第八章內(nèi)壓容器

1、 第八章 內(nèi)壓容器化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)鹽城工學(xué)院鹽城工學(xué)院2013.3第八章第八章 內(nèi)壓容器內(nèi)壓容器 第八章 內(nèi)壓容器第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第三節(jié)第三節(jié) 筒體的設(shè)計(jì)計(jì)算筒體的設(shè)計(jì)計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算第五節(jié)第五節(jié) 在用壓力容器的強(qiáng)度校核在用壓力容器的強(qiáng)度校核第八章第八章 內(nèi)壓容器內(nèi)壓容器 第八章 內(nèi)壓容器一、壓力容器的主要一、壓力容器的主要受壓元件受壓元件 筒體、封頭、設(shè)備法蘭、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板、人孔蓋、筒體、封頭、設(shè)備法蘭、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、人孔法蘭、人孔接管、 M30 M30以上的設(shè)備主螺栓、以上

2、的設(shè)備主螺栓、直徑大于直徑大于250250的接管、換熱管和管板、膨脹節(jié)。的接管、換熱管和管板、膨脹節(jié)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第八章 內(nèi)壓容器工程中壓力容器工程中壓力容器 第八章 內(nèi)壓容器實(shí)驗(yàn)中壓力容器實(shí)驗(yàn)中壓力容器 第八章 內(nèi)壓容器壓力容器的安全壓力容器的安全 第八章 內(nèi)壓容器壓力容器的安全壓力容器的安全 第八章 內(nèi)壓容器1 1、新容器的設(shè)計(jì)、新容器的設(shè)計(jì)2 2、在用容器的校核、在用容器的校核二、壓力容器強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容 第八章 內(nèi)壓容器1、韌性斷裂韌性斷裂三、壓力容器失效形式（1 1）定義定義：載荷作用下應(yīng)力達(dá)到或接近：載荷作用下應(yīng)力達(dá)到或接近 材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂。材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生

3、的斷裂。（2 2）特點(diǎn)特點(diǎn)：斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，：斷裂前發(fā)生較大的塑性變形， 容器明顯鼓脹，斷口處厚度容器明顯鼓脹，斷口處厚度 減薄，斷裂時(shí)幾乎不形成碎片。減薄，斷裂時(shí)幾乎不形成碎片。（3 3）失效原因失效原因： 容器厚度不夠。容器厚度不夠。 壓力過(guò)大。壓力過(guò)大。 第八章 內(nèi)壓容器（2 2）特點(diǎn)特點(diǎn)： 斷口平齊，與最大主應(yīng)力方向垂直。斷口平齊，與最大主應(yīng)力方向垂直。 裂成碎片飛出，引起嚴(yán)重后果。裂成碎片飛出，引起嚴(yán)重后果。 沒(méi)有明顯塑性變形，斷裂時(shí)應(yīng)力很低，安全閥、沒(méi)有明顯塑性變形，斷裂時(shí)應(yīng)力很低，安全閥、 爆破膜等安全附件不起作用，斷裂具有突發(fā)性。爆破膜等安全附件不起作用，斷裂具有突發(fā)

4、性。（1）定義定義：器壁中的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷裂。：器壁中的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生的斷裂。（3）失效原因失效原因： 材料的脆性。材料的脆性。 材料中的裂紋、未焊透、材料中的裂紋、未焊透、 夾渣等缺陷。夾渣等缺陷。2 2、脆性斷裂脆性斷裂 第八章 內(nèi)壓容器 交變載荷。交變載荷。 疲勞裂紋。疲勞裂紋。（1）定義定義：交變載荷作用下裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致容器的斷裂。：交變載荷作用下裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致容器的斷裂。 斷口有貝紋狀的疲勞裂紋。斷口有貝紋狀的疲勞裂紋。 斷裂應(yīng)力較低，斷裂前無(wú)明顯塑性變形。斷裂應(yīng)力較低，斷裂前無(wú)明顯塑性變形。 如果材料韌性較好，通過(guò)合理設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)如果材料韌性較好，通過(guò)合理

5、設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn) “未未 爆先漏爆先漏”。3 3、疲勞斷裂疲勞斷裂（2 2）特點(diǎn)特點(diǎn)：（3 3）失效原因失效原因： 第八章 內(nèi)壓容器返回（2）特點(diǎn)特點(diǎn)： 在恒定載荷和低應(yīng)力（應(yīng)力低于屈服點(diǎn)）下也會(huì)在恒定載荷和低應(yīng)力（應(yīng)力低于屈服點(diǎn)）下也會(huì) 發(fā)生蠕變斷裂。發(fā)生蠕變斷裂。 斷裂前由于蠕變變形而導(dǎo)致蠕變損傷，產(chǎn)生蠕變脆化。斷裂前由于蠕變變形而導(dǎo)致蠕變損傷，產(chǎn)生蠕變脆化。 斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，具有韌性斷裂的特征；斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，具有韌性斷裂的特征； 斷裂時(shí)又具有脆性斷裂的特征。斷裂時(shí)又具有脆性斷裂的特征。（1）定義定義：長(zhǎng)時(shí)間在高溫下受載，蠕變變形增長(zhǎng)，容器：長(zhǎng)時(shí)間在高溫下受載，蠕變變形增長(zhǎng)

6、，容器發(fā)生鼓脹發(fā)生鼓脹 變形，厚度明顯減薄，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂。變形，厚度明顯減薄，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂。（3）失效原因失效原因：高溫蠕變：高溫蠕變4 4、蠕變斷裂蠕變斷裂 第八章 內(nèi)壓容器（2）特點(diǎn)特點(diǎn)： 對(duì)于全面腐蝕和局部腐蝕，容器斷裂前發(fā)生明顯的對(duì)于全面腐蝕和局部腐蝕，容器斷裂前發(fā)生明顯的 塑性變形，具有韌性斷裂的特征。塑性變形，具有韌性斷裂的特征。 對(duì)于晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，斷裂前無(wú)明顯塑性變形，對(duì)于晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，斷裂前無(wú)明顯塑性變形， 具有脆性斷裂的特征。具有脆性斷裂的特征。返回（1）定義定義：受到介質(zhì)腐蝕（全面腐蝕或局部腐蝕），整體厚度：受到介質(zhì)腐蝕（全面腐蝕或局部腐蝕），整

7、體厚度 減薄或局部凹坑、裂紋等，從而造成容器的斷裂。減薄或局部凹坑、裂紋等，從而造成容器的斷裂。（3）失效原因失效原因：介質(zhì)腐蝕：介質(zhì)腐蝕5 5、腐蝕斷裂腐蝕斷裂 第八章 內(nèi)壓容器確定設(shè)計(jì)依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定設(shè)計(jì)依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始開(kāi)始選擇材料選擇材料確定容器類(lèi)別確定容器類(lèi)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)壓力試驗(yàn)核算壓力試驗(yàn)核算繪制施工圖繪制施工圖校核校核審核審核結(jié)束結(jié)束合格合格合格合格不合格不合格不合格不合格批準(zhǔn)批準(zhǔn)四、四、壓力容器設(shè)計(jì)基本壓力容器設(shè)計(jì)基本程序程序 第八章 內(nèi)壓容器 1 1、強(qiáng)度強(qiáng)度不發(fā)生破壞不發(fā)生破壞 如焊縫開(kāi)裂，筒體爆破，螺栓拉斷等。如焊縫開(kāi)裂，筒體爆破

8、，螺栓拉斷等。 2 2、剛度剛度不發(fā)生過(guò)大變形不發(fā)生過(guò)大變形 如塔體傾斜，塔盤(pán)下凹等。如塔體傾斜，塔盤(pán)下凹等。 3 3、穩(wěn)定性穩(wěn)定性不發(fā)生癟塌或褶皺不發(fā)生癟塌或褶皺 如臥式容器支座之間的筒體發(fā)生癟塌，如臥式容器支座之間的筒體發(fā)生癟塌， 塔體支座在起吊時(shí)發(fā)生癟塌等。塔體支座在起吊時(shí)發(fā)生癟塌等。五、 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求 第八章 內(nèi)壓容器4 4、耐久性耐久性保證使用壽命。一般壽命為保證使用壽命。一般壽命為10101515年年， 取決于腐蝕情況、疲勞、蠕變或振動(dòng)。取決于腐蝕情況、疲勞、蠕變或振動(dòng)。5 5、密封性密封性包括內(nèi)漏和外漏。包括內(nèi)漏和外漏。6 6、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)7 7、方便制造、操作與檢

9、修，便于運(yùn)輸方便制造、操作與檢修，便于運(yùn)輸8 8、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理 第八章 內(nèi)壓容器第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)的確定一、一、 容器直徑容器直徑 1 1、公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑 鋼板卷焊鋼板卷焊內(nèi)徑內(nèi)徑 無(wú)縫鋼管無(wú)縫鋼管外徑外徑 封頭的公稱(chēng)直徑與筒體一致。封頭的公稱(chēng)直徑與筒體一致。 第八章 內(nèi)壓容器2 2、鋼板卷焊鋼板卷焊壓力容器的壓力容器的公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑/mm/mm300350400450500550600650700800900100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400260028003000

10、3200340036003800400042004400450046004800500052005400560058006000 第八章 內(nèi)壓容器3 3、無(wú)縫鋼管制作筒體公稱(chēng)直徑、無(wú)縫鋼管制作筒體公稱(chēng)直徑/mm/mm159159219219273273325325377377426426設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑，調(diào)整為符合規(guī)定的公稱(chēng)直徑。 第八章 內(nèi)壓容器二、設(shè)計(jì)壓力和計(jì)算壓力二、設(shè)計(jì)壓力和計(jì)算壓力（1 1）最大工作壓力最大工作壓力P Pw w：正常操作容器頂部正常操作容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力可能出現(xiàn)的最高壓力。（2 2）設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力P P：設(shè)定的容器頂部的最高壓力設(shè)定的容

11、器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫 度一起作為度一起作為設(shè)計(jì)載荷設(shè)計(jì)載荷條件條件。（3 3）計(jì)算壓力計(jì)算壓力P Pc c：在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下用于確定容器殼體厚度的：在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下用于確定容器殼體厚度的 壓力壓力。1 1、 概述概述 第八章 內(nèi)壓容器 計(jì)算壓力計(jì)算壓力p pc c在在采用公式計(jì)算時(shí)采用公式計(jì)算時(shí)才才使用使用而而設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p p需要需要查標(biāo)查標(biāo)準(zhǔn)件通過(guò)壓力試驗(yàn)和對(duì)容器的監(jiān)察管理得知。準(zhǔn)件通過(guò)壓力試驗(yàn)和對(duì)容器的監(jiān)察管理得知。2 2、設(shè)計(jì)壓力和計(jì)算壓力區(qū)別設(shè)計(jì)壓力和計(jì)算壓力區(qū)別3 3、設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力p p的規(guī)定的規(guī)定（1）單個(gè)容器不裝安全泄放裝置（1.011.

12、 1）Pw最大工作壓力最大工作壓力 第八章 內(nèi)壓容器最大工作壓力最大工作壓力 Pw(MPa)Pw(MPa) 安全閥開(kāi)啟壓力安全閥開(kāi)啟壓力 Pk(MPa) Pk(MPa) 1.0 丙烷丙烷5050飽和蒸汽壓力飽和蒸汽壓力等于丙烯等于丙烯5050飽飽和蒸汽壓力和蒸汽壓力可能達(dá)到最高工作溫度下可能達(dá)到最高工作溫度下丙烯的飽和蒸汽壓力丙烯的飽和蒸汽壓力 第八章 內(nèi)壓容器三、設(shè)計(jì)溫度三、設(shè)計(jì)溫度 1、定義定義： 正常操作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓正常操作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓 元件金屬的溫度。元件金屬的溫度。2 2、確定原則確定原則： 不得低于容器工作時(shí)器壁金屬可能達(dá)到的最高

13、溫度不得低于容器工作時(shí)器壁金屬可能達(dá)到的最高溫度; ; 00以下時(shí)不得高于器壁金屬可能達(dá)到的最低溫度。以下時(shí)不得高于器壁金屬可能達(dá)到的最低溫度。 第八章 內(nèi)壓容器（1 1）蒸汽直接加熱蒸汽直接加熱取介質(zhì)可能達(dá)到的最高溫度。取介質(zhì)可能達(dá)到的最高溫度。（2 2）被熱載體（或冷載體）間接加熱被熱載體（或冷載體）間接加熱取熱載體的最高取熱載體的最高 工作溫度或冷載體的（工作溫度或冷載體的（ 低于低于0 0 的）最低工作溫度。的）最低工作溫度。（3 3）儲(chǔ)存容器儲(chǔ)存容器取歷年來(lái)月平均最低氣溫的最低值。取歷年來(lái)月平均最低氣溫的最低值。（4 4）間歇操作的設(shè)備間歇操作的設(shè)備取最苛刻卻屬于同一時(shí)刻的設(shè)計(jì)取最苛

14、刻卻屬于同一時(shí)刻的設(shè)計(jì) 溫度和設(shè)計(jì)壓力溫度和設(shè)計(jì)壓力3 3、確定方法確定方法： 第八章 內(nèi)壓容器四、計(jì)算壓力四、計(jì)算壓力P Pc c確定元件厚度確定元件厚度1 1、當(dāng)靜壓小于當(dāng)靜壓小于5 5設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。 計(jì)算壓力計(jì)算壓力= =設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力2 2、當(dāng)靜壓大于當(dāng)靜壓大于5 5設(shè)計(jì)壓力時(shí)設(shè)計(jì)壓力時(shí) 計(jì)算壓力計(jì)算壓力= =設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力+ +液柱靜壓液柱靜壓+ +其他載荷的壓力其他載荷的壓力 第八章 內(nèi)壓容器五、許用應(yīng)力五、許用應(yīng)力常溫常溫容器容器中溫中溫容器容器高溫高溫容器容器 tsbsb=min,nn min,tttsbnDsbDnnnnn min,ttt

15、sbsbnn1 1、確定方法確定方法 第八章 內(nèi)壓容器2 2、安全系數(shù)、安全系數(shù)tstD常溫下最常溫下最低抗拉強(qiáng)低抗拉強(qiáng)度度常溫或?qū)嵆鼗驅(qū)嶋H溫度下際溫度下的屈服點(diǎn)的屈服點(diǎn)設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小萬(wàn)小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)下經(jīng)10萬(wàn)萬(wàn)小時(shí)蠕變小時(shí)蠕變率為率為1%的的蠕變極限蠕變極限nbnsnDnn碳素鋼，低合金鋼，碳素鋼，低合金鋼，鐵素體高合金鋼鐵素體高合金鋼3.01.61.51.251.0奧氏體高合金鋼奧氏體高合金鋼-1.51.51.251.0平均值平均值最小值最小值b強(qiáng)度性能強(qiáng)度性能安全系數(shù)安全系數(shù)材料材料tsbtD鋼材安全系數(shù)鋼材安全系數(shù) 第八章 內(nèi)

16、壓容器3 3、安全系數(shù)主要的影響因素安全系數(shù)主要的影響因素(1)(1)估算的載荷狀態(tài)及其數(shù)值上的偏差估算的載荷狀態(tài)及其數(shù)值上的偏差; ;(2)(2)計(jì)算方法的精確程度計(jì)算方法的精確程度; ;(3)(3)材料性能的穩(wěn)定性、可靠性及其可能存在偏差的大小材料性能的穩(wěn)定性、可靠性及其可能存在偏差的大小; ;(4)(4)制造工藝及其允許的偏差制造工藝及其允許的偏差; ;(5)(5)檢驗(yàn)手段及其嚴(yán)格的程度檢驗(yàn)手段及其嚴(yán)格的程度; ;(6)(6)使用操作的經(jīng)驗(yàn)。使用操作的經(jīng)驗(yàn)。 第八章 內(nèi)壓容器4 4、許用應(yīng)力確定的幾點(diǎn)說(shuō)明、許用應(yīng)力確定的幾點(diǎn)說(shuō)明( (1 1) )注意鋼板厚度；注意鋼板厚度；(2)(2)中

17、間溫度的許用應(yīng)力，用內(nèi)插法確定；中間溫度的許用應(yīng)力，用內(nèi)插法確定；(3)(3)Q235Q235鋼板的要乘質(zhì)量系數(shù)鋼板的要乘質(zhì)量系數(shù)0.90.9；(4)(4)厚度較大（超出附表給定厚度）需查厚度較大（超出附表給定厚度）需查GB150-1998GB150-1998， 并注意一些附加條件。并注意一些附加條件。 第八章 內(nèi)壓容器5 5、焊接接頭系數(shù)、焊接接頭系數(shù)（1 1）定義定義: : 焊接接頭強(qiáng)度焊接接頭強(qiáng)度與與母材強(qiáng)度母材強(qiáng)度之之比值比值。反映由于焊接材料、。反映由于焊接材料、 焊接缺陷和焊接殘余應(yīng)力等因素使焊接缺陷和焊接殘余應(yīng)力等因素使焊接接頭強(qiáng)度被削焊接接頭強(qiáng)度被削 弱的程度弱的程度。 （2

18、2）焊接接頭的焊接接頭的影響因素影響因素: :w組織的不均勻組織的不均勻w應(yīng)力集中應(yīng)力集中w焊接殘余應(yīng)力及變形焊接殘余應(yīng)力及變形w較大的剛性較大的剛性 第八章 內(nèi)壓容器( (3 3) )焊接接頭強(qiáng)度的焊接接頭強(qiáng)度的影響因素影響因素焊接接頭型式焊接接頭型式 ：對(duì)接接頭、：對(duì)接接頭、T T形接頭、十字接頭、搭接接頭、形接頭、十字接頭、搭接接頭、角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對(duì)接接頭、卷邊接頭、鎖角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對(duì)接接頭、卷邊接頭、鎖底對(duì)接接頭等。底對(duì)接接頭等。 焊接工藝焊接工藝對(duì)焊縫檢驗(yàn)的嚴(yán)格程度對(duì)焊縫檢驗(yàn)的嚴(yán)格程度焊接方法焊接方法焊條焊條焊前熱處理等焊前熱處理等 第八章 內(nèi)壓容

19、器焊接接頭的基本類(lèi)型焊接接頭的基本類(lèi)型名稱(chēng)名稱(chēng)名稱(chēng)名稱(chēng)焊縫形式焊縫形式焊縫形式焊縫形式交接接頭交接接頭對(duì)接接頭對(duì)接接頭T型接頭型接頭搭接接頭搭接接頭端接接頭端接接頭斜對(duì)接接頭斜對(duì)接接頭卷邊接頭卷邊接頭封底對(duì)接接頭封底對(duì)接接頭 第八章 內(nèi)壓容器( (4 4) ) 的確定的確定焊縫結(jié)構(gòu)焊縫結(jié)構(gòu)草圖草圖焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)全部無(wú)損全部無(wú)損探傷探傷局部無(wú)損探局部無(wú)損探傷傷不作無(wú)損探不作無(wú)損探傷傷雙面焊或相當(dāng)于雙面雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的雙焊透的對(duì)接焊焊的雙焊透的對(duì)接焊縫縫1.01.00.850.85單面焊的對(duì)接焊縫，單面焊的對(duì)接焊縫，在焊接過(guò)程中沿焊縫在焊接過(guò)程中沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本根部全長(zhǎng)有緊

20、貼基本金屬的墊板金屬的墊板0.90.90.80.8無(wú)法進(jìn)行探傷的環(huán)向無(wú)法進(jìn)行探傷的環(huán)向?qū)雍缚p，無(wú)墊板對(duì)接焊縫，無(wú)墊板-0.60.6焊縫型式焊縫型式對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)的長(zhǎng)度對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)的長(zhǎng)度 第八章 內(nèi)壓容器第三節(jié)第三節(jié) 筒體的設(shè)計(jì)計(jì)算筒體的設(shè)計(jì)計(jì)算 由第三強(qiáng)度理論可知薄膜應(yīng)力的強(qiáng)度條件為：由第三強(qiáng)度理論可知薄膜應(yīng)力的強(qiáng)度條件為： （1 1） 式中：式中： - -制造筒體鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，制造筒體鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， 考慮到焊接接頭的影響，公式（考慮到焊接接頭的影響，公式（1 1）變?yōu)椋┳優(yōu)閠r3trPD23ttrPD23一、設(shè)計(jì)厚度一、設(shè)計(jì)厚度 第八章 內(nèi)壓容器D D

21、為中徑，當(dāng)壁厚沒(méi)有確定時(shí)，則中徑也是待定值，利用為中徑，當(dāng)壁厚沒(méi)有確定時(shí)，則中徑也是待定值，利用D=Di+ D=Di+ , ,則有：則有： 圓筒的計(jì)算厚度圓筒的計(jì)算厚度,mm,mm Pc Pc圓筒的計(jì)算壓力圓筒的計(jì)算壓力, MPa, MPa Di Di圓筒的內(nèi)徑圓筒的內(nèi)徑,mm,mm 鋼板在設(shè)計(jì)溫度鋼板在設(shè)計(jì)溫度t t下的許用應(yīng)力，下的許用應(yīng)力，MPaMPa 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)citcP D=2 -P t（2 2） 第八章 內(nèi)壓容器公式（公式（2 2）一般被簡(jiǎn)化為）一般被簡(jiǎn)化為： (3) 簡(jiǎn)化公式在簡(jiǎn)化公式在大多數(shù)情況下用大多數(shù)情況下用 citP D=2 第八章 內(nèi)壓容器（1 1）腐蝕裕

22、量）腐蝕裕量C C2 2應(yīng)根據(jù)各種鋼材在不同介質(zhì)中的腐蝕速度和應(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)計(jì)壽命確定容器設(shè)計(jì)壽命確定. .（2 2）塔類(lèi)、反應(yīng)器類(lèi)容器設(shè)計(jì)壽命一般按）塔類(lèi)、反應(yīng)器類(lèi)容器設(shè)計(jì)壽命一般按2020年年考慮，換熱器考慮，換熱器 殼體、管箱及一般容器按殼體、管箱及一般容器按1010年考慮。年考慮。二、設(shè)計(jì)厚度二、設(shè)計(jì)厚度d 2dC 第八章 內(nèi)壓容器（3 3）腐蝕速度腐蝕速度0.05mm0.05mma a時(shí)：時(shí)： 碳素鋼和低合金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，（4 4）腐蝕速度腐蝕速度0.05mm

23、0.05mma a時(shí)時(shí): : 單面腐蝕取單面腐蝕取C C2 22mm2mm， 雙面腐蝕取雙面腐蝕取C C2 24mm4mm。（5 5）不銹鋼不銹鋼取取C C2 20 0。 第八章 內(nèi)壓容器三、名義厚度三、名義厚度 鋼板厚度負(fù)偏差鋼板厚度負(fù)偏差( (或鋼管負(fù)偏差或鋼管負(fù)偏差) ) C Cl l3.8 4.04.5 5.56782526303234 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0鋼板厚度鋼板厚度/mm/mm 2 2 2.2 2.2 2.5 2.52.82.83.03.03.23.23.53.5負(fù)偏差負(fù)偏差/mm/mm0.180.18 0.19 0.19 0.2 0.2 0.22 0

24、.22 0.25 0.2536 4042 505260 1.1 1.2 1.31ndC 第八章 內(nèi)壓容器四、有效壁厚四、有效壁厚e12enCC五、最小壁厚五、最小壁厚設(shè)計(jì)壓力較低的容器計(jì)算出來(lái)的厚度很薄，大型容器剛度不足，設(shè)計(jì)壓力較低的容器計(jì)算出來(lái)的厚度很薄，大型容器剛度不足，不滿(mǎn)足運(yùn)輸、安裝限定最小厚度以滿(mǎn)足剛度和穩(wěn)定性要求。不滿(mǎn)足運(yùn)輸、安裝限定最小厚度以滿(mǎn)足剛度和穩(wěn)定性要求。 第八章 內(nèi)壓容器注意注意： （1 1）殼體加工成形后不包括腐蝕裕量最小厚度）殼體加工成形后不包括腐蝕裕量最小厚度min min （2 2）碳素鋼、低合金鋼制容器：）碳素鋼、低合金鋼制容器：min3mmmin3mm （

25、3 3）高合金鋼制容器：）高合金鋼制容器：min2mmmin2mm （4 4）當(dāng)筒體的計(jì)算厚度小于最小厚度，這時(shí)筒體的名義 厚度可以分為兩種不同的情況分別計(jì)算。 min1- Cnmin2=+C + ,() 可以等于零當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)，必須考慮鋼板負(fù)偏差， min1-Cnmin21=+C +C + 第八章 內(nèi)壓容器六、幾種厚度之間的六、幾種厚度之間的相互關(guān)系相互關(guān)系腐蝕裕量腐蝕裕量厚度負(fù)偏差厚度負(fù)偏差計(jì)算厚度計(jì)算厚度厚度圓整值厚度圓整值厚度附加厚度附加值值設(shè)計(jì)厚設(shè)計(jì)厚度值度值有效厚有效厚度值度值名義厚名義厚度值度值 第八章 內(nèi)壓容器七、壓力試驗(yàn)七、壓力試驗(yàn)（1 1）制造加工過(guò)程不完善，導(dǎo)致不）

26、制造加工過(guò)程不完善，導(dǎo)致不 安全，發(fā)生過(guò)大變形或滲漏。安全，發(fā)生過(guò)大變形或滲漏。（2 2）最常用的壓力試驗(yàn)方法是）最常用的壓力試驗(yàn)方法是液壓液壓試驗(yàn)試驗(yàn)。介質(zhì)一般為。介質(zhì)一般為常溫水常溫水。（3 3）試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃）試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。點(diǎn)或沸點(diǎn)。液壓脈沖壓力試驗(yàn)臺(tái)液壓脈沖壓力試驗(yàn)臺(tái)（4）液壓試驗(yàn)時(shí)水溫不能過(guò)低于5， 其它低合金鋼不低于15， 外殼應(yīng)保持干燥。 第八章 內(nèi)壓容器 （5 5）不適合作液壓試驗(yàn)不適合作液壓試驗(yàn)，可用，可用氣壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)代替液壓試驗(yàn)。代替液壓試驗(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； 容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干；

27、容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干； 由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿(mǎn)液體的容器以及容積很大的容器等。由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿(mǎn)液體的容器以及容積很大的容器等。 （6)6)設(shè)備充滿(mǎn)水后，待壁溫大致相等時(shí)，緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)設(shè)備充滿(mǎn)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)壓壓力，穩(wěn)壓30min30min，然后將壓力降低到設(shè)計(jì)壓力，保持，然后將壓力降低到設(shè)計(jì)壓力，保持30min30min 以檢查有無(wú)損壞，有無(wú)宏觀變形，有無(wú)泄漏及微量滲透。以檢查有無(wú)損壞，有無(wú)宏觀變形，有無(wú)泄漏及微量滲透。 (7)(7)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

28、干。內(nèi)表面吹干。 第八章 內(nèi)壓容器例題例題8-8-1 1 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)徑塔。工藝要求為塔體內(nèi)徑D Di=600mmi=600mm；設(shè)計(jì)壓力；設(shè)計(jì)壓力p p2.2MPa2.2MPa；工；工作溫度作溫度t t-3-3-20-20。試選擇塔體材料并確定塔體厚度。試選擇塔體材料并確定塔體厚度。解：由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在解：由于石油氣對(duì)鋼材腐蝕不大，溫度在-20-20以上，承受一定以上，承受一定 的壓力，故選用的壓力，故選用16MnR16MnR。根據(jù)式根據(jù)式 2itpDp式中式中p p2.2MPa2

29、.2MPa；D Di=600mmi=600mm；ss170MPa j=0.8170MPa j=0.8得：得： 第八章 內(nèi)壓容器25.89dcmmC C2 2=1.0 mm =1.0 mm 得：得：215.89 0.6 0.11 7nccmm 2.26004.892 1700.82.2mm 第八章 內(nèi)壓容器第四節(jié)第四節(jié) 封頭的設(shè)計(jì)封頭的設(shè)計(jì)凸形凸形錐形錐形平板平板球型球型橢圓型橢圓型碟型（帶折邊球型）碟型（帶折邊球型）無(wú)折邊球型（球冠型）無(wú)折邊球型（球冠型）帶折邊錐型帶折邊錐型無(wú)折邊錐型無(wú)折邊錐型 薄膜薄膜應(yīng)力應(yīng)力理論理論平板平板彎曲彎曲理論理論凸形凸形錐形錐形平板平板 第八章 內(nèi)壓容器 c4i

30、tp Dp形狀特點(diǎn)：形狀特點(diǎn)：直徑小、厚度?。褐睆叫?、厚度薄： 整體沖壓整體沖壓半球形封頭半球形封頭 tcDiP4 第八章 內(nèi)壓容器二、橢圓形封頭二、橢圓形封頭結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：半橢球和高度為半橢球和高度為h h的短圓筒的短圓筒( (通稱(chēng)直通稱(chēng)直邊邊) ) 第八章 內(nèi)壓容器橢圓形和蝶形封頭的直邊高度橢圓形和蝶形封頭的直邊高度封頭材料封頭材料碳素鋼碳素鋼、普低鋼普低鋼、復(fù)合鋼板復(fù)合鋼板不銹鋼不銹鋼、耐酸鋼、耐酸鋼封頭壁厚封頭壁厚直邊高度直邊高度 第八章 內(nèi)壓容器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚與筒體同標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚與筒體同 c2itp Dp為滿(mǎn)足穩(wěn)定性：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭計(jì)算厚度為滿(mǎn)足穩(wěn)定性：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭計(jì)算厚度不

31、不小于封頭內(nèi)直徑的小于封頭內(nèi)直徑的0.150.15?；蚧?第八章 內(nèi)壓容器三、三、碟形封頭碟形封頭又稱(chēng)帶折邊球形封頭又稱(chēng)帶折邊球形封頭: 球面半徑球面半徑R Ri i、 過(guò)渡圓弧半徑過(guò)渡圓弧半徑r r 高度為高度為h h的直邊的直邊 R Rcici = = (0.9-1.0)D(0.9-1.0)Di ir r = =（0.15-0.17-0.20.15-0.17-0.2）R Rcici 第八章 內(nèi)壓容器 第八章 內(nèi)壓容器 ccMM20.5M20.5ciittp Rp Dpp計(jì)算壁厚滿(mǎn)足：計(jì)算壁厚滿(mǎn)足：不小于封頭內(nèi)直徑的不小于封頭內(nèi)直徑的0.150.30.150.3。 相同受力，碟形封頭壁厚比橢

32、圓形封頭壁厚要大相同受力，碟形封頭壁厚比橢圓形封頭壁厚要大些，且碟形封頭存在應(yīng)力不連續(xù)。些，且碟形封頭存在應(yīng)力不連續(xù)。 第八章 內(nèi)壓容器四、四、球冠形封頭球冠形封頭無(wú)折邊球形封頭無(wú)折邊球形封頭: : 降低凸形封頭高度，將降低凸形封頭高度，將碟形封頭的直邊及過(guò)圓碟形封頭的直邊及過(guò)圓弧部分去掉，只留下球弧部分去掉，只留下球面部分。面部分。 第八章 內(nèi)壓容器 2itQpDp 第八章 內(nèi)壓容器30 a 45 45030300 0 錐殼大端錐殼大端45450 0 a 660 00 0時(shí)，按平蓋計(jì)算。時(shí)，按平蓋計(jì)算。 2itfpDp 第八章 內(nèi)壓容器錐殼大端計(jì)算壁厚系數(shù)錐殼大端計(jì)算壁厚系數(shù)f f值值 第八

33、章 內(nèi)壓容器2 2、錐殼小端錐殼小端n半錐角半錐角a a 45450 0 , ,小端無(wú)折邊小端無(wú)折邊n半錐角半錐角45450 0 a a 60600 0 , ,小端必小端必須加折邊，須加折邊，nDi/Dsi 4 Di/Dsi 4 無(wú)需計(jì)算無(wú)需計(jì)算cos1risDL risDL 第八章 內(nèi)壓容器六、六、平板封頭平板封頭 圓形、橢圓形、長(zhǎng)圓形、矩形和方形等圓形、橢圓形、長(zhǎng)圓形、矩形和方形等 相同相同(R(Rd)d)和受載下，薄板應(yīng)力比薄殼大和受載下，薄板應(yīng)力比薄殼大得多，即得多，即平板封頭比凸形封頭厚得多平板封頭比凸形封頭厚得多。 tccBKpD平蓋系數(shù)平蓋系數(shù)K K查表查表 第八章 內(nèi)壓容器平板

34、封頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，壓力不高直徑較小或高壓容器直徑較小。承壓設(shè)備人孔、手孔以及在操作時(shí)需要用盲板封閉的地方，用平板蓋。各種封頭各種封頭優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)： 第八章 內(nèi)壓容器七、計(jì)算厚度通用公式七、計(jì)算厚度通用公式圓柱形筒體和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，圓柱形筒體和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，K=1K=1；球殼和半球形封頭，球殼和半球形封頭，K=0.5K=0.5；蝶形封頭，蝶形封頭，K=MaK=Ma無(wú)折邊錐形封頭，無(wú)折邊錐形封頭，K=QK=Q折邊錐形封頭，折邊錐形封頭，K=fK=f0 0形狀系數(shù)形狀系數(shù)壁厚計(jì)算壁厚計(jì)算 第八章 內(nèi)壓容器第五節(jié)第五節(jié) 在用壓力容器的校核在用壓力容器的校核 一、校核原則一、校核原則 二、校核思路與公式二、校核思路與公式 第八章 內(nèi)壓容器一、一、校核校核原則原則（1 1）按原設(shè)計(jì)提出的強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度校核；）按原設(shè)計(jì)提出的強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度校核；（2 2）沒(méi)有注明強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，原則上可根據(jù)用途（如石）沒(méi)有注明強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，原則上可根據(jù)用途（如石油、化工、冶金、輕工、制冷等）或類(lèi)型（如球罐、廢熱油、化工、冶金、輕工、制冷等）或類(lèi)型（如球罐、廢熱鍋爐、搪玻璃設(shè)備、換熱器、高壓容器等），按當(dāng)時(shí)的有鍋爐、搪玻璃設(shè)備、換熱器、高壓容器等），按當(dāng)時(shí)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核；關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核；（3 3）進(jìn)口的或按國(guó)外技術(shù)設(shè)計(jì)的，原則上仍按原設(shè)計(jì)規(guī)范）進(jìn)