第4章3節(jié)12-lin

1、第三節(jié)第三節(jié) 常規(guī)設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì) 一概述一概述 （一）、設(shè)計(jì)思想：（一）、設(shè)計(jì)思想：常規(guī)設(shè)計(jì)又稱按規(guī)則設(shè)計(jì)，它只考慮單一的最大常規(guī)設(shè)計(jì)又稱按規(guī)則設(shè)計(jì)，它只考慮單一的最大載荷工況，不考慮交變載荷，也不區(qū)分短期載荷載荷工況，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(wèn)題。和永久載荷，不涉及容器的疲勞壽命問(wèn)題。采用分析設(shè)計(jì)采用分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)中 的有關(guān)的有關(guān)規(guī)定和思想，規(guī)定和思想，或由經(jīng)驗(yàn)引入或由經(jīng)驗(yàn)引入各種系數(shù)。各種系數(shù)。受壓元件的應(yīng)力強(qiáng)度受壓元件的應(yīng)力強(qiáng)度 材料許用應(yīng)力材料許用應(yīng)力 （強(qiáng)度）（強(qiáng)度） 30mm）卷焊成直徑不同但可）卷焊成直徑不同但可過(guò)盈過(guò)盈配合配合的筒節(jié)，將

2、外層筒節(jié)加熱到計(jì)算的溫度進(jìn)行的筒節(jié)，將外層筒節(jié)加熱到計(jì)算的溫度進(jìn)行套合，冷卻收縮后得到緊密貼合的厚壁筒節(jié)。套合，冷卻收縮后得到緊密貼合的厚壁筒節(jié)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)制造制造優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)工序少，周期短，且具有工序少，周期短，且具有包扎式筒體的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)。包扎式筒體的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)。筒體要有較準(zhǔn)確的過(guò)盈量，卷筒的精度筒體要有較準(zhǔn)確的過(guò)盈量，卷筒的精度要求很高，且套合時(shí)需選配套合；要求很高，且套合時(shí)需選配套合；套合時(shí)貼緊程度不很均勻；套合時(shí)貼緊程度不很均勻；套合后，需熱處理以消除套合預(yù)應(yīng)力及套合后，需熱處理以消除套合預(yù)應(yīng)力及深環(huán)焊縫的焊接殘余應(yīng)力。深環(huán)焊縫的焊接殘余應(yīng)力。 3、繞板式、繞板式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)由內(nèi)筒、繞

3、板層和外筒三部分組成，是在由內(nèi)筒、繞板層和外筒三部分組成，是在多層包扎式筒體的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。多層包扎式筒體的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。制造制造內(nèi)筒與多層包扎式內(nèi)筒相同，外層是在內(nèi)筒內(nèi)筒與多層包扎式內(nèi)筒相同，外層是在內(nèi)筒外面連續(xù)纏繞若干層外面連續(xù)纏繞若干層3 35 5mmmm厚的薄鋼板而構(gòu)厚的薄鋼板而構(gòu)成筒節(jié)，只有內(nèi)外兩道縱焊縫，需要成筒節(jié)，只有內(nèi)外兩道縱焊縫，需要2 2個(gè)楔個(gè)楔形過(guò)渡段，外筒為保護(hù)層，由兩塊半圓或三形過(guò)渡段，外筒為保護(hù)層，由兩塊半圓或三塊塊“瓦片瓦片”制成。制成。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)械化程度高，制造效率高，材料利機(jī)械化程度高，制造效率高，材料利用率高（可達(dá)用率高（可達(dá) 90%以上）。

4、以上）。中間厚兩邊薄，累積間隙。中間厚兩邊薄，累積間隙。圖圖4-4 繞板筒節(jié)繞板筒節(jié)4)、整體多層包扎式、整體多層包扎式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)錯(cuò)開環(huán)縫和采用液壓夾鉗逐層包扎的圓筒結(jié)構(gòu)。錯(cuò)開環(huán)縫和采用液壓夾鉗逐層包扎的圓筒結(jié)構(gòu)。制造制造 將內(nèi)筒拼接到所需的長(zhǎng)度，兩端焊上法蘭或封頭；將內(nèi)筒拼接到所需的長(zhǎng)度，兩端焊上法蘭或封頭； 在整個(gè)長(zhǎng)度上逐層包扎層板，待全長(zhǎng)度上包扎好并在整個(gè)長(zhǎng)度上逐層包扎層板，待全長(zhǎng)度上包扎好并 焊完磨平后再包扎第二層，直至所焊完磨平后再包扎第二層，直至所 厚度。厚度。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)各層環(huán)焊縫可以相互錯(cuò)開；每層的縱焊縫也可以錯(cuò)開；各層環(huán)焊縫可以相互錯(cuò)開；每層的縱焊縫也可以錯(cuò)開；避免出現(xiàn)深環(huán)焊縫。避

5、免出現(xiàn)深環(huán)焊縫。內(nèi)筒內(nèi)筒包扎層板包扎層板端部法蘭端部法蘭底封頭底封頭圖圖45 整體多層包扎式厚壁容器筒體整體多層包扎式厚壁容器筒體 5、繞帶式、繞帶式以鋼帶纏繞在內(nèi)筒外面獲得所需厚度筒壁以鋼帶纏繞在內(nèi)筒外面獲得所需厚度筒壁兩種結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)型槽繞帶式型槽繞帶式扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式 型槽繞帶式型槽繞帶式 用特制的型槽鋼帶螺旋纏繞在特制的內(nèi)用特制的型槽鋼帶螺旋纏繞在特制的內(nèi) 筒上，端面形狀見圖筒上，端面形狀見圖4-4（a），內(nèi)筒外表面上預(yù)先加），內(nèi)筒外表面上預(yù)先加 工有與鋼帶相嚙合的螺旋狀凹槽。工有與鋼帶相嚙合的螺旋狀凹槽。圖圖4-6 （a）型槽繞帶式筒體）型槽繞帶式筒體 （b）型槽

6、鋼帶結(jié)構(gòu)示意圖）型槽鋼帶結(jié)構(gòu)示意圖纏繞時(shí)，鋼帶先經(jīng)纏繞時(shí)，鋼帶先經(jīng)電加熱，再進(jìn)行螺電加熱，再進(jìn)行螺旋纏繞，繞制后依旋纏繞，繞制后依次用空氣和水進(jìn)行次用空氣和水進(jìn)行冷卻，使其收縮產(chǎn)冷卻，使其收縮產(chǎn)生預(yù)緊力，可保證生預(yù)緊力，可保證每層鋼帶貼緊；各每層鋼帶貼緊；各層鋼帶之間靠凹槽層鋼帶之間靠凹槽和凸肩相互嚙合和凸肩相互嚙合(見見圖圖4-4（b）)，纏繞，纏繞層能承受一部分由層能承受一部分由內(nèi)壓引起的軸向力。內(nèi)壓引起的軸向力。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)筒體具有較高的安全性，機(jī)械化程度高，筒體具有較高的安全性，機(jī)械化程度高，材料損耗少，且由于存在預(yù)緊力，在內(nèi)材料損耗少，且由于存在預(yù)緊力，在內(nèi)壓作用下，筒壁應(yīng)力分布

7、較均勻。壓作用下，筒壁應(yīng)力分布較均勻。鋼帶需由鋼廠專門軋制，尺寸公差要求嚴(yán)，鋼帶需由鋼廠專門軋制，尺寸公差要求嚴(yán)，技術(shù)要求高；為保證鄰層鋼帶能相互嚙合，技術(shù)要求高；為保證鄰層鋼帶能相互嚙合，需采用精度較高的專用纏繞機(jī)需采用精度較高的專用纏繞機(jī) 床。床。 扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式中國(guó)首創(chuàng)的一種新型繞帶式筒體；該結(jié)構(gòu)已被列入中國(guó)首創(chuàng)的一種新型繞帶式筒體；該結(jié)構(gòu)已被列入 ASME -1和和ASME -2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范案例，編號(hào)分別為標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范案例，編號(hào)分別為 2229和和2269。內(nèi)筒內(nèi)筒鋼帶層鋼帶層底封頭底封頭端部法蘭端部法蘭 圖圖4-6（c） 扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體

8、 （二）內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（二）內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度設(shè)計(jì)筒體強(qiáng)筒體強(qiáng)度設(shè)計(jì)度設(shè)計(jì)單層圓筒體單層圓筒體多層厚壁圓筒多層厚壁圓筒中徑公式（薄壁筒體）中徑公式（薄壁筒體）Mises屈服公式（厚壁筒體）屈服公式（厚壁筒體）Faupel爆破公式（厚壁筒體）爆破公式（厚壁筒體）1、單層筒體（薄壁圓筒）單層筒體（薄壁圓筒）cticp 2Dpa、厚度計(jì)算式、厚度計(jì)算式 由中徑公式由中徑公式0.4t式中式中 計(jì)算厚度，計(jì)算厚度，mmPc計(jì)算壓力，計(jì)算壓力，MPa焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)條件：條件：Pcteeict2)D(pb、應(yīng)力強(qiáng)度判別式、應(yīng)力強(qiáng)度判別式 （對(duì)筒體進(jìn)行強(qiáng)度校核，已知筒體尺寸（對(duì)筒體進(jìn)行強(qiáng)度校核，已知

9、筒體尺寸Di、n或或e） 式中式中 e有效厚度，有效厚度，mm e=n C，mm n名義厚度，名義厚度，mm C厚度附加量，厚度附加量，mm t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，MPa主要計(jì)算主要計(jì)算公式公式eitewDp2c、筒體最大允許工作壓力、筒體最大允許工作壓力PwMPad、說(shuō)明、說(shuō)明 Pc0.4t厚度計(jì)算公式由筒體的薄膜應(yīng)力按最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則導(dǎo)出厚度計(jì)算公式由筒體的薄膜應(yīng)力按最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則導(dǎo)出的，用于一定厚度范圍，如厚度過(guò)大，則由于實(shí)際應(yīng)力情的，用于一定厚度范圍，如厚度過(guò)大，則由于實(shí)際應(yīng)力情況與應(yīng)力沿厚度均布的假設(shè)相差太大而不能使用。況與應(yīng)力沿厚度均布的假設(shè)相差太大而

10、不能使用。按照薄殼理論，按照薄殼理論，厚度計(jì)算公式厚度計(jì)算公式僅能在僅能在/D0.1即即K1.2范范圍內(nèi)適用。但作為工程設(shè)計(jì)，采用了最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則、材圍內(nèi)適用。但作為工程設(shè)計(jì)，采用了最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則、材料設(shè)計(jì)系數(shù)，厚度范圍擴(kuò)大到在最大承壓（液壓試驗(yàn)）時(shí)料設(shè)計(jì)系數(shù)，厚度范圍擴(kuò)大到在最大承壓（液壓試驗(yàn)）時(shí)圓筒內(nèi)壁的應(yīng)力強(qiáng)度在材料屈服點(diǎn)以內(nèi)。圓筒內(nèi)壁的應(yīng)力強(qiáng)度在材料屈服點(diǎn)以內(nèi)。 形狀改變比能屈服失效判據(jù)計(jì)算出的內(nèi)壓厚壁筒體初始形狀改變比能屈服失效判據(jù)計(jì)算出的內(nèi)壓厚壁筒體初始 屈服壓力與實(shí)測(cè)值較為吻合，應(yīng)力強(qiáng)度屈服壓力與實(shí)測(cè)值較為吻合，應(yīng)力強(qiáng)度 反映厚壁筒體的實(shí)際應(yīng)力水平反映厚壁筒體的實(shí)際應(yīng)力水平。4e

11、q能較好地能較好地4eq應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)力強(qiáng)度（認(rèn)為是真實(shí)的）（認(rèn)為是真實(shí)的） eqm應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)力強(qiáng)度（與中徑公式相對(duì)應(yīng)）（與中徑公式相對(duì)應(yīng)）4eq=cpKK1322ceqmpKK) 1(21eqmeq/4隨徑比隨徑比K K的增大而增大。的增大而增大。eqmeq/41.25當(dāng)當(dāng)K=1.5時(shí)，比值：時(shí)，比值：內(nèi)壁實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度是按中徑公式計(jì)算的應(yīng)力強(qiáng)度的內(nèi)壁實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度是按中徑公式計(jì)算的應(yīng)力強(qiáng)度的1.25倍。倍。由于由于GB150取取ns=1.6，若筒體徑比不超過(guò)，若筒體徑比不超過(guò)1.5，仍可按厚度，仍可按厚度計(jì)算式計(jì)算筒體厚度。計(jì)算式計(jì)算筒體厚度。cticipDpD 225. 0pc =0.4t 當(dāng)當(dāng)

12、K=1.5時(shí)，時(shí)，=Di（K-1）/2=0.25Di，代入厚度計(jì)算公式得，代入厚度計(jì)算公式得這就是厚度計(jì)算公式的適用范圍這就是厚度計(jì)算公式的適用范圍pc0.4t的依據(jù)所在的依據(jù)所在 液壓試驗(yàn)（液壓試驗(yàn)（pT=1.25p）時(shí)，筒體內(nèi)表面的實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度最）時(shí)，筒體內(nèi)表面的實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度最大為許用應(yīng)力的大為許用應(yīng)力的1.251.25=1.56倍倍（1.6），說(shuō)明筒體內(nèi)，說(shuō)明筒體內(nèi)表面金屬仍未達(dá)到屈服點(diǎn)，處于彈性狀態(tài)。表面金屬仍未達(dá)到屈服點(diǎn)，處于彈性狀態(tài)。ceqpKK13224ceqmpKK121與中徑公式對(duì)應(yīng)與中徑公式對(duì)應(yīng)25. 14eqmeq若若K=1.5, , D25. 0若若K=1.5 tcp4

13、 . 0ppT25. 1液壓試驗(yàn)時(shí)，液壓試驗(yàn)時(shí)， 此時(shí)此時(shí)56. 14eqmeq而我國(guó)的安全系數(shù)等于而我國(guó)的安全系數(shù)等于1.61.6，所以是安全的，所以是安全的（ 2 ）pc0.4t 時(shí)（單層厚壁圓筒）時(shí)（單層厚壁圓筒）采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 A、按按Mises屈服條件：屈服條件： )1()1(23pniissoeRKRnso2.02.2。ASME -3 采用上式采用上式與與 Mises屈服失效判據(jù)相對(duì)應(yīng)的全屈服壓力可得屈服失效判據(jù)相對(duì)應(yīng)的全屈服壓力可得Kpnssoln32圓筒計(jì)算厚度：圓筒計(jì)算厚度：（ 2 ）pc0.4

14、t 時(shí)（單層厚壁圓筒）時(shí)（單層厚壁圓筒）采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 B、爆破失效設(shè)計(jì)爆破失效設(shè)計(jì), ,按按FaupelFaupel公式公式 )1()2(23pnibssbeR 日本的日本的超高壓圓筒容器設(shè)計(jì)規(guī)則超高壓圓筒容器設(shè)計(jì)規(guī)則和和 中國(guó)的中國(guó)的超高壓容器安全監(jiān)察規(guī)程超高壓容器安全監(jiān)察規(guī)程等采用上式等采用上式( (n nb b2.52.53.0)3.0)2、多層厚壁圓筒多層厚壁圓筒1）pc0.4t otonoitinit組合許組合許用應(yīng)力用應(yīng)力2、多層厚壁筒體、多層厚壁筒體 預(yù)應(yīng)力（內(nèi)壓）預(yù)應(yīng)力（內(nèi)壓）筒體內(nèi)壁應(yīng)力筒體內(nèi)

15、壁應(yīng)力 降低，外壁應(yīng)力降低，外壁應(yīng)力 增增 加，壁厚方向應(yīng)力分布趨于均勻，從而提高筒體的彈性承加，壁厚方向應(yīng)力分布趨于均勻，從而提高筒體的彈性承 載能力。載能力。 但由于結(jié)構(gòu)和制造上的原因，定量地控制預(yù)應(yīng)力但由于結(jié)構(gòu)和制造上的原因，定量地控制預(yù)應(yīng)力 的大小是困難的。的大小是困難的。設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算：不考慮預(yù)應(yīng)力，作強(qiáng)度儲(chǔ)備用。不考慮預(yù)應(yīng)力，作強(qiáng)度儲(chǔ)備用。只有壓力很高時(shí)，才考慮預(yù)應(yīng)力。只有壓力很高時(shí)，才考慮預(yù)應(yīng)力。多層包扎式多層包扎式繞帶式筒體繞帶式筒體例如：例如：otonoitinitb、厚度計(jì)算式：厚度計(jì)算式：（熱套式、多層包扎式、繞板式、扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式）（熱套式、多層包扎式、繞板式、

16、扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式） 計(jì)算壓力不超過(guò)計(jì)算壓力不超過(guò)0.40.4t t時(shí)，時(shí)，按厚度計(jì)算公式計(jì)算按厚度計(jì)算公式計(jì)算多層圓筒的組合許用應(yīng)力多層圓筒的組合許用應(yīng)力cticp 2Dp式中式中 i多層圓筒多層圓筒內(nèi)筒內(nèi)筒的名義厚度，的名義厚度，mm； o多層圓筒多層圓筒層板總厚度層板總厚度，mm； it設(shè)計(jì)溫度下多層圓筒設(shè)計(jì)溫度下多層圓筒內(nèi)筒內(nèi)筒材料的許用應(yīng)力，材料的許用應(yīng)力，MPa； ot設(shè)計(jì)溫度下多層圓筒設(shè)計(jì)溫度下多層圓筒層板或帶層材料層板或帶層材料的許用應(yīng)力，的許用應(yīng)力， 對(duì)扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體，應(yīng)乘以鋼帶傾角錯(cuò)繞對(duì)扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式筒體，應(yīng)乘以鋼帶傾角錯(cuò)繞 引起的環(huán)向削弱系數(shù)引起的環(huán)向削弱系數(shù)

17、0.9，MPa； i多層圓筒多層圓筒內(nèi)筒內(nèi)筒的焊接接頭系數(shù)，一般取的焊接接頭系數(shù)，一般取i=1.0； o多層圓筒多層圓筒層板層或帶層層板層或帶層的焊接接頭系數(shù)，對(duì)于多層的焊接接頭系數(shù)，對(duì)于多層 包扎式筒體，取包扎式筒體，取o=0.95，其余筒體取，其余筒體取o=1.0。c、熱應(yīng)力、熱應(yīng)力不考慮不考慮。較高溫操作時(shí)，有熱應(yīng)力，但有保溫。較高溫操作時(shí)，有熱應(yīng)力，但有保溫 設(shè)施，且嚴(yán)格控制設(shè)施，且嚴(yán)格控制 不考慮熱應(yīng)力（常規(guī)設(shè)計(jì)）。不考慮熱應(yīng)力（常規(guī)設(shè)計(jì)）。 （三）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定（三）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度厚度及厚度附加量厚度及厚度附加量焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)許用應(yīng)力等許用

18、應(yīng)力等1、壓力、壓力工作壓力工作壓力 指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力（表壓）。最高壓力（表壓）。 設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力 指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，它與相應(yīng)設(shè)指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，它與相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。工作壓力。 計(jì)算壓力計(jì)算壓力 指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定殼體各部位指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定殼體各部位厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。 計(jì)算壓力計(jì)算壓力pc=設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p+液柱靜壓力液柱靜壓力 表表4-1 設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力的

19、取值范圍設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力的取值范圍計(jì)算帶夾套部分的容器時(shí)，應(yīng)分別確定各壓力室的設(shè)計(jì)壓力，計(jì)算帶夾套部分的容器時(shí)，應(yīng)分別確定各壓力室的設(shè)計(jì)壓力，確定公用元件的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮相鄰室之間的最大壓差確定公用元件的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮相鄰室之間的最大壓差?yuàn)A套容器夾套容器7當(dāng)有安全閥控制時(shí)，取當(dāng)有安全閥控制時(shí)，取1.25倍的內(nèi)外最大壓差與倍的內(nèi)外最大壓差與0.1MPa兩者中兩者中的較小值，當(dāng)沒(méi)有安全控制裝置時(shí)，取的較小值，當(dāng)沒(méi)有安全控制裝置時(shí)，取0.1MPa真空容器真空容器6取不小于在正常操作情況下可能產(chǎn)生的內(nèi)外最大壓差取不小于在正常操作情況下可能產(chǎn)生的內(nèi)外最大壓差外壓容器外壓容器5根據(jù)容器的充裝系數(shù)

20、和可能達(dá)到的最高溫度確定根據(jù)容器的充裝系數(shù)和可能達(dá)到的最高溫度確定裝有液化氣體的容器裝有液化氣體的容器4根據(jù)介質(zhì)特性、氣相容積、爆炸前的瞬時(shí)壓力、防爆膜的破壞根據(jù)介質(zhì)特性、氣相容積、爆炸前的瞬時(shí)壓力、防爆膜的破壞壓力及排放面積等因素考慮壓力及排放面積等因素考慮(通?？扇⊥ǔ？扇1.151.3pw)容器內(nèi)有爆炸性介質(zhì)，容器內(nèi)有爆炸性介質(zhì)，裝有防爆膜時(shí)裝有防爆膜時(shí)3取等于或略高于最高工作壓力，通常取取等于或略高于最高工作壓力，通常取p1.01.1pw單個(gè)容器不要裝安全單個(gè)容器不要裝安全泄放裝置泄放裝置2取不小于安全閥的初始起跳壓力，通常取取不小于安全閥的初始起跳壓力，通常取p1.051.1pw容

21、器上裝有安全閥時(shí)容器上裝有安全閥時(shí)1設(shè)計(jì)壓力（設(shè)計(jì)壓力（P）取值）取值類型類型 液化氣體壓力液化氣體壓力對(duì)盛裝液化氣體的固定式壓力容器,原來(lái)規(guī)定50 飽和蒸汽壓力為設(shè)計(jì)壓力,現(xiàn)修訂為工作壓力。新容規(guī)規(guī)定了儲(chǔ)存混合液化石油氣的工作壓力選取原則，由用戶或設(shè)計(jì)單位考慮適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)余量和超壓泄放裝置的需要，在工作壓力的基礎(chǔ)上確定設(shè)計(jì)壓力。 第三十八條第三十八條 盛裝液化氣體的固定式壓力容器的最高工作壓力規(guī)定如下：盛裝液化氣體的固定式壓力容器的最高工作壓力規(guī)定如下： (一一)固定式液化氣體壓力容器最高工作壓力應(yīng)當(dāng)不低于表固定式液化氣體壓力容器最高工作壓力應(yīng)當(dāng)不低于表3-1的規(guī)定。的規(guī)定。(二二)固定式液化

22、石油氣儲(chǔ)罐常溫儲(chǔ)存的最高工作壓力應(yīng)當(dāng)按不低于固定式液化石油氣儲(chǔ)罐常溫儲(chǔ)存的最高工作壓力應(yīng)當(dāng)按不低于 50時(shí)混合液化石油氣組分的實(shí)際飽和蒸氣壓來(lái)確定，設(shè)計(jì)單位應(yīng)時(shí)混合液化石油氣組分的實(shí)際飽和蒸氣壓來(lái)確定，設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)在圖樣上注明限定的組分和對(duì)應(yīng)的壓力。若無(wú)實(shí)際組分?jǐn)?shù)據(jù)或不當(dāng)在圖樣上注明限定的組分和對(duì)應(yīng)的壓力。若無(wú)實(shí)際組分?jǐn)?shù)據(jù)或不做組分分析，其最高工作壓力則應(yīng)當(dāng)不低于表做組分分析，其最高工作壓力則應(yīng)當(dāng)不低于表3-2規(guī)定的壓力。規(guī)定的壓力。 第三十九條 確定常溫儲(chǔ)存壓力容器的設(shè)計(jì)溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到在正常工作狀態(tài)下大氣環(huán)境溫度條件對(duì)于容器殼體金屬溫度的影響，其設(shè)計(jì)溫度不得高于金屬可能降至的最低溫度

23、，對(duì)于零度以上的金屬溫度，其設(shè)計(jì)溫度不得低于金屬可能達(dá)到的最高溫度。 第四十條 盛裝液化氣體或液化石油氣的壓力容器應(yīng)當(dāng)規(guī)定設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量，壓力容器充裝系數(shù)不得大于0.95。 按按GB150GB150，最大允許工作壓力，最大允許工作壓力“指在設(shè)計(jì)溫度下，指在設(shè)計(jì)溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力，該壓力是根據(jù)容容器頂部所允許承受的最大表壓力，該壓力是根據(jù)容器各元件的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值器各元件的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值”。 2 2、最大允許工作壓力、最大允許工作壓力 指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿計(jì)壓力下，設(shè)定的

24、元件的金屬溫度（沿元件金屬截面厚度的溫度平均值）。元件金屬截面厚度的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度是設(shè)計(jì)溫度是選擇材料選擇材料和和確定許用應(yīng)力確定許用應(yīng)力時(shí)不可少的參時(shí)不可少的參數(shù)。數(shù)。3、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)溫度金屬溫度不低于金屬溫度不低于0設(shè)計(jì)溫度不得設(shè)計(jì)溫度不得低于低于元件金屬元件金屬可能達(dá)到的可能達(dá)到的最高溫度最高溫度；金屬溫度低于金屬溫度低于0不得不得高于高于元件金屬可能達(dá)元件金屬可能達(dá)到的到的最低溫度最低溫度。計(jì)算厚度（計(jì)算厚度（）由公式采用計(jì)算壓力得到的厚度。由公式采用計(jì)算壓力得到的厚度。設(shè)計(jì)厚度（設(shè)計(jì)厚度（d）計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。dC2 名義厚度（名義厚度（n）設(shè)

25、計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材設(shè)計(jì)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。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（有效厚度（e）名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕量。名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕量。 enC1C2厚度附加量（厚度附加量（C）由鋼材的厚度負(fù)偏差由鋼材的厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量和腐蝕裕量 C2 組成，不包括加工減薄量組成，不包括加工減薄量C3。 C=C1+C2加工減薄量加工減薄量根據(jù)具體制造工藝和板材實(shí)際厚度由制造廠確定。根據(jù)具體制造工藝和板材實(shí)際厚度由制造廠確定。4、厚度及厚度附加量厚度及厚度附加量 計(jì)算

26、厚度計(jì)算厚度 d n 2C設(shè)計(jì)厚度設(shè)計(jì)厚度1C圓整值圓整值名義厚度名義厚度有效厚度有效厚度e 21CCC 毛坯厚度毛坯厚度加工減薄量加工減薄量圖圖4-7 壁厚的概念壁厚的概念碳素鋼、低合金鋼容器：碳素鋼、低合金鋼容器：min不小于不小于3mm； 高合金制容器：高合金制容器：min不小于不小于2mm；最小厚度（最小厚度（min）考慮容器的剛性考慮容器的剛性 制造、運(yùn)輸、吊裝；制造、運(yùn)輸、吊裝； 滿足強(qiáng)度要求的計(jì)算厚度之外，額外增加的厚度，滿足強(qiáng)度要求的計(jì)算厚度之外，額外增加的厚度，包括鋼板負(fù)偏差包括鋼板負(fù)偏差( (或鋼管負(fù)偏差或鋼管負(fù)偏差) ) C1、腐蝕裕量、腐蝕裕量 C2 即即 C C1十十

27、 C21 1、按相應(yīng)鋼材的標(biāo)準(zhǔn)選取按相應(yīng)鋼材的標(biāo)準(zhǔn)選取2、當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于、當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過(guò)名，且不超過(guò)名義厚度的義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)。時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)。 C1 鋼板厚度負(fù)偏差鋼板厚度負(fù)偏差 厚度附加量厚度附加量C其它常用鋼板（如其它常用鋼板（如20g、Q235-A以及以及0Cr18Ni9等）的厚度負(fù)偏差見教材等）的厚度負(fù)偏差見教材表表4-2為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量。導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量。C2 腐蝕裕量腐蝕裕量 腐蝕裕量均勻腐蝕速率腐蝕裕量均勻腐蝕速

28、率容器設(shè)計(jì)壽命容器設(shè)計(jì)壽命腐蝕裕量只對(duì)防止均勻腐蝕破壞有意義；腐蝕裕量只對(duì)防止均勻腐蝕破壞有意義；對(duì)于應(yīng)力腐蝕、對(duì)于應(yīng)力腐蝕、氫脆和縫隙腐蝕等非均勻腐蝕，效果不佳，應(yīng)著重選擇耐氫脆和縫隙腐蝕等非均勻腐蝕，效果不佳，應(yīng)著重選擇耐腐蝕材料或進(jìn)行適當(dāng)防腐蝕處理。腐蝕材料或進(jìn)行適當(dāng)防腐蝕處理。碳素鋼、低合金鋼：碳素鋼、低合金鋼： C2不小于不小于1mm；不銹鋼：介質(zhì)腐蝕性極微時(shí)，可取不銹鋼：介質(zhì)腐蝕性極微時(shí)，可取C2=0。5、焊接接頭系數(shù)、焊接接頭系數(shù)焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要取決于熔焊金屬、焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要取決于熔焊金屬、焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)是焊接削弱而降低設(shè)計(jì)許用

29、應(yīng)力的系數(shù)。是焊接削弱而降低設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的系數(shù)。焊接接頭系數(shù)的大小決定于焊接接頭系數(shù)的大小決定于焊接接頭的型式和無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度焊接接頭的型式和無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比率。比率。表表4-3 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值，反焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。映容器強(qiáng)度受削弱的程度。6、許用應(yīng)力、許用應(yīng)力 許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的許用強(qiáng)度，許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的許用強(qiáng)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(jì)系數(shù)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(jì)系數(shù)( (安全系數(shù)安全系數(shù)) ) 之比。之比。 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)s(或或0.2)、抗拉強(qiáng)度、

30、抗拉強(qiáng)度b、持久強(qiáng)度、持久強(qiáng)度D、蠕變極限、蠕變極限n等等根據(jù)失效類型確定極限值。根據(jù)失效類型確定極限值。 材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值用不同的方式表示：材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值用不同的方式表示： nt0極限應(yīng)力的選取與結(jié)構(gòu)的使極限應(yīng)力的選取與結(jié)構(gòu)的使用條件和失效準(zhǔn)則有關(guān)用條件和失效準(zhǔn)則有關(guān)常溫容器常溫容器 中溫容器中溫容器 高溫容器高溫容器 =minbbn,ssn2 . 0 t=minsttsbtbnn2 . 0, t=minDtDntnsttsnnn,2 . 0 安全系數(shù)安全系數(shù)主要是保證受壓元件有足夠的安全儲(chǔ)備量，其大小與主要是保證受壓元件有足夠的安全儲(chǔ)備量，其大小與應(yīng)力計(jì)算的應(yīng)力計(jì)算的精確

31、性、材料性能的均勻性、載荷的確切程度、制造工藝和使用精確性、材料性能的均勻性、載荷的確切程度、制造工藝和使用管理的先進(jìn)性以及檢驗(yàn)水平管理的先進(jìn)性以及檢驗(yàn)水平等因素有著密切關(guān)系。等因素有著密切關(guān)系。 安全系數(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展變化的參數(shù)。安全系數(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展變化的參數(shù)。隨著科技發(fā)展，安全系數(shù)將逐漸變小。隨著科技發(fā)展，安全系數(shù)將逐漸變小。 對(duì)鋼材常規(guī)設(shè)計(jì)，抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)由對(duì)鋼材常規(guī)設(shè)計(jì)，抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)由3.03.0調(diào)整為調(diào)整為2.72.7、屈服強(qiáng)度的安全、屈服強(qiáng)度的安全系數(shù)由系數(shù)由1.61.6調(diào)整為調(diào)整為1.51.5。對(duì)鋁、銅、鈦、鎳及其合金的沒(méi)有改變。對(duì)鋁、銅、鈦、鎳及其合金的沒(méi)有改變。

32、分析設(shè)計(jì)，抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)由分析設(shè)計(jì)，抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)由2.62.6調(diào)整為調(diào)整為2.42.4、屈服強(qiáng)度的安全系數(shù)屈服強(qiáng)度的安全系數(shù)1.51.5不變。不變。 設(shè)計(jì)使用壽命pppabc 討論：受討論：受周向周向均勻外壓均勻外壓薄壁薄壁回轉(zhuǎn)殼體的回轉(zhuǎn)殼體的彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)問(wèn)題問(wèn)題臨界壓力臨界壓力失穩(wěn)現(xiàn)象失穩(wěn)現(xiàn)象外載荷達(dá)到某一臨界值，發(fā)生徑向撓曲，并外載荷達(dá)到某一臨界值，發(fā)生徑向撓曲，并迅速增加，沿周向出現(xiàn)迅速增加，沿周向出現(xiàn)壓扁或波紋壓扁或波紋。殼體失穩(wěn)時(shí)所承受的相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，殼體失穩(wěn)時(shí)所承受的相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，用用Pcr表示。表示。（四）外壓圓筒設(shè)計(jì)（四）外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒分

33、成三類：外壓圓筒分成三類：長(zhǎng)圓筒長(zhǎng)圓筒兩端的邊界影響可以忽略，壓癟時(shí)波數(shù)兩端的邊界影響可以忽略，壓癟時(shí)波數(shù) n=2 ，臨，臨界壓力界壓力Pcr僅與僅與t / Do有關(guān)，而與有關(guān)，而與L/Do無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。短圓筒短圓筒兩端的邊界影響顯著，壓癟時(shí)波數(shù)為兩端的邊界影響顯著，壓癟時(shí)波數(shù)為 n2 的正整的正整數(shù)，數(shù)， Pcr不僅與不僅與t / Do有關(guān)，而且與有關(guān)，而且與L/Do有關(guān)。有關(guān)。剛性圓筒剛性圓筒這種殼體的這種殼體的L/Do較小，而較小，而t / Do較大，故剛性較好。較大，故剛性較好。其破壞原因是由于器壁內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)了材料屈服其破壞原因是由于器壁內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)了材料屈服極限所致。計(jì)算時(shí)，只要滿足

34、強(qiáng)度要求即可。極限所致。計(jì)算時(shí)，只要滿足強(qiáng)度要求即可。長(zhǎng)長(zhǎng)圓筒臨界壓力：圓筒臨界壓力：32 . 2ocrDtEptDLDEtpOOcr259. 2短短圓筒臨界壓力：圓筒臨界壓力：臨界長(zhǎng)度臨界長(zhǎng)度Lcr ：tDDLoocr17. 1(四四)、外壓圓筒設(shè)計(jì)、外壓圓筒設(shè)計(jì)1、外壓圓筒用公式計(jì)算的步驟外壓圓筒用公式計(jì)算的步驟(解析法解析法)： 假設(shè)筒體的名義厚度，計(jì)算有效厚度，求出臨界長(zhǎng)度；假設(shè)筒體的名義厚度，計(jì)算有效厚度，求出臨界長(zhǎng)度； 判斷短或長(zhǎng)圓筒，根據(jù)類型，選擇公式求取臨界壓力，判斷短或長(zhǎng)圓筒，根據(jù)類型，選擇公式求取臨界壓力， 選取合適的穩(wěn)定性安全系數(shù)選取合適的穩(wěn)定性安全系數(shù)m m，計(jì)算許用外

35、壓，比較設(shè)計(jì)計(jì)算許用外壓，比較設(shè)計(jì)壓力和許用外壓的大小。若設(shè)計(jì)外壓小于且比較接近許用外壓，壓力和許用外壓的大小。若設(shè)計(jì)外壓小于且比較接近許用外壓，則可以。否則重算。則可以。否則重算。驗(yàn)算臨界應(yīng)力，校核是否彈性失穩(wěn)。驗(yàn)算臨界應(yīng)力，校核是否彈性失穩(wěn)。若此式成立，屬?gòu)椥允Х€(wěn)，前面計(jì)算正確；否則改用圖算法若此式成立，屬?gòu)椥允Х€(wěn)，前面計(jì)算正確；否則改用圖算法22eecrcrmpDDpE在塑性狀態(tài)下是變量，采用公式在塑性狀態(tài)下是變量，采用公式2、圖算法的原理、圖算法的原理 ：假設(shè)：僅受徑向均勻外壓，而不受軸向外壓假設(shè)：僅受徑向均勻外壓，而不受軸向外壓tecrtcrEDpE2)(0 圓筒受外壓時(shí)，其臨界壓力

36、的計(jì)算公式為：圓筒受外壓時(shí)，其臨界壓力的計(jì)算公式為： 在臨界壓力作用下，筒壁產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力在臨界壓力作用下，筒壁產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力302 . 2 DEpetcr 5 . 200/59. 2DLDEpetcr (4-1) (4-2) a、幾何參數(shù)計(jì)算圖：、幾何參數(shù)計(jì)算圖：L/DoDo/eA 關(guān)系曲線關(guān)系曲線ecrcrDp 20 失穩(wěn)時(shí)，周向應(yīng)變僅與筒體失穩(wěn)時(shí)，周向應(yīng)變僅與筒體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)L/Do、Do /e 有關(guān)。有關(guān)。)(00DLDfe，令令A(yù)cr20030)(1.12)()(2.2DEDDEeteet 05.10005.20)(3.12)()(59.2DLDEDLDDEeteet 長(zhǎng)

37、圓筒長(zhǎng)圓筒短圓筒短圓筒令令 A= ， 以以A作為橫坐標(biāo)，作為橫坐標(biāo)，L/Do作為縱坐標(biāo)，作為縱坐標(biāo)， Do/e作為作為參量參量繪成曲線；見圖繪成曲線；見圖4-8),(00DLDfe L/Do Do/e與縱坐標(biāo)平行的，表示與縱坐標(biāo)平行的，表示長(zhǎng)圓筒，失穩(wěn)時(shí)長(zhǎng)圓筒，失穩(wěn)時(shí)cr與與L/Do無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)斜平行線簇，表示短圓斜平行線簇，表示短圓筒，失穩(wěn)時(shí)筒，失穩(wěn)時(shí)cr與與L/Do和和Do /e 都有關(guān)。都有關(guān)。Acr適用于任適用于任何材料何材料 圖圖4-8 外壓或軸向受壓圓筒和管子外壓或軸向受壓圓筒和管子幾何參數(shù)計(jì)算圖幾何參數(shù)計(jì)算圖（用于所有材料）（用于所有材料）已知已知 L/Do，Do/e查查幾何算圖幾何

38、算圖周向應(yīng)變周向應(yīng)變A（橫坐標(biāo)）（橫坐標(biāo)）找出找出APcr 的關(guān)系（類似于的關(guān)系（類似于crcr）判定筒體在操作外壓力下是否安全判定筒體在操作外壓力下是否安全（圖（圖4-8）厚度計(jì)算圖（不同材料）：厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線關(guān)系曲線 厚度計(jì)算圖（不同材料）：厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線關(guān)系曲線 eocrEDpmA2 creoEmDp202 ()tepEmD0 ep DB令0DBpe由于由于 ttEEmB322 若以若以 為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，B為縱坐標(biāo)，將為縱坐標(biāo)，將B與與 (即圖中即圖中A)關(guān)系用曲線表示關(guān)系用曲線表示出來(lái)，就得到了如下所示的曲線。出來(lái)，就得到了如下所示的曲線

39、。利用這組曲線可以方便而迅速地利用這組曲線可以方便而迅速地從從 找到與之相對(duì)應(yīng)的系數(shù)找到與之相對(duì)應(yīng)的系數(shù)B，并，并進(jìn)而用進(jìn)而用(43)式求出式求出p。AB圖圖4-9 外壓圓筒的許用應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系外壓圓筒的許用應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系厚度計(jì)算圖（不同材料）：厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線關(guān)系曲線 可得可得BA關(guān)系曲線，稱為厚度計(jì)算圖關(guān)系曲線，稱為厚度計(jì)算圖此時(shí)將此時(shí)將A關(guān)系曲線縱坐標(biāo)乘關(guān)系曲線縱坐標(biāo)乘2/3通過(guò)這個(gè)曲線圖，當(dāng)知道通過(guò)這個(gè)曲線圖，當(dāng)知道A后后，就，就可以求出可以求出B，進(jìn)，進(jìn)而求出許用外壓。而求出許用外壓。 A關(guān)系曲線已知，關(guān)系曲線已知， A即即 關(guān)系曲線已知，關(guān)系曲線已知，由于由

40、于 ttEEmB322 =ttEEA彈性范圍內(nèi)，鋼的彈性模量為常數(shù)，塑性應(yīng)變時(shí)候，彈性范圍內(nèi)，鋼的彈性模量為常數(shù)，塑性應(yīng)變時(shí)候， E 仍然仍然成立，只是此時(shí)成立，只是此時(shí)E是變量，所以用圖表示。是變量，所以用圖表示。圖圖4-12 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖（外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖（0Cr18Ni9）圖圖4-11 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖（外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖（16MnR、15CrMo）同一種材料在不同溫度下有不同的拉伸性能曲線，又稱材料溫度曲線同一種材料在不同溫度下有不同的拉伸性能曲線，又稱材料溫度曲線 不同的材料有不同的厚度計(jì)算圖不同的材料有不同的厚度計(jì)算圖圖圖4

41、-13圖算法求解過(guò)程圖算法求解過(guò)程幾何參數(shù)圖幾何參數(shù)圖厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖3、工程計(jì)算方法、工程計(jì)算方法 200eD厚壁圓筒厚壁圓筒,破壞方式：破壞方式：強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)破壞強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)破壞 200eD薄壁圓筒薄壁圓筒,破壞方式出破壞方式出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)失穩(wěn)破壞 1）對(duì)于）對(duì)于 的薄壁圓筒的薄壁圓筒 200eD假設(shè)名義厚度假設(shè)名義厚度n，令令e=n-C，求出求出 eDDL00及以值由以值由138頁(yè)圖頁(yè)圖4-6查取查取A值，若值，若L L/ /D Do o值大值大于于50，則用，則用L L/ /D Do o =50查取查取A值；值； 此時(shí)此時(shí)A已經(jīng)與已經(jīng)與L L/ /D Do o無(wú)關(guān)，周邊支撐無(wú)關(guān)

42、，周邊支撐不會(huì)影響它的大小不會(huì)影響它的大小 eoDAEp32由材料選由材料選厚度計(jì)算圖（圖厚度計(jì)算圖（圖4-7圖圖4-9）溫度對(duì)應(yīng)的溫度對(duì)應(yīng)的E線在線在圖上沒(méi)有時(shí)，插值圖上沒(méi)有時(shí)，插值32AEB 系系 數(shù)數(shù) A設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度根根據(jù)據(jù)B與厚度圖與厚度圖無(wú)無(wú)交點(diǎn)交點(diǎn)A在材料線左方在材料線左方 eoDBp與厚度圖與厚度圖有有交點(diǎn)交點(diǎn)圖圖4-13圖算法求解過(guò)程圖算法求解過(guò)程幾何參數(shù)圖幾何參數(shù)圖厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖d. pcp且較接近且較接近假設(shè)的名義厚度假設(shè)的名義厚度n合理合理pcp假設(shè)假設(shè)n不合理不合理重設(shè)重設(shè)n，直到滿足直到滿足2）對(duì)于）對(duì)于 的厚壁圓筒的厚壁圓筒2040eDBDpe0625.

43、025. 20eeDDp000112ttst2 . 0000009 . 09 . 0 2min或，應(yīng)力，滿足強(qiáng)度滿足強(qiáng)度滿足穩(wěn)定性滿足穩(wěn)定性取小取小求取求取B值的計(jì)算步驟同值的計(jì)算步驟同Do/e20的薄壁筒體；的薄壁筒體；防止圓筒體的失穩(wěn)和強(qiáng)度失效，厚壁筒體的許用外防止圓筒體的失穩(wěn)和強(qiáng)度失效，厚壁筒體的許用外壓力必須取上面兩式中的壓力必須取上面兩式中的較小值較小值。3）對(duì)于）對(duì)于 的厚壁圓筒的厚壁圓筒40eD20)(1 . 1eDABDpe0625. 025. 20eeDDp000112ttst2 . 0000009 . 09 . 0 2min或，應(yīng)力，滿足強(qiáng)度滿足強(qiáng)度滿足穩(wěn)定性滿足穩(wěn)定性根據(jù)

44、圓筒材料選用相應(yīng)的壁厚根據(jù)圓筒材料選用相應(yīng)的壁厚計(jì)算圖，由計(jì)算圖，由A A值查取值查取B值。值。若所得若所得A值落在設(shè)計(jì)溫度下材料值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則用下式計(jì)算線的左方，則用下式計(jì)算B B： 32AEB 取小取小解題思路小結(jié)解題思路小結(jié)設(shè)設(shè)n，由，由L/Do、Do/e幾何算圖幾何算圖ABPcr厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖cr與曲線相交、不相交與曲線相交、不相交n是否合理是否合理4、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 定義與內(nèi)壓容器相同，取值方法不同。定義與內(nèi)壓容器相同，取值方法不同。外壓容器設(shè)計(jì)外壓容器設(shè)計(jì)壓力：考慮正壓力：考慮正常工作情況下常工作情況下可能出現(xiàn)的最可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差；大內(nèi)

45、外壓力差；真空容器設(shè)計(jì)壓力：真空容器設(shè)計(jì)壓力：按承受外壓考慮，當(dāng)按承受外壓考慮，當(dāng)裝有安全控制裝置時(shí)裝有安全控制裝置時(shí)（如真空泄放閥），（如真空泄放閥），設(shè)計(jì)壓力取設(shè)計(jì)壓力取1.25倍最倍最大內(nèi)外壓力差或大內(nèi)外壓力差或0.1 MPa兩者中的較小值；兩者中的較小值；當(dāng)無(wú)安全控制裝置時(shí)，當(dāng)無(wú)安全控制裝置時(shí)，取取0.1MPa。帶夾套容器帶夾套容器:考慮可能出現(xiàn)考慮可能出現(xiàn)最大壓差的危最大壓差的危險(xiǎn)工況，如內(nèi)險(xiǎn)工況，如內(nèi)壓容器突然泄壓容器突然泄壓而夾套內(nèi)仍壓而夾套內(nèi)仍有壓力時(shí)所產(chǎn)有壓力時(shí)所產(chǎn)生的最大壓差。生的最大壓差。2）穩(wěn)定性安全系數(shù)）穩(wěn)定性安全系數(shù) 考慮穩(wěn)定性安全系數(shù)主要是為了考慮考慮穩(wěn)定性安全系

46、數(shù)主要是為了考慮容器的幾何容器的幾何形狀和尺寸的偏差、材料的不均勻性和各種原始形狀和尺寸的偏差、材料的不均勻性和各種原始缺陷缺陷等等。等等。 對(duì)圓筒，對(duì)圓筒，m=3，對(duì)球殼，對(duì)球殼，m=14.52。特殊要求：形狀偏差（取特殊要求：形狀偏差（取m m3 3的同時(shí)）如的同時(shí)）如GB150GB150規(guī)定，受規(guī)定，受外壓及真空的圓筒體在同一斷面一定弦長(zhǎng)范圍內(nèi)，實(shí)際外壓及真空的圓筒體在同一斷面一定弦長(zhǎng)范圍內(nèi)，實(shí)際形狀與真正圓形之間的正負(fù)偏差不得超過(guò)一定值，具體形狀與真正圓形之間的正負(fù)偏差不得超過(guò)一定值，具體規(guī)定可參見文獻(xiàn)規(guī)定可參見文獻(xiàn)GB150- 98GB150- 98。3）外壓計(jì)算長(zhǎng)度外壓計(jì)算長(zhǎng)度 計(jì)

47、算長(zhǎng)度是指圓筒外部或內(nèi)部?jī)上噜弰傂詷?gòu)件間的最計(jì)算長(zhǎng)度是指圓筒外部或內(nèi)部?jī)上噜弰傂詷?gòu)件間的最大距離。端蓋、容器法蘭和加強(qiáng)圈等均是剛性構(gòu)件。大距離。端蓋、容器法蘭和加強(qiáng)圈等均是剛性構(gòu)件。 1、橢圓形封頭、橢圓形封頭和碟形封頭和碟形封頭2、無(wú)折邊錐殼、無(wú)折邊錐殼3、帶折邊錐殼、帶折邊錐殼4、對(duì)于帶夾套、對(duì)于帶夾套5、有加強(qiáng)圈、有加強(qiáng)圈(或或可作為加強(qiáng)的構(gòu)可作為加強(qiáng)的構(gòu)件件)5 5、加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算、加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 要提高圓筒的臨界壓力，有以下幾種方法：一是要提高圓筒的臨界壓力，有以下幾種方法：一是增加筒體的厚度，二是減少筒體的直徑，三是減增加筒體的厚度，二是減少筒體的直徑，三是減少筒體的計(jì)算長(zhǎng)度。

48、厚度增加，增加成本，筒體少筒體的計(jì)算長(zhǎng)度。厚度增加，增加成本，筒體直徑一般也是由工藝條件規(guī)定的。所以最好的方直徑一般也是由工藝條件規(guī)定的。所以最好的方法是減少筒體的計(jì)算長(zhǎng)度。法是減少筒體的計(jì)算長(zhǎng)度。 加強(qiáng)圈的作用：將長(zhǎng)圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有加強(qiáng)圈的作用：將長(zhǎng)圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有效地減小圓筒厚度，提高圓筒穩(wěn)定性。效地減小圓筒厚度，提高圓筒穩(wěn)定性。(1) 加強(qiáng)圈的間距：加強(qiáng)圈的間距：30)(2 . 2DtEpcr長(zhǎng)圓筒長(zhǎng)圓筒改變長(zhǎng)度對(duì)長(zhǎng)圓筒改變長(zhǎng)度對(duì)長(zhǎng)圓筒的臨界壓力不產(chǎn)生作用的臨界壓力不產(chǎn)生作用所以必須使其屬于短圓筒。所以必須使其屬于短圓筒。5 . 200max)(59. 2ecDmpEDL

49、由短圓筒臨界公式由短圓筒臨界公式加強(qiáng)圈截面尺寸的確定加強(qiáng)圈截面尺寸的確定方法思路方法思路目目 的的增強(qiáng)筒壁截面的抗彎曲能力增強(qiáng)筒壁截面的抗彎曲能力通過(guò)增加截面慣性矩通過(guò)增加截面慣性矩 I 來(lái)提高筒壁截面的抗來(lái)提高筒壁截面的抗彎曲能力，滿足彎曲能力，滿足 Is大于并接近大于并接近II保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩Is加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有的組合慣性矩加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有的組合慣性矩0esssspcr圖圖4-15 每個(gè)加強(qiáng)圈所承受的載荷每個(gè)加強(qiáng)圈所承受的載荷A、保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩、保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩I：A9 .10)L/A(LDIsses2oLs從加強(qiáng)圈中心線到相臨兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離之從加強(qiáng)圈中心線到相臨兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離之和的一半；若與凸型封頭相鄰，在長(zhǎng)度中還應(yīng)計(jì)入封頭和的一半；若與凸型封頭相鄰，在長(zhǎng)度中還應(yīng)計(jì)入封頭曲面深度的曲面深度的 1/3，mmAs單個(gè)加強(qiáng)圈的截面積，單個(gè)加強(qiáng)圈的截面積，mm2，手冊(cè)查得，手冊(cè)查得A系數(shù)，按下述方法求得系數(shù)，按下述方法求得根