng)變時效的措施：一般認(rèn)為，合金元素中，碳、氮增加鋼的應(yīng)變時效敏感性。減少碳、氮含量，加入鋁、鈦、釩等元素，使它們與碳、氮形成穩(wěn)定化合物，可顯著減弱鋼的應(yīng)變時效敏感性。7.焊接：1、焊縫：由熔池的液態(tài)金屬凝固結(jié)晶而成，通常由填充金屬和部分母材金屬組成。因結(jié)晶是從熔池邊緣的半熔化區(qū)開始的，低熔點(diǎn)的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，影響焊縫的力學(xué)性能。2、熔合區(qū)焊接接頭中，焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域。組織：熔合區(qū)的加熱溫度在合金的固相和液相線之間，其化學(xué)成分和組織性能

21、有很大的不均勻性性能：塑性差、強(qiáng)度低、脆性大、易產(chǎn)生焊接裂紋，是焊接接頭中最薄弱的環(huán)節(jié)之一3.影響區(qū)焊縫兩側(cè)母材因焊接熱作用（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。組織及性能：在熱影響區(qū)內(nèi)，各處離開焊縫金屬距離不同，材料被加熱和冷卻速度也不同，從而形成了多種金相組織區(qū)，使其力學(xué)性能也不同。以低碳鋼為例說明熱影響區(qū)各個金相組織區(qū)：過熱區(qū)：對于焊接剛度大的結(jié)構(gòu)或含碳量高的易淬火鋼， 常在此區(qū)產(chǎn)生裂紋正火區(qū)：焊接接頭中組織和性能最好的區(qū)域部分正火區(qū)：由于晶粒大小不均勻，所以力學(xué)性能很 不均勻焊接殘余應(yīng)力的危害：局部區(qū)域應(yīng)力過高，使結(jié)構(gòu)承載能力下降，引起裂紋，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效焊接變形的危害：焊

22、接變形使焊件形狀和尺寸發(fā)生變化，需要進(jìn)行矯形。變形過大會因無法矯形而報廢。減少焊接應(yīng)力和變形的措施：盡量減少焊接接頭數(shù)量相鄰焊縫間應(yīng)保持足夠的間距盡可能避免交叉，避免出現(xiàn)十字焊縫焊縫不要布置在高應(yīng)力區(qū)焊前預(yù)熱等等當(dāng)焊接造成的殘余應(yīng)力會影響結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行時，還需 設(shè)法消除焊接殘余應(yīng)力a.裂紋形成：在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部區(qū)域的金屬原子結(jié)合力遭破壞而形成的縫隙。特點(diǎn)：它具有尖銳的裂端和大的長寬比。位置：裂紋多數(shù)發(fā)生在焊縫中，也有的產(chǎn)生在焊縫熱影響區(qū)。危害：裂紋是焊接接頭中最危險的缺陷，壓力容器的破壞事故多數(shù)是由裂紋引起的。b.夾渣：殘留在焊縫金屬中的熔渣稱為夾渣危害：因夾渣

23、的幾何形狀不規(guī)則，存在棱角或尖角，易造成應(yīng)力集中，它往往是裂紋的起源，過長和密集的夾渣是不允許存在的。c.未焊透：焊接接頭根部未完全熔透而留下空隙的現(xiàn)象稱為未焊透。危害：它減少了焊縫的有效承載面積，在根部處產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易引起裂紋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。d、未熔合：對于厚截面結(jié)構(gòu)，熔焊時需要多道焊接。焊道與母材之間，或焊道與焊道之間，未能完全熔化結(jié)合的部分稱為未熔合。危害：它類似于裂紋，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，是危險缺陷。e、焊瘤：是焊接過程中，熔化金屬流到焊縫以外未熔化的母材上所形成的金屬堆積。危害：易造成應(yīng)力集中，并在下面伴隨著未熔合、未熔透等缺陷。f、氣孔：氣孔是焊接過程中，熔池金屬中的氣體在金屬凝固

24、時未來得及逸出，而在焊縫金屬中殘留下來所形成的孔穴。危害：它在一定程度上減少了焊縫的承載面積，但由于沒有尖銳的邊緣，危害性相對較小。g、咬邊：沿著焊趾的母材部位產(chǎn)生的凹陷或構(gòu)槽，稱為咬邊危害：它不僅會減少母材的承載面積，還會產(chǎn)生應(yīng)力集中，危害較為嚴(yán)重，較深時應(yīng)予消除。外觀檢驗（直觀檢驗，量具檢驗）密封性檢驗（用液體、氣體等）無損檢測：測內(nèi)部缺陷（射線透照檢測，超聲檢測）測表面和近表面缺陷（磁粉檢測，滲透檢測，渦流檢測）注意:1. 超聲檢測: 對裂紋型(面型)缺陷敏感; 射線檢測: 對氣孔型(體型)缺陷敏感。2. 磁粉檢測: 適用于鐵磁性材料,不適用于非鐵磁性材料 (如不銹鋼); 渦流檢測: 適

25、用于導(dǎo)電材料,不適用于非導(dǎo)電材料;滲透檢測: 適用于金屬材料和致密性非金屬材料, 不適用于疏松的多孔性材料。焊后消除應(yīng)力熱處理目的：盡量消除因塑性變形加工、鍛造、焊接等引起的殘余應(yīng)力，改善焊接接頭的塑性和韌性，恢復(fù)因冷作和時效而劣化的力學(xué)性能。應(yīng)用：當(dāng)鋼板很厚，介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危 害，或有應(yīng)力腐蝕傾向時，壓力容器應(yīng)進(jìn)行焊后 熱處理。由于有色金屬、不銹鋼的塑性好，用它們制造的壓 力容器一般不進(jìn)行熱處理。改善綜合性能熱處理1、固溶處理： 將合金加熱到一定溫度并保持足夠長時間,使過剩相充分溶解到固溶體中,然后在水中或空氣中快速冷卻,以抑制這些被溶物質(zhì)重新析出,從而得到在室溫下的過飽和固溶體

26、的工藝，稱為固溶處理。目的：提高合金的韌性和抗腐蝕性。2、穩(wěn)定化處理：目的：穩(wěn)定組織，防止構(gòu)件形狀和尺寸發(fā)生時效性變化。 3.3一、短期靜載下溫度對鋼材力學(xué)性能的影響1、高溫下溫度較高時，僅僅根據(jù)常溫下材料抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)來決定許用應(yīng)力是不夠的，一般還應(yīng)考慮設(shè)計溫度下材料的屈服點(diǎn)。2、低溫下 韌脆性轉(zhuǎn)變溫度（或脆性轉(zhuǎn)變溫度）當(dāng)溫度低于某一界限時，鋼的沖擊吸收功大幅度地下降，從韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。這一溫度常被稱為韌脆性轉(zhuǎn)變溫度或脆性轉(zhuǎn)變溫度。二高溫、長期靜載下鋼材性能蠕變現(xiàn)象：在高溫和恒定載荷的作用下，金屬材料會產(chǎn)生隨時間而發(fā)展的塑性變形，這種現(xiàn)象被稱為蠕變現(xiàn)象。蠕變的危害：蠕變的結(jié)果是使壓力

27、容器材料產(chǎn)生蠕變脆化、應(yīng)力松弛、蠕變變形和蠕變斷裂。因此,高溫壓力容器設(shè)計時應(yīng)采取措施防止蠕變破壞發(fā)生。ab為蠕變的第一階段：即蠕變的不穩(wěn)定階段，蠕變速率隨時間的增長而逐漸降低，因此也稱為蠕變的減速階段.bc為蠕變的第二階段：在此階段，材料以接近恒定蠕變速率進(jìn)行變形，故也稱為蠕變的恒速階段.cd為蠕變的第三階段：在這階段里蠕變速度不斷增加，直至斷裂。oa線段試樣加載后的瞬時應(yīng)變。a點(diǎn)以后的線段從a點(diǎn)開始隨時間增長而產(chǎn)生的應(yīng)變才屬于蠕變。蠕變曲線上任一點(diǎn)的斜率表示該點(diǎn)的蠕變速率。2、蠕變極限與持久強(qiáng)度a、蠕變極限·高溫長期載荷作用下，材料對變形的抗力蠕變極限表示法。B持久強(qiáng)度在給定的溫

28、度下，經(jīng)過一定時間后發(fā)生斷裂 時構(gòu)件所能承受的最大應(yīng)力。溫度和應(yīng)力對蠕變斷裂形式有顯著的影響高應(yīng)力、較低的溫度時，斷裂前有大量的塑性變形，斷裂后伸長率較高，斷口呈韌性形態(tài)；而在應(yīng)力低、溫度高時，斷裂前塑性變形小，斷裂呈脆 性，斷裂后伸長率較低，縮頸很小， 在晶體內(nèi)部常發(fā)現(xiàn)大量的細(xì)小裂紋。松弛：在常溫下工作的零件，在發(fā)生彈性變形后，如果變形總量保持不變，則零件內(nèi)的應(yīng)力將保持不變。但在高溫和應(yīng)力作用下，隨著時間的增長，如果變形總量保持不變，因蠕變而逐漸增加的塑性變形將逐步代替原來的彈性變形，從而使零件內(nèi)的應(yīng)力逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為松馳。在高溫下長期工作的鋼材性能的劣化主要有：蠕變脆化（前面已經(jīng)講了

29、），珠光體球化，石墨化，高溫回火脆化，氫腐蝕和氫脆a、珠光體球化危害：使材料的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性、蠕變極限和持久極限下降補(bǔ)救：已發(fā)生球化的鋼材可采用熱處理的方法使之恢復(fù)原來的組織。如將上述管道加熱至920oC，停留lh，然后打開爐門冷卻，力學(xué)性能則有所提高。b、石墨化：鋼在高溫長期作用下，珠光體內(nèi)滲碳體自行分解出石墨的現(xiàn)象，稱為石墨化危害：使金屬發(fā)生脆化，強(qiáng)度和塑性降低，沖擊值降低得更多。產(chǎn)生環(huán)境：石墨化現(xiàn)象只出現(xiàn)在高溫下。對碳素鋼和碳錳鋼，當(dāng)在溫度425oC以上長期工作時都有可能發(fā)生石墨化。溫度升高，使石墨化加劇，但溫度過高，非但不出現(xiàn)石墨化現(xiàn)象，反而使己生成的石墨與鐵化合成滲碳體預(yù)

30、防：要阻止石墨化現(xiàn)象，可在鋼中加入與碳結(jié)合能力強(qiáng)的合金元素，如鉻、鈦、釩等，但硅、鋁、鎳等卻起促進(jìn)石墨化的作用。應(yīng)力腐蝕：斷裂前往往沒有明顯塑性變形，是突發(fā)性的，因而很難預(yù)防，是一種危險性很大的破壞形式。孕育階段是逐步形成應(yīng)力腐蝕裂紋時期；裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)作用下，裂紋緩慢擴(kuò)展；裂紋失穩(wěn)階段最終發(fā)生的突然斷裂。2、常見的應(yīng)力腐蝕a. 堿溶液 b.濕硫化氫 c.液氨 d. 硝酸鹽溶液3、應(yīng)力腐蝕的預(yù)防措施 一般從選材、設(shè)計、改善介質(zhì)條件和防護(hù)等幾個方面采取措施，預(yù)防應(yīng)力腐蝕引起的壓力容器失效。 a. 合理選擇材料b.減少或消除殘余拉應(yīng)力c. 改善介質(zhì)條件 d.涂層保護(hù)e.合理設(shè)計加

31、載速率較高時，材料沒有充分的時間產(chǎn)生正常的滑移變形，從而使材料繼續(xù)處于一種彈性狀態(tài)，使屈服點(diǎn)隨應(yīng)變速率的增大而增大，但一般塑性材料的塑性及韌性下降，即脆性斷裂的傾向增加。如果材料中有缺口或裂紋等缺陷，還會加速這種脆性斷裂的發(fā)生。加載速率對鋼的韌性影響還與鋼的強(qiáng)度水平有關(guān)。通常，在一定的加載速率范圍內(nèi)，隨著鋼材強(qiáng)度水平的提高，韌性的降低減弱。也就是說，在一定的加載速率范圍內(nèi)，加載速率的大小對某些高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的韌性影響是很小的，但對中、低強(qiáng)度鋼的韌性影響則很明顯。 3.4壓力容器用鋼的基本要求：較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性。硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降

32、低。磷能提高鋼的強(qiáng)度，但會增加鋼的脆性，特別是低溫脆性。將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度可提高鋼材的韌性、抗應(yīng)變時效性能、抗回火脆化性能、抗中子輻照脆化能力和耐腐蝕性能。因此，與一般結(jié)構(gòu)鋼相比，壓力容器用鋼對硫、磷、氫等有害雜質(zhì)元素含量的控制更加嚴(yán)格。材料的力學(xué)行為由于載荷（如載荷種類、作用方式等）和應(yīng)力狀態(tài)的不同，以及鋼材在受力狀態(tài)下它所處的工作環(huán)境的不同，鋼材受力后所表現(xiàn)出的不同行為，稱為材料的力學(xué)行為。鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與材料所處的應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境有密切的關(guān)系。常用的強(qiáng)度判據(jù)（1.抗拉強(qiáng)度2.屈服點(diǎn)3.持久極限4.蠕變極限5

33、.疲勞極限）b、壓力容器設(shè)計中，常用的塑性判據(jù)（延伸率,斷面收縮率）c、壓力容器設(shè)計中，常用的韌性判據(jù)(沖擊吸收功Akv，韌脆轉(zhuǎn)變溫度，斷裂韌性）韌性：臨界裂紋尺寸的大小主要取決于鋼的韌性。如果鋼的韌性高，壓力容器所允許的臨界裂紋尺寸就越大，安全性也越高。為防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速擴(kuò)展，壓力容器常選用韌性好的鋼材。焊接的要求可焊性：指在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。鋼材的可焊性主要取決于它的化學(xué)成份。碳其中影響最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂 紋，可焊性愈好。測驗題二2014.3.181、工程上應(yīng)從哪些方面來確保焊接質(zhì)量？2、材料牌號的識別，分類：Q235A, Q2

34、35B, Q245R， Q345R、15CrMoR、15MnNiDR、09MnNiDR、 0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10 3、為什么要控制壓力容器中的碳、硫、磷含量？ 第四章4.1壓力容器設(shè)計：根據(jù)給定的工藝設(shè)計條件 ，遵循 現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定，在確保 安全的前提下，經(jīng)濟(jì)、正確地選擇材料，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)、強(qiáng)（剛）度 和密封設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計確定合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式，滿足制造、檢驗、裝配、運(yùn)輸和維修等要求。強(qiáng)（剛）度設(shè)計確定結(jié)構(gòu)尺寸，滿足強(qiáng)度或剛度及 穩(wěn)定性要求，以確保容器安全可靠地運(yùn)行。密封設(shè)計選擇合適的密封結(jié)構(gòu)和材料，保證密封性 能良好。4.1.2 設(shè)計文件設(shè)計文件

35、：設(shè)計圖樣、技術(shù)條件、強(qiáng)度計算書，必要時還應(yīng)包括設(shè)計或安裝、使用說明書。若按分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，還應(yīng)提供應(yīng)力分析報告。4.1.3 設(shè)計條件（1）操作參數(shù)；（2）壓力容器使用地及其自然條件；（3）介質(zhì)組分和特性；（4）預(yù)期使用年限；（5）幾何參數(shù)和管口方位（6）設(shè)計需要的其他必要條件4.1.4 設(shè)計的基本步驟一、設(shè)備工藝設(shè)計1. 物料衡算：2. 熱量衡算：3. 設(shè)備的類型選擇：4. 設(shè)備工藝尺寸確定：二、設(shè)備機(jī)械設(shè)計：1. 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計：2. 設(shè)備材料的選擇：3. 設(shè)備強(qiáng)度計算：4. 設(shè)備附件的選擇：5. 安全附件的配用：6. 制造、驗收與裝配的技術(shù)條件編制7. 設(shè)備施工圖設(shè)計： 4.2.1 壓力

36、容器失效失效壓力容器在規(guī)定的 使用環(huán)境和時間內(nèi)，因尺寸、 形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能達(dá)到原設(shè)計要求（包括功能和壽命等）的現(xiàn)象。壓力容器基本失效形式：強(qiáng)度，剛度，失穩(wěn)，泄露失效。強(qiáng)度失效因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，包括： （a）韌性斷裂、 （b）脆性斷裂、（c）疲勞斷裂、（d）蠕變斷裂、（e）腐蝕斷裂等。b.脆性斷裂脆性斷裂是指變形量很小、且在殼壁中的應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限時發(fā)生的斷裂。這種斷裂是在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生，又稱為低應(yīng)力脆斷。特征：斷裂時容器沒有膨脹，即無明顯的塑性變形；其斷口齊平，并與最大應(yīng)力方向垂直；斷裂的速度極快，常使容器斷裂成碎片。由于脆性斷裂時容器的實

37、際應(yīng)力值往往很低，爆破片、安全閥等安全附件不會動作，其后果要比韌性斷裂嚴(yán)重得多。脆性斷裂原因（材料脆性和缺陷）a. 材料選用不當(dāng)、焊接與熱處理不當(dāng)使材料 脆化；低溫、長期在高溫下運(yùn)行、應(yīng)變 時效等也會使材料脆化；b. 壓力容器用鋼一般韌性較好，但若存在 嚴(yán)重的原始缺陷（如原材料的夾渣、 分層、折疊等）、制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂紋等）或使用中產(chǎn)生的 缺陷，也會導(dǎo)致脆性斷裂發(fā)生。 c.疲勞斷裂在交變載荷作用下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生 裂紋或突然發(fā)生斷裂失效的過程。疲勞破壞包括裂紋萌生、擴(kuò)展和最后斷裂三個階段。特征:疲勞斷裂時容器的總體應(yīng)力值較低，斷裂往往在容器正常工作條件下發(fā)生，沒有明顯征兆

38、，是突發(fā)性破壞，接近脆斷，危險性很大。d.蠕變斷裂壓力容器在高溫下長期受載，隨時間的增加材料不斷發(fā)生蠕變變形，造成壁厚明顯減薄 與鼓脹變形，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂。（2）剛度失效 由于構(gòu)件過度的彈性變形引起的失效。 （3）失穩(wěn)失效 在壓應(yīng)力作用下，壓力容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀引起的失效。 （4）泄漏失效泄漏而引起的失效。 危害: 可能引起中毒、燃燒和爆炸等事故，造成環(huán)境污染等。一、彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則 （韌性材料）1、單向拉伸最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則失效判據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)試：相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則：最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則：第三強(qiáng)度理論：1、彈性失效準(zhǔn)則與塑性失效準(zhǔn)則的對比彈塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則又稱為安定性準(zhǔn)則，認(rèn)為載荷變化范

39、圍達(dá)到安定載荷，容器就失效。脆性斷裂屬于斷裂力學(xué)的研究范圍，認(rèn)為材料中存在缺陷，研究缺陷在載荷和環(huán)境作用下的破壞規(guī)律。防止容器發(fā)生脆性破壞措施： （1）材料根據(jù)受壓元件的厚度、應(yīng)力水平、最低金屬 溫度、載荷性質(zhì)、介質(zhì)對材料韌性的影響等 因素，提出材料夏比V缺口沖擊功或斷裂韌性驗收指標(biāo)。 （2）缺陷盡量減少焊接接頭；提高無損檢測技術(shù)。 （3）設(shè)計由無損檢測水平假設(shè)高應(yīng)力區(qū)存在裂紋利用斷裂方法裂紋安全性評估確保容器不發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞剛度失效設(shè)計準(zhǔn)則：4.2.4 穩(wěn)定失效設(shè)計準(zhǔn)則防止失穩(wěn)發(fā)生 周向失穩(wěn)， 軸向失穩(wěn)，局部失穩(wěn) 4.34.3.1 概述 常規(guī)設(shè)計設(shè)計思想 承受載荷 只考慮單一的最大載荷工

40、況，按一次施加的靜力載荷 處理，不考慮交變載荷，也不區(qū)分短期載荷和永久載荷，不涉及容器的疲勞壽命問題。 應(yīng)力求解 依據(jù)材料力學(xué)、彈性力學(xué)及板殼理論， 按最大拉應(yīng)力則來推導(dǎo)壓力容器強(qiáng)度尺寸的計算公式。筒體結(jié)構(gòu)單層式缺點(diǎn)： 深環(huán)、縱焊縫，焊接缺陷檢測和消除困難；且結(jié)構(gòu)本身缺乏阻止裂紋快速擴(kuò)展的能力； 大型鍛件、厚鋼板性能比薄鋼板差，不同方向力學(xué)性能差異大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度較高，發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞的可能性也較大； 加工設(shè)備要求高。組合式：多層包扎，熱套，繞板，整體多層包扎，繞帶，扁平鋼帶傾角錯繞。多層包扎筒節(jié)應(yīng)用： 目前世界上使用最廣泛、制造和使用經(jīng)驗最為豐富的組合式筒體結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：制造工藝簡單，不需

41、大型復(fù)雜加工設(shè)備；安全可靠性高，層板間隙具有阻止缺陷和裂紋向厚度方向擴(kuò)展的能力; 減少了脆性破壞的可能 性；包扎預(yù)應(yīng)力改善筒體的應(yīng)力分布；對介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，可選擇合適的內(nèi)筒材料。缺點(diǎn)： 筒體制造工序多、周期長、效率低、鋼材利用率低（僅60%左 右）； 深環(huán)焊縫對制造質(zhì)量和安全有顯著影響。無損檢測困難，環(huán)焊縫的兩側(cè)均有層板，無法用超聲檢測，只能射線檢測；焊縫部位存在很大的焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒易變得粗大而韌性下降；環(huán)焊縫的坡口切削工作量大，且焊接復(fù)雜。單層薄壁圓筒應(yīng)力強(qiáng)度判別式：最小厚度：3mm 碳鋼、低合金鋼，2mm 高合金鋼設(shè)計技術(shù)參數(shù)：設(shè)計壓力，設(shè)計溫度，厚度及厚度附加量，焊接接頭系數(shù)，許

42、用應(yīng)力等設(shè)計壓力 為壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，其值不低于最高工作壓力。內(nèi)壓： 裝安全閥不低于安全閥開啟壓力，1.051.10倍最高工作壓力。 裝爆破片爆破片最低標(biāo)定爆破壓力加上所選爆 破片制造范圍的上限。計算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件最危險截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。設(shè)計溫度為壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，指容器在正常情況下，設(shè)定元件的金屬溫度。注解：設(shè)計溫度與設(shè)計壓力存在對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)壓力容器具有不同的操作工況時，應(yīng)按最苛刻的壓力與溫度的組合設(shè)定容器的設(shè)計條件，而不能按其在不同工況下各自的最苛刻條件確定設(shè)計溫度和設(shè)計壓力。計算厚度（）由公式采用計算壓力得到的厚度。必要時還應(yīng)

43、計入其它載荷對厚度的影響。設(shè)計厚度（d）計算厚度與腐蝕裕量之和。dC2 名義厚度（n）設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度。ndC1= C1 C2 有效厚度（e）名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕 量。enC1C2厚度附加量（C）由鋼材的厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量 C2 組成，不包括加工減薄量C3。 C=C1+C2加工減薄量根據(jù)具體制造工藝和板材實際厚度由制造廠而并非由設(shè)計人員確定最小厚度滿足剛度條件的最小厚度，3mm 碳鋼、低合金鋼，2mm 高合金鋼焊接接頭系數(shù)焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。許用應(yīng)力容器殼體、封頭等受壓元件的材料許用強(qiáng)

44、度，取材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值與相應(yīng)的材料設(shè)計系數(shù)（又稱安全系數(shù)）之比。材料設(shè)計系數(shù)保證受壓元件強(qiáng)度有足夠的安全儲備量。目 的: 保證受壓元件強(qiáng)度有足夠的安全儲備量。 例4-1 p117作業(yè)：1,4（P200） （2014.3.25） 思考題：4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 外壓圓筒設(shè)計二、圖算法原理：（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采用）假設(shè)：圓筒僅受徑向均勻外壓，而不受軸向外壓，與圓環(huán)一樣處于單向（周向）應(yīng)力狀態(tài)。 長圓筒臨界壓力：短圓筒臨界壓力:薄壁圓筒（Doe20）厚壁圓筒（Doe20）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計壓力，穩(wěn)定性安全系數(shù)，外壓計算長度。（1）設(shè)計壓力定義與內(nèi)壓容器相同，取值方法不同。外壓容器

45、設(shè)計壓力：考慮正常工作情況下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差；真空容器設(shè)計壓力：按承受外壓考慮，當(dāng)裝有安全控制裝置時（如真空泄放閥），設(shè)計壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力差或0.1 MPa兩者中的較小值；當(dāng)無安全控制裝置時，取0.1MPa。帶夾套容器:考慮可能出現(xiàn)最大壓差的危險工況，如內(nèi)容器突然泄壓而夾套內(nèi)仍有壓力時所產(chǎn)生的最大壓差。（2）穩(wěn)定性安全系數(shù)：GB150規(guī)定： 圓筒體，m取3.0； 球殼， m取14.52。（3）外壓計算長度 計算長度：筒體外部或內(nèi)部兩相鄰剛性構(gòu)件之間的最大距離，通常封頭、法蘭、加強(qiáng)圈等均可視為剛性構(gòu)件。六、加強(qiáng)圈的設(shè)計計算將長圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有效地減小筒體厚度、提高筒體

46、穩(wěn)定性，即加強(qiáng)圈設(shè)計：加強(qiáng)圈的間距，截面尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計加強(qiáng)圈數(shù)量增多，Lmax值減小, 筒體厚度減??；反之，筒體厚度須增加。容器內(nèi)部：焊接總長>筒體內(nèi)圓周長的1/3，容器外部：焊接的總長>筒體外圓周長的1/2材料：多為碳素鋼。 筒體為貴重金屬，在筒體外部設(shè)置碳素鋼加強(qiáng)圈，節(jié)省貴重金屬。失效形式：a. 加強(qiáng)圈 與筒體同時失穩(wěn)b. 加強(qiáng)圈兩側(cè)的筒體失穩(wěn)c. 加強(qiáng)圈本身失穩(wěn)制造要求：#加強(qiáng)圈應(yīng)整圈圍繞在筒體的圓周上，不許任意削弱或割斷。#設(shè)置在內(nèi)部的加強(qiáng)圈，若開設(shè)排液孔、排氣孔，削 弱或割斷的弧長不得大于圖4-14所給定的值。#加強(qiáng)圈自身的焊接采用對焊 封頭設(shè)計常見容器封頭的形式a.半球

47、形封頭b.橢圓形封頭c.碟形封頭d.球冠形封頭內(nèi)壓封頭強(qiáng)度計算計算：內(nèi)壓薄膜應(yīng)力應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)封頭設(shè)計：優(yōu)先選用封頭標(biāo)準(zhǔn)中推薦的型式與參數(shù)，根據(jù)受壓情況進(jìn)行強(qiáng)度或剛度計算，確定合適的厚度。1.受內(nèi)壓的半球形封頭 薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒體的一半，是最理想的結(jié)構(gòu)形式。缺點(diǎn):深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。應(yīng)用：高壓容器。二、橢圓形封頭 由半個橢球面和短圓筒組成直邊段作用：避免封頭和筒體的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。應(yīng)用：中、低壓容器。(1)受內(nèi)壓（凹面受壓）的橢圓形封頭 優(yōu)點(diǎn)：曲率變化平緩，應(yīng)力分布較均勻。三、碟形封頭 結(jié)構(gòu):帶折邊球面

48、封頭，由半徑為Ri的球面體、半徑為r的過渡環(huán)殼和短圓筒等三部分組成，優(yōu)點(diǎn):過渡環(huán)殼降低了封頭深度，方便成型，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡單，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn):不連續(xù)曲面，存在較大邊緣彎曲應(yīng)力。邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它部位，故受力狀況不佳。(2)受外壓(凸面受壓)碟形封頭 碟形封頭的過渡區(qū)承受拉應(yīng)力，球面部分是壓應(yīng)力，有發(fā)生失穩(wěn)的潛在危險，此為防失穩(wěn)，厚度計算仍可用半球形封頭外壓計算公式和圖算法步驟，只是Ro用球面部分外半徑代替。四、球冠形封頭碟形封頭當(dāng) r=0 時，球面與筒體直接連接，如圖4-15（d）所示優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，常用作容器中兩獨(dú)立受壓 室中間封頭，

49、端蓋。缺點(diǎn)：無轉(zhuǎn)角過渡，存在大的不連續(xù)應(yīng)力，其應(yīng)力分布不甚合理。 錐殼特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不連續(xù)，應(yīng)力分布不理想應(yīng)用：排放固體顆粒和懸浮或粘稠液體; 不同直徑圓筒體的中間過渡段，中、低壓容器。 平蓋理論分析：以圓平板應(yīng)力分析為基礎(chǔ)，分為周邊固支或簡支；實際上：介于固支和簡支之間；4.3.4 密封裝置設(shè)計可拆密封裝置：螺紋連接，承插式連接，螺栓法蘭連接: 螺栓墊片法蘭密封系統(tǒng)螺栓法蘭連接的設(shè)計包括: a. 確定墊片材料、形式與尺寸 b. 確定螺栓材料、規(guī)格和數(shù)量 c. 確定法蘭材料、密封面形式及結(jié)構(gòu)尺寸d. 進(jìn)行應(yīng)力校核關(guān)鍵解決: a. 保證連接處“緊密不漏”密封性。 b. 法蘭應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，不致 因

50、受力而破壞結(jié)構(gòu)完整性。原理：依靠螺栓預(yù)緊力把兩部分設(shè)備或管道法蘭環(huán)連在一起，同時壓緊墊片，使連接處達(dá)到密封。性能：較好的強(qiáng)度和密封性，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可多次重復(fù)拆卸，應(yīng)用較廣 。密封裝置的失效形式主要表現(xiàn)為泄露泄漏途徑:滲透泄漏,界面泄漏滲透泄漏：通過墊片材料本體毛細(xì)管的滲透泄漏，除了受介質(zhì)壓力、溫度、粘度、分子結(jié)構(gòu)等流體狀態(tài)性質(zhì)影響外，主要與墊片的結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)有關(guān)，可通過對滲透性墊片材料添加某些填充劑進(jìn)行改良，或與不透性材料組合成型來避免“滲透泄漏”；界面泄漏：沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。壓緊面就是指上、下法蘭與墊片的接觸面。加工時壓緊面上凹凸不平的間

51、隙及壓緊力不足是造成“界面泄漏”的直接原因?！敖缑嫘孤笔敲芊馐У闹饕緩?。螺栓法蘭連接的整個工作過程:尚未預(yù)緊工況、預(yù)緊工況、操作工況防止流體泄漏的基本方法？在密封口增加流體流動的阻力當(dāng)介質(zhì)通過密封口的阻力大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時，介質(zhì)就被密封。而介質(zhì)通過密封口的阻力是借施加于壓緊面上的 比壓力 來實現(xiàn)的，作用在壓緊面上的密封比壓力越大，則介質(zhì)通過密封口的阻力越大，越有利于密封。泄漏時介質(zhì)通過密封口的動力： 密封口內(nèi)外介質(zhì)壓力差泄漏時介質(zhì)通過密封口的阻力：壓緊面上的比壓力 預(yù)緊比壓y由以上分析，在確立法蘭設(shè)計方法時，把預(yù)緊工況與操作工況分開處理，從而大大簡化了法蘭設(shè)計。為此，對兩個不同

52、的工況分別引進(jìn)兩個墊片性能參數(shù)，即“最小壓緊應(yīng)力”或“比壓力”y以及“墊片系數(shù)”m。密封分類1、按獲得密封比壓力方法的不同(強(qiáng)制密封,自緊密封半自緊式密封)2、按被密封介質(zhì)的壓力大?。ㄖ械蛪好芊?高壓密封)a、強(qiáng)制密封定義:完全依靠連接件的作用力強(qiáng)行擠壓密封元件達(dá)到密封。特點(diǎn):預(yù)緊力大，約為工作壓力產(chǎn)生的軸向力的1.11.6倍。b、自緊式密封：定義:主要依靠容器內(nèi)部的介質(zhì)壓力壓緊密封元件實現(xiàn)密封。特點(diǎn):預(yù)緊力小，介質(zhì)壓力越高，密封越可靠，約為工作壓力 產(chǎn)生的軸向力的20%以下。高壓密封：多用自緊式密封、半自緊式密封。中、低壓密封：螺栓法蘭結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制式密封。三、對密封要求a、緊密不漏 b、強(qiáng)度、

53、剛度足夠 c、結(jié)構(gòu)盡量簡單，便于安裝、維修d、結(jié)構(gòu)緊湊，減少占地空間 e、加工制造容易，成本低影響密封性能的主要因素：一、螺栓預(yù)緊力 二、墊片性能三、壓緊面的質(zhì)量 四、法蘭剛度 五、操作條件一、螺栓預(yù)緊力 1.預(yù)緊力使墊片壓緊實現(xiàn)初始密封。2.適當(dāng)提高預(yù)緊力可增加墊片的密封能力，即在正常工況下保留較大的接觸面比壓力。3.預(yù)緊力不宜太大，否則使墊片整體屈服喪失回彈能力，甚至將墊片擠出或壓壞。4.預(yù)緊力應(yīng)均勻地作用到墊片上，可采取減小螺栓直徑、增加螺栓個數(shù)等措施來提高密封性能。二、墊片性能（1）墊片變形能力和回彈能力是形成密封的必要條件。變形 能力大的密封墊易填滿壓緊面上的間隙，并使預(yù)緊力不致太大；回彈能力大的墊片，能適應(yīng)操作壓力和溫度的波動。（2）墊片應(yīng)具有能適應(yīng)介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕等性能。（3）墊片比壓力y和墊片系數(shù)m：與墊片材料、結(jié)構(gòu)與厚度有關(guān)， 還與介質(zhì)性質(zhì)、 壓力、溫度、壓緊面粗糙度等因素有關(guān)， 而且m和y之間也存在內(nèi)在聯(lián)系。三、壓緊面的質(zhì)量壓緊面又稱密封面，其形狀和粗糙度應(yīng)與墊片相匹配，使