壓力容器設計人員培訓教材1

1、壓力容器設計人員培訓教材第一章 法規(guī)與標準1-1壓力容器設計必須哪些主要法規(guī)和規(guī)程？2.固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程質(zhì)檢局 2005.GB150鋼制壓力容器6.JB4732鋼制壓力容器-分析設計標準7.JB/T4735鋼制焊接常壓容器8.GB151管殼式換熱器。12 壓力容器設計單位的職責是什么？答：1.應對設計文件的準確性和完整性負責。2.容器的設計文件至少應包括設計計算書和設計圖樣。3.容器設計總圖應蓋有壓力容器設計資格印章。13 GB150-1998鋼制壓力容器的適用和不適用范圍是什么？答：適用范圍：1. 設計壓力不大于35Mpa的鋼制壓力容器。2. 設計溫度范圍根據(jù)鋼材允需的使用溫度

2、確定。不適用范圍：1. 直接火焰加熱的容器。2. 核能裝置中的容器。3. 經(jīng)常搬運的容器。4. 諸如泵、壓縮機、渦輪機或液壓缸等旋轉(zhuǎn)或往復式機械設備中自成整體或作為組成部件的受壓容器。5. 設計壓力低于0.1Mpa的容器。6. 真空度低于0.02Mpa的容器。7. 內(nèi)直徑小于150mm的容器。8. 要求做疲勞分析的容器。9. 已有其它行業(yè)標準管轄的壓力容器，如制冷、制糖、造紙、飲料等行業(yè)中的某些專用壓力容器和搪玻璃容器。14 固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程的適用與不適用范圍是什么？答：使用范圍：（同時具備以下條件）1. 工作壓力大于或者等于0.1Mpa。2. 工作壓力與容積的乘積大于或者等于2

3、.5MPaL3. 盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及最高工作溫度高于等于其標準沸點的液體。不適用范圍：1. 移動式壓力容器、氣瓶、氧艙。2. 鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程適用范圍內(nèi)的余熱鍋爐。3. 非正常運行工作壓力小于0.1MPa的容器（包括在進料或者出料過程中需要瞬時承受壓力大于或者等于0.1MPa的容器）。4. 旋轉(zhuǎn)或者往復運動的的機械設備中自成整體或者作為部件的受壓器室（如泵殼、壓縮機外殼、渦輪機外殼、液壓缸等）。5. 可拆卸墊片式板式熱交換器（包括半焊式板式熱交換器）、空冷式熱交換器、冷卻排管。1-5容規(guī)和GB150-98對壓力容器的范圍如何劃定？答：1. 壓力容器與外部管道或者裝置連接的第一道環(huán)

4、向接頭的坡口面、法蘭連接的第一個法蘭密封面；螺紋連接的第一個螺紋接頭端面；專用連接或管件的第一個密封面。2. 壓力容器開孔部分的承壓蓋及其緊固件。3. 非受壓元件與壓力容器的連接焊縫。111-1介質(zhì)危害性？答：介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄露引起職業(yè)性慢性危害的嚴重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。16何謂易爆介質(zhì)？答:指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介質(zhì)。17介質(zhì)的毒性程度如何劃分？答：參照HG壓力容器中化學介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類：

5、1. 極度危害：0.1mg/m3;2. 高度危害：0.1-1.0 mg/m3;3. 中度危害：1.0-30度時應采用有折邊結(jié)構(gòu)，否則應按應力分析方法進行設計。2 大端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑 r應不小于封頭大端內(nèi)徑Di的10%,且不小于該過渡段厚度的3倍。3 錐殼小端：當錐殼半頂角a45度時可采用無折邊結(jié)構(gòu)；當a45度時應采用折邊結(jié)構(gòu)，否則應按應力分析方法進行設計。4 小端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑 rs應不小于封頭小端內(nèi)徑Dis的5%,且不小于該過渡段厚度的3倍。5 錐殼與圓筒的連接應采用全焊透結(jié)構(gòu)。333 當錐形封頭的錐殼半頂角a60時，應如何計算？當錐殼半頂角a60時，錐形封頭的厚

6、度可按平蓋進行計算。也可以用應力分析（包括有限元）法確定。334 錐形封頭的錐殼，其厚度如何計算？Dc的含義為何？錐殼厚度的計算公式為:式中Dc的含意是：GB150-98允許錐殼同一個半頂角的幾個不同厚度的錐殼段組成，錐殼的直徑是逐段變化的，因此，錐殼段的厚度也是逐段變化的。各錐殼段的厚度均按此式計算，式中Dc分別為各錐殼段大端內(nèi)直徑。335 受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大小端如需補強時，對加強段有何要求？加強段厚度如何計算？有何限制？若需要增加厚度予以加強時，錐殼加強段與圓筒加強段應有相同的厚度。受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大端加強段的厚度按下式計算：式中Q值由GB150-98的圖7-12查取。受內(nèi)壓無折邊

7、錐形封頭小端加強段的厚度按下式計算：式中Q值由GB150-98的圖7-14查取。加強段的限制：在任何情況下，加強段厚度不得小于邊接處錐殼的計算厚度。錐殼加強段的長度，對于大端，應不小于；對于小端，應不小于。圓筒加強段的長度，對于大端，應不小于；對于小端，應不小于。336 受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度，在GB150-98中是如何確定的？受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度的確定，在GB150-98中，是以過渡段與錐殼相連接處的過渡段厚度與錐殼厚度相比較，取其大者。將過渡段視作碟形封頭的過渡區(qū)，因而按碟形封頭計算其厚度。與之相連的錐殼，由于此處的直徑已小于過渡區(qū)前的圓筒直徑，此處直徑可根據(jù)其過渡區(qū)半徑和錐殼半

8、項角值計算得出，而后用錐殼厚度計算式計算。GB150-98中的折邊錐形封頭大端的過注段厚度計算式： = 和過渡區(qū)相接處的錐殼厚度計算式：= 均系按此機理推導得出。其中的系數(shù)K值的f值分別由GB150-98中的表74和表75查取。337 圓形平蓋厚度計算公式化是什么？如何推導而來？圓形平蓋厚度計算公式是基于假定薄的圓形平板受均布載荷，周邊簡支或鋼性固支連接情況下推導而得的。其計算公式為：338 緊縮口封頭作用于縱向截面彎曲應力按什么公式校核？ 作用于縱向截面的彎曲應力是此彎曲應力不得大于緊縮口封頭所用鋼材的施用應力的0.8倍，即 m0.8t這就是GB150-98對緊縮口封頭縱向截面上作用的彎曲應

9、力校核公式。339 GB150-98規(guī)定在什么情況下壓力容器壁上開孔可不另行補強？允許不另行補強需滿足下述條件：1 相鄰兩開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）應不小于兩孔直徑之和的兩倍。2 接管公稱外徑小于或等于89mm。3 不補強接管的外徑和最小壁厚的規(guī)格采用：253.5、323.5、383.5、454、575、655、766896mm。（接管的腐蝕裕量為1mm）以上規(guī)定適用于設計壓力P2.5Mpa的容器。340 壓力容器開孔補強有幾種？采用補強圈結(jié)構(gòu)補強應遵循什么規(guī)定？壓力容器的開孔補強，從設計方法區(qū)分大致下述幾種：1 等面積補強法。2 極限補強法。3 安定性分析。4 其它方法，如試驗應

10、力分析法、采用增量塑性理論方法研究容器開孔及補強等等。從補強結(jié)構(gòu)區(qū)分，其基本結(jié)構(gòu)大致分為兩大類：1 補強圈搭焊結(jié)構(gòu)。2 整體補強結(jié)構(gòu)。當采用補強圈結(jié)構(gòu)補強時，應遵循下列規(guī)定：1 所采用鋼材的標準常溫抗拉強度：b540Mpa.2 殼體名義厚度n38mm。3 補強圈厚度應小于或等于1.5n。341在應用等面積補強時，為什么要限制d/D之比和長圓形孔的長短軸之比？開孔不僅削弱容器壁的強度，而且在開孔附近的局部區(qū)域形成很高的應力集中。較大的局部應力，加上接管有各種載荷所產(chǎn)生的應力、溫度應力，以及容器材質(zhì)和制造缺陷等等因素的綜合作用，往往會造成容器的破壞源。因此，對于開孔的補強首先應研究開孔的受力分析。

11、其基本方法是從彈性力學的大平板上開小孔分析。一、 大平板上開小圓孔：1 單向拉伸 應力集中系數(shù)：K=32 雙向拉力 應力集中系數(shù)：K=2.5二、 大平板上開孔問題，橢圓孔邊緣應力集中系數(shù)可比圓孔大。特別是長軸垂直于主應力方向時，a/b越大，應力集中系數(shù)就越大。三、 圓柱上開小圓孔，當將圓柱展平，小孔的變形不會很大，仍近似圓孔；若是開大孔，展開后將近似于橢圓孔，應力集中系數(shù)可能增大。尤其是當d/D之比較大時，由于殼體曲率影響，開孔邊緣將引起附加彎矩，更加大了其應力水平，危及安全。四、 d/D之比較大時，已超出了“大平板上開小孔”的假設。運用的計算就不可能正確。因此對d/D必須給予限制。342 壓

12、力容器殼體上開孔的最大直徑有何限制？限制如下：1 對于筒體：當其內(nèi)徑Di1500mm時，開孔的最大直徑d，且d520mm;當其內(nèi)徑Di1500mm時，開孔的最大直徑d，且d1000mm;2 凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d3 錐形封頭的開孔最大直徑d，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。343 內(nèi)壓容器開孔補強所需補強面積按什么公式計算？ A=d+2(m-C)(1-fr)對于內(nèi)壓容器中平蓋開孔所需補強面積：A=0.5dp344 外壓容器開孔所需補強面積按什么公式計算？A=0.5d+2(m-C)(1-fr)345 等面積補強法與壓力面積法有什么異同？壓力面積法是西德受壓容器規(guī)范和西德蒸汽鍋爐技術規(guī)程中的

13、采用的開孔補強方法，并說明可用于開孔率達0.8的大開孔結(jié)構(gòu)情況下。該計算方法的通式為： 式中Ap-為補強范圍內(nèi)的壓力作用面積；A-為補強范圍內(nèi)的殼體、接管、補強金屬的面積；P-設計壓力材料許用應力。該式是以受壓面積和承載面積的平衡為基礎的。等面積法的含義是：補強殼體的平均強度，用開孔等面積的外加金屬來補償削弱的殼壁強度。它們的基本出發(fā)點是一致的。由于有效范圍考慮不同，所以引起了整外補強計算的結(jié)果。d/2 或 D-殼體中徑346 壓力容器開孔的有效補強范圍及有效補強面積是什么？有效補強范圍是指：1 有效寬度：B=2d2 B=d+2n+2nt取兩者中較大值。有效高度h1= h1=接近實際外伸伸高度

14、 取兩者較小值 h2= h2=接近實際內(nèi)伸伸高度 取兩者較小值有效補強面積是指：在有效補強范圍內(nèi)可作為補強的金屬面積：A1殼體受內(nèi)壓或外壓所需設計厚度之外的多余金屬面積：A1=(B-d)(e-)-2(nt-C)( e-)(1-fr)A2接管承受內(nèi)壓或外壓所需設計厚度之外的多余金屬面積：A2=2h1(nt-t-C)fr+2h2(nt-C-C2)frA3補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積；A4補強區(qū)內(nèi)另加的補強面積。347 螺栓法蘭聯(lián)接設計包括哪些內(nèi)容？1 確定墊片材料、型式及尺寸。2 確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量。3 確定法蘭材料、密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸。4 進行應力校核（計算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量）。348 用

15、鋼板制造整體帶頸法蘭時，須符合什么要求？必須符合下列要求：1 鋼板應超聲波探傷，無分層缺陷。2 應沿鋼板軋制方向切割出板條。經(jīng)彎制，對焊成為圓環(huán)，并使鋼板的表面形成環(huán)的柱面。3 圓環(huán)的對接焊縫應采用全熔透焊縫。4 圓環(huán)對接焊縫應進行焊后熱處理，并經(jīng)100%射線或超聲波探傷檢驗，其合格標準按相應法蘭標準的規(guī)定。349 法蘭在什么情況下應進行正火或完全退火處理？答：在下列任一情況下應進行正火或完全退火熱處理：1 法蘭斷面大于76mm的碳素鋼或低合金鋼制法蘭2 焊制整體法蘭。3 鍛制法蘭。350 什么叫窄面法蘭？什么叫寬面法蘭？墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)，稱作窄面法蘭。墊片的接觸面分

16、布在法蘭螺栓孔中心圓內(nèi)外兩側(cè)的，稱作寬面法蘭。351 GB150-98中法蘭按其整體性程度分為幾種型式？各型式的特點是什么？分為三種型式：1 松式法蘭 法蘭未能有效地與之容器或接管連成一體，計算中認為容器或接管不與法蘭共同承受法蘭力矩的作用。2 整體法蘭 法蘭、法蘭頸部及容器或三者能有效地連接成一整體結(jié)構(gòu)，共同承受法蘭力矩的作用。3 任意式法蘭 是一些焊接法蘭（見GB150-98中圖（9-1）、（h）、（I）、(J)、（k）,其計算按整體法蘭。但為簡便起見，當滿足下列條件時也可按活套法蘭計算：15mm, P2Mpa操作溫度小于等于370。352 密封的基本條件是什么？什么叫密封比壓？什么是墊片

17、系數(shù)？何以要校核墊片寬度？墊片強制密封有兩個條件：即預密封條件和操作密封條件。354 墊片壓緊力有幾種？如何計算？1 預緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：FG=3.14DGby2 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：Fp=2DGbmPc355 反向法蘭的結(jié)構(gòu)特點是什么？反向法蘭是指與圓筒相接的平蓋開有d1/2Di的大孔。對于開有d1/2Di孔的平蓋可以用開孔補強或加厚平蓋厚度來進行設計。對于開有d1/2Di大孔，這些設計方法已不能適用，宜將開有大孔的平蓋和與之相連接的圓筒體視為反向法蘭，用法蘭的設計原則進行設計。356 平面法蘭、凹凸面法蘭與榫槽面法蘭密封面各有什么優(yōu)缺點？平面法蘭密封面具有結(jié)構(gòu)簡單、

18、加工方便、且便于進行防腐襯里的優(yōu)點，由于這種密封面和墊片接觸面積較大，如預緊不當，墊片易被擠出密封面。也不易壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一般使用在PN2.5Mpa的壓力下。 凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭接合面一個是凹面一個是凸面。安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封性能比平面密封為好。榫槽面法蘭密封面由一個榫面一個槽面相配而成，因此，密封面更窄。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質(zhì)的運用。只是由于墊片很窄，更換時較為困難。357 法蘭強度校核時需要哪些強度條件？1軸向應力：對整體法蘭：（除圖9-1（c）、（g）、外：H1.5tf與2.5nt之較小值。對按整體法蘭設計的任意法蘭及圖9-1（g）所示的整體法蘭：H1.5tf與1.5nt之較小值。對圖9-1（c）所示的整體法蘭：H1.5tf2.環(huán)向應力：Ttf3 徑向應力: rtf4 組合應力及tf5 剪應力 在預緊和操兩種狀態(tài)下的剪應力應分別小于或等于法蘭（或圓筒體）材料在常溫和設計溫度下許用應力的0.8倍。358 臥式容器的雙支座與多支座各有什么優(yōu)缺點？臥式容器的力學模型和梁相似。多支點梁由于支點間距小、各支點攤的重量小，