剪切與扭轉(zhuǎn)課件

13.1概述13.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.3容器邊緣應(yīng)力及其處理13.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)13.5容器的壓力試驗(yàn)第13章內(nèi)壓容器13.1概述第13章內(nèi)壓容器113.1概述壓力容器與承壓設(shè)備設(shè)備及其零部件設(shè)備所受載荷：重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷壓力載荷等壓力載荷：內(nèi)外絕壓之差值內(nèi)壓與外壓(夾套容器、真空容器等).13.1概述2

臥式貯罐(槽)主要用盛裝化工、石油、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等，設(shè)備體積大，安裝方便。設(shè)備材質(zhì)為碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼等。一般臥式貯罐(槽)是典型的壓力容器。臥式貯罐(槽)主要用盛裝化工、石油3壓力容器的分類按壓力（設(shè)計(jì)壓力，表壓）低壓(0.1～1.6MPa)中壓(1.6～10.0MPa)高壓(10.0～100MPa)超高壓.(≥100MPa)常壓容器不屬于壓力容器按使用功能：儲(chǔ)存容器，反應(yīng)容器（設(shè)備），換熱容器（設(shè)備），分離容器（設(shè)備），混合容器（設(shè)備）等。壓力容器的分類4壓力容器的分類按壓力容器在實(shí)際使用中的危險(xiǎn)程度分確保壓力容器安全性對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)、制造和實(shí)際使用過(guò)程中進(jìn)行安全管理與監(jiān)督檢查法規(guī)：TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分類：第Ⅰ類、第Ⅱ類、第Ⅲ類壓力容器的分類5介質(zhì)危害性：壓力容器在生產(chǎn)過(guò)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)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。

極度危害指最高允許濃度＜0.1mg/m3；高度危害0.1～＜1.0mg/m3；中度危害1.0～＜10mg/m3；輕度危害≥10mg/m3。

易燃介質(zhì)（爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)）系指其氣體或液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的氣體，如一甲胺、乙烯、乙烷、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)丙烷、氫、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烷、丙烯、甲烷等。確定依據(jù)：HG20660－2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件6分組：第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易燃介質(zhì)，液化氣體。第二組介質(zhì)：除第一組以外的介質(zhì)。類別確定：查圖

考慮因素：介質(zhì)的危害性、壓力、容積

分組：7壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第一組介質(zhì)壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第一組介質(zhì)8壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第二組介質(zhì)壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第二組介質(zhì)9總結(jié):

（1）高壓容器屬于第Ⅲ類壓力容器。（2）大于25L的第一組介質(zhì)容器中無(wú)第Ⅰ類壓力容器。第Ⅰ類壓力容器主要為第二組介質(zhì)中（非危險(xiǎn)介質(zhì)）的低壓容器。（3）第Ⅱ類壓力容器主要為中壓容器和第一組介質(zhì)中的低壓容器。第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件10壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范:

1959年第一部規(guī)范《多層高壓容器設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)程》;1960年化工部頒布了適合于中低壓容器的《石油化工設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)》;1967年第一版《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》;1989年GB150《鋼制壓力容器》;1995年JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介11國(guó)外壓力容器規(guī)范：

美國(guó)ASME（美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)）規(guī)范，共有11卷，全面包括了鍋爐與壓力容器質(zhì)量保證的要求。與壓力容器設(shè)計(jì)工作有關(guān)的主要是第Ⅷ卷?！鞍捶治鲈O(shè)計(jì)”的概念，首先由ASME提出，應(yīng)用于1963年ASME的第Ⅲ篇《核容器》，1968年又推廣于壓力容器第Ⅷ卷第2分卷《壓力容器，另一規(guī)則》，即ASMEⅧ-2，ASMEⅧ-1為常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。英、德、法、日等都有各自完整的壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范。國(guó)外壓力容器規(guī)范：1213.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.2.1無(wú)力矩理論的基本概念內(nèi)壓薄壁容器的薄膜比擬:只受拉,不能承受彎曲.應(yīng)力沿壁厚均布.薄膜(殼)承壓原理:膜(殼)自身有一定的曲率.a/2NN內(nèi)壓總力：當(dāng)a很小時(shí)：13.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.2.1無(wú)力矩理論1313.2.2回轉(zhuǎn)殼體的幾何關(guān)系回轉(zhuǎn)殼體：由一平面圖形繞某一軸線(回轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)一周就形成了回轉(zhuǎn)殼體。殼體中面：距內(nèi)外表面等距離的面。子午面：通過(guò)回轉(zhuǎn)軸的半平面。r-Z平面.經(jīng)線：子午面與中面的交線。緯線（平行圓）：以法線為母線的回轉(zhuǎn)錐面與中面的交線。13.2.2回轉(zhuǎn)殼體的幾何關(guān)系14第一曲率半徑R1：經(jīng)線上任一點(diǎn)的曲率半徑。第二曲率半徑R2：通過(guò)經(jīng)線上一點(diǎn)a的法線作垂直于經(jīng)線(切線)的平面(法平面)，該平面與中面相交形成一條平面曲線，該曲線在a點(diǎn)的曲率半徑。第二曲率半徑的曲率中心必落在對(duì)稱軸上。第一曲率半徑R1：經(jīng)線上任一點(diǎn)的曲率半徑。15平行圓(緯線)經(jīng)線(母線)經(jīng)向應(yīng)力平行圓(緯線)經(jīng)線(母線)經(jīng)向應(yīng)力16pNqNφNφNqK1K2dφdqR12Rabcd13.2.3無(wú)力矩理論的基本方程式微體平衡方程式微元面的面積：abcd矩形面積.ab的長(zhǎng)度：R1dφ；bc的長(zhǎng)度：R2dq.中面面積：R1R2dφdq

.壓力沿法向的總力：dP=pR1R2dφdq.dP=Nφdφ+NqdqNφ=sφR2dqdNq=sqR1dφdpNqNφNφNqK1K2dφdqR12Rabcd13.2.17殼體上一點(diǎn)的兩向薄膜應(yīng)力與內(nèi)壓的平衡關(guān)系；經(jīng)向和環(huán)向有曲率才可平衡內(nèi)壓；由于為軸對(duì)稱殼體，環(huán)向總是有曲率的，環(huán)向應(yīng)力對(duì)于平衡內(nèi)壓總是有貢獻(xiàn)的；經(jīng)線可以是曲線也可以是直線，因此經(jīng)向應(yīng)力不一定對(duì)平衡一點(diǎn)的內(nèi)壓有貢獻(xiàn)；當(dāng)經(jīng)線為直線時(shí)，經(jīng)向應(yīng)力仍然不為零，因?yàn)榻?jīng)向應(yīng)力要滿足殼體軸向的平衡條件，或說(shuō)經(jīng)向應(yīng)力承擔(dān)殼體軸向平衡的重任。微體平衡方程式:殼體上一點(diǎn)的兩向薄膜應(yīng)力與內(nèi)壓的平衡關(guān)系；微體平衡方程式:18區(qū)域平衡方程式應(yīng)用截面法，考慮軸向平衡求出經(jīng)向應(yīng)力。采用以第二曲率半徑為母線形成的錐面截回轉(zhuǎn)殼體，取其中任一部分建立平衡條件。經(jīng)向應(yīng)力與厚度垂直。每一平行圓上各點(diǎn)的壓力均可分解為軸向及徑向兩個(gè)分量，徑向分力成為一自平衡力系。對(duì)于均布內(nèi)壓（氣壓），壓力在截開(kāi)部分產(chǎn)生的軸向總力等于壓力集度與平行圓圓面積之乘積。不死記公式，對(duì)具體問(wèn)題應(yīng)用上述方法更簡(jiǎn)單。區(qū)域平衡方程式應(yīng)用截面法，考慮軸向平衡求出經(jīng)向應(yīng)力。1913.2.4無(wú)力矩理論在容器應(yīng)力分析中的應(yīng)用對(duì)于均布內(nèi)壓（氣壓）的情況，可得到經(jīng)向應(yīng)力的通用計(jì)算公式：pφφ一般來(lái)說(shuō)，可首先求出經(jīng)向應(yīng)力。13.2.4無(wú)力矩理論在容器應(yīng)力分析中的應(yīng)用對(duì)于均布內(nèi)壓（20受氣壓的球形殼體特點(diǎn)：第一和第二曲率半徑相等，兩向薄膜應(yīng)力相等。例球形儲(chǔ)罐。半球形殼也用作容器的封頭。受氣壓的筒體特點(diǎn)：第二曲率半徑為無(wú)窮大，環(huán)向應(yīng)力為經(jīng)向應(yīng)力的二倍；沿經(jīng)線各點(diǎn)薄膜應(yīng)力都相同。筒體是一般壓力容器外殼的主體。受氣壓的錐形殼體特點(diǎn)：第二曲率半徑為無(wú)窮大，環(huán)向應(yīng)力為經(jīng)向應(yīng)力的二倍，但沿經(jīng)線從頂點(diǎn)到大端薄膜應(yīng)力線性增加（與平行圓半徑成正比）。錐殼可用作容器封頭或兩不等徑筒體的過(guò)渡段。受氣壓的球形殼體21

球形容器一般只作儲(chǔ)存容器，被廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)狻⒒?、石油、治金等工業(yè)部門。如用于城市燃?xì)庵械拇笮吞烊粴馇蚬?；石油化學(xué)工業(yè)中及城市燃?xì)庵械母鞣N液化氣球罐；治金工業(yè)中用作壓縮氧氣和氮?dú)獾膬?chǔ)罐。球殼受力狀況最佳，強(qiáng)度最高，但制造相當(dāng)困難。球形容器一般只作儲(chǔ)存容器，被廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)?2受氣壓的橢球形殼體橢圓方程：φxyK2K1受氣壓的橢球形殼體橢圓方程：φxyK2K123第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件24分析以上各式，可得到下述結(jié)論：經(jīng)向應(yīng)力恒大于零，從頂點(diǎn)到赤道逐漸減小。頂點(diǎn)處兩向薄膜應(yīng)力相等，都達(dá)到了最大值。赤道處，環(huán)向應(yīng)力的性質(zhì)會(huì)隨著橢球長(zhǎng)短軸比例的變化而變化：分析以上各式，可得到下述結(jié)論：25當(dāng)a/b>20.5時(shí)，環(huán)向應(yīng)力小于零，即在赤道附近的一段范圍內(nèi)殼體環(huán)向受壓，半徑減小,說(shuō)明橢球殼在由扁向圓的方向發(fā)展環(huán)向應(yīng)力為零的具體位置可由R2=20.5R1求出.橢球殼在化工設(shè)備上常用來(lái)作封頭，a/b=2時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,其應(yīng)力特點(diǎn)為：頂點(diǎn)處的經(jīng)向應(yīng)力是赤道處的2倍，頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力與赤道處的數(shù)值相等，符號(hào)相反(自證)。當(dāng)a/b>20.5時(shí)，環(huán)向應(yīng)力小于零，即在赤道附近的一段范2613.3容器邊緣應(yīng)力及其處理薄膜應(yīng)力是不是實(shí)際受壓殼體的真實(shí)解?薄膜應(yīng)力只滿足了與壓力載荷的平衡條件，并沒(méi)有考慮變形連續(xù)性的要求。只有當(dāng)殼體各部分的薄膜變形是連續(xù)的，才能說(shuō)薄膜應(yīng)力是真實(shí)的解。薄膜變形屬于在連續(xù)內(nèi)壓作用下的無(wú)約束自由變形13.3容器邊緣應(yīng)力及其處理薄膜應(yīng)力是不是實(shí)際受壓殼體的真27薄殼理論通常將應(yīng)力的求解分成兩步：1)平衡條件，求薄膜應(yīng)力；2)變形連續(xù)條件，求邊緣力、邊緣力矩→邊緣應(yīng)力。邊緣應(yīng)力是為了滿足變形連續(xù)的要求而產(chǎn)生的實(shí)際殼體中的應(yīng)力可看作是這兩種應(yīng)力的疊加。薄殼理論通常將應(yīng)力的求解分成兩步：28邊緣應(yīng)力的性質(zhì)：1)局部性：邊緣應(yīng)力集中分布于連接邊緣附近。2)自限性：邊緣應(yīng)力不會(huì)隨著外載荷的增加而無(wú)限制的增加（對(duì)塑性良好的材料）。薄膜應(yīng)力具有分布的整體性，也不具有自限性：

只要有壓力作用處就有薄膜應(yīng)力，且隨壓力的升高而增加。邊緣應(yīng)力的危險(xiǎn)性較薄膜應(yīng)力小

邊緣應(yīng)力的性質(zhì)：薄膜應(yīng)力具有分布的整體性，也不具有自限性：2913.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)中以兩向薄膜應(yīng)力中的較大者來(lái)建立強(qiáng)度條件。1）強(qiáng)度校核：對(duì)于已有的內(nèi)壓殼體，能否承受給定的壓力；2）截面設(shè)計(jì)：殼體形狀等一般取決于工藝要求，故實(shí)質(zhì)上就是厚度設(shè)計(jì)；3）確定許用載荷：對(duì)于已有殼體決定其能夠承受的最大壓力值。13.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)中以兩向3013.4.1內(nèi)壓筒體設(shè)計(jì)內(nèi)壓筒體的厚度計(jì)算強(qiáng)度條件式：D--中徑；Pc－－計(jì)算壓力，即危險(xiǎn)點(diǎn)處的壓力值，應(yīng)為氣體壓力與液柱靜壓力之和；[s]tf意為焊縫金屬的許用應(yīng)力。13.4.1內(nèi)壓筒體設(shè)計(jì)D--中徑；31厚度設(shè)計(jì)的中徑公式:d--計(jì)算厚度，為滿足強(qiáng)度要求的最小厚度圓筒：球殼：厚度設(shè)計(jì)的中徑公式:d--計(jì)算厚度，為滿足強(qiáng)度要求的最小厚度3213.4.2內(nèi)壓封頭設(shè)計(jì)封頭結(jié)構(gòu)特性類型：半球形,橢圓形,碟形,球冠形等凸形封頭,以及圓錐形和平板形封頭.13.4.2內(nèi)壓封頭設(shè)計(jì)33半球形封頭從受力來(lái)看,是最理想的結(jié)構(gòu)形式,但缺點(diǎn)是深度大,直徑小時(shí),整體沖壓困難,大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量亦較大。橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段組成。由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻。半球形封頭從受力來(lái)看,是最理想的結(jié)構(gòu)形式,但缺點(diǎn)是深度大,346000噸油壓機(jī)6000噸油壓機(jī)35第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件36碟形封頭由球面、過(guò)渡段以及圓柱直邊段三個(gè)不同曲面組成。雖然由于過(guò)渡段的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，但在三部分連接處，由于經(jīng)線曲率發(fā)生突變，在過(guò)渡區(qū)邊界上不連續(xù)應(yīng)力比內(nèi)壓薄膜應(yīng)力大得多，故受力狀況不佳。球冠形封頭是部分球面封頭與圓筒直接連接，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，常用容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋。封頭與筒體連接處的角焊縫應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。在球面與圓筒連接處其曲率半徑發(fā)生突變，且兩殼體因無(wú)公切線而存橫向推力，所以產(chǎn)生相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，這種封頭一般只能用于壓力不高的場(chǎng)合。碟形封頭由球面、過(guò)渡段以及圓柱直邊段三個(gè)不同曲面組成。雖然由37錐形封頭有兩種形式，一種是無(wú)折邊錐形封頭，一般用于半頂角不大于30°的場(chǎng)合；另一種是與筒體連接處有一過(guò)渡圓弧和一圓柱直邊段的折邊錐形封頭.就強(qiáng)度而論,錐形封頭的結(jié)構(gòu)并不理想,但是封頭的型式在很多場(chǎng)合還取決于容器的使用要求。對(duì)于氣體的均勻進(jìn)入和引出，懸浮或粘稠液體和固體顆粒等的排放，不同直徑圓筒的過(guò)渡，則是理想的結(jié)構(gòu)型式，而且在厚度較薄時(shí)，制造亦較方便。平板封頭是在結(jié)構(gòu)上最簡(jiǎn)單、制造最容易的一種封頭形式。平板受內(nèi)壓作用時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲變形，強(qiáng)度最差，會(huì)導(dǎo)致其厚度很大，材料耗費(fèi)過(guò)多而顯得十分笨重錐形封頭有兩種形式，一種是無(wú)折邊錐形封頭，一般用于半頂角不大38受力：半球形最好，橢圓形、碟形次之，錐形更次之，而平板最差。制造：平板最容易，而半球形最難；實(shí)際應(yīng)用：大多數(shù)中低壓容器采用橢圓形封頭，高壓容器常用平板封頭或半球形封頭，而錐形封頭的使用主要取決于工藝的要求。受力：半球形最好，橢圓形、碟形次之，錐形更次之，而平板最差。39封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算由于封頭和圓筒相連接，所以不僅需要考慮封頭本身因內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力，還要考慮與筒身連接處的不連續(xù)應(yīng)力。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭為一般的常用封頭型式。與筒體相連接時(shí)，常采用與筒體相同的厚度，厚度計(jì)算公式與圓筒的計(jì)算公式相似（0.5pc）。封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算4013.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度壓力：除注明者之外，指表壓力。工作壓力pw：正常工作條件下，容器頂部可能出現(xiàn)的最高表壓力。該壓力為氣相壓力。設(shè)計(jì)壓力p：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)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。確定原則：按實(shí)際可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的工況設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)容器頂部裝有安全閥或爆破片等安全泄放裝置時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于安全閥的開(kāi)啟壓力或爆破片爆破壓力的上限。13.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度4113.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定計(jì)算壓力pc：指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)溫度：指容器在下常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)的載荷條件。設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。對(duì)于0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于允件金屬可能達(dá)到的最低溫度。設(shè)計(jì)工況必須為實(shí)際最危險(xiǎn)工況。13.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定計(jì)算壓力pc：指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)42許用應(yīng)力與安全系數(shù)決定許用應(yīng)力的依據(jù)為極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。極限應(yīng)力有下述幾種：屈服極限（或0.2%的屈服強(qiáng)度）和強(qiáng)度極限；鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度的平均值；鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)蠕變率為1%的蠕變極限；這些應(yīng)力值除以相應(yīng)的安全系數(shù)得到許用應(yīng)力值，設(shè)計(jì)中取這些應(yīng)力中的最小值。許用應(yīng)力與安全系數(shù)43設(shè)計(jì)溫度是決定許用應(yīng)力的重要參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20℃時(shí)，取20℃時(shí)的許用應(yīng)力。焊接接頭系數(shù)（焊縫系數(shù)）

焊接接頭系數(shù)應(yīng)根據(jù)受壓元件的焊接接頭型式及無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例確定。

焊接接頭系數(shù)表示焊縫強(qiáng)度與殼體母材強(qiáng)度之比，焊縫質(zhì)量愈高，與母材的強(qiáng)度愈接近。由于殼體各部位的應(yīng)力性質(zhì)不同，其危險(xiǎn)性也不同，故焊接接頭系數(shù)應(yīng)按最危險(xiǎn)的焊縫來(lái)??；內(nèi)壓圓筒的焊接接頭系數(shù)應(yīng)由縱焊縫來(lái)決定。設(shè)計(jì)溫度是決定許用應(yīng)力的重要參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20℃時(shí)，取44厚度及厚度附加量

壓力容器殼體一般由鋼板卷制或鋼管制造。在容器設(shè)計(jì)時(shí)，圖紙上應(yīng)給出符合鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的尺寸，這就還需要考慮實(shí)際的剛度、材料的腐蝕性及材料制造中的一些問(wèn)題。計(jì)算厚度δ：厚度計(jì)算公式得到的厚度，這是滿足強(qiáng)度要求的最小厚度。厚度附加量：C=C1+C2.負(fù)偏差取值按鋼材標(biāo)準(zhǔn)，較小時(shí)可忽略。設(shè)計(jì)厚度δd:δd=δ+C2.名義厚度δn：設(shè)計(jì)厚度加上鋼材負(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。厚度及厚度附加量45厚度及厚度附加量

標(biāo)準(zhǔn)：GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》、GB24511-2009《承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板和鋼帶》、GB/T709-2006《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量和允許偏差》等容器用鋼板按GB709中的B類偏差，負(fù)偏差為0.3mm厚度：30mm以內(nèi)，間隔0.5mm；≥30mm，間隔1mm厚度及厚度附加量46殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度：為滿足制造、運(yùn)輸及吊裝等的剛度要求的厚度。對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制的容器，不小于3mm，對(duì)于高合金鋼制的容器不小于2mm。有效厚度δe：名義厚度減去厚度附加量。有效厚度就是實(shí)際容器用來(lái)承載的厚度。進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)應(yīng)采用有效厚度,如壓力試驗(yàn),塔裙座應(yīng)力校核等。（作業(yè)1-11,10mm鋼板,C=1.5mm，[s]=120MPa。）殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度：為滿足制造、運(yùn)輸及吊4713.5容器的壓力試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)容器是否有泄漏、明顯的塑性變形及其它缺陷。試驗(yàn)容器的制造質(zhì)量。種類：強(qiáng)度試驗(yàn)（液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)）和致密性試驗(yàn)（氣密性試驗(yàn)和煤油滲漏試驗(yàn)等）。致密性試驗(yàn)是對(duì)密封性要求高的重要容器在強(qiáng)度合格后進(jìn)行的泄漏檢查。13.5容器的壓力試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)容器是否有泄漏、明顯的塑48試驗(yàn)壓力的確定：液壓試驗(yàn)與氣壓試驗(yàn)不同。試驗(yàn)工況要近似于實(shí)際操作工況，按許用應(yīng)力的比值來(lái)進(jìn)行工況換算。設(shè)計(jì)時(shí)要將壓力試驗(yàn)的種類及試驗(yàn)壓力標(biāo)注在圖紙上，進(jìn)行壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核。試驗(yàn)壓力的確定：液壓試驗(yàn)與氣壓試驗(yàn)不同。試驗(yàn)工況要近似于實(shí)際49例：液氨儲(chǔ)罐筒體設(shè)計(jì)。已知：pw=2.2MPa,頂部裝有安全閥,操作溫度-5～40℃,儲(chǔ)罐內(nèi)徑Di=1200mm.試確定筒體厚度.解:首先確定設(shè)計(jì)參數(shù).設(shè)計(jì)壓力的確定：可取等于或略高于安全閥的開(kāi)啟壓力。安全閥的開(kāi)啟壓力可按（1.05～1.10）pw來(lái)確定，現(xiàn)取為2.4MPa，因此,可取p=2.5MPa。例：液氨儲(chǔ)罐筒體設(shè)計(jì)。已知：pw=2.2MPa,頂部裝有安50計(jì)算壓力：由于儲(chǔ)罐為臥式容器,液柱的靜壓力很低,可不忽略不計(jì),故取計(jì)算壓力pc=p=2.5MPa.設(shè)計(jì)溫度：可取為40℃.選材：純液氨腐蝕性很小,可以選取一般材料作為筒體用材,由于壓力較高,可以考慮選用Q245R（20R）,Q345R（16MnR）等鋼種.

計(jì)算壓力：由于儲(chǔ)罐為臥式容器,液柱的靜壓力很低,可不忽略511）選Q245R作為筒體材料.焊接接頭采用雙面對(duì)接焊,局部無(wú)損探傷,因此,取焊接接頭系數(shù)φ=0.85.設(shè)Q245R鋼板在6～16mm厚度之內(nèi),100℃以下其許用應(yīng)力為133MPa.計(jì)算厚度：取C2=1mm,厚度負(fù)偏差C1=0.3mm,因此,可取15mm厚的鋼板,處于初選厚度范圍之內(nèi)。有效厚度：de=dn-C=15-1.3=13.7mm.1）選Q245R作為筒體材料.焊接接頭采用雙面對(duì)接焊,局52壓力試驗(yàn)的應(yīng)力校核:

采用水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力:0.9ssf=0.9×245×0.85=187.425MPa.所以壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度合格，筒體采用15mm厚度規(guī)格的Q245R鋼板能滿足承壓要求。壓力試驗(yàn)的應(yīng)力校核:0.9ssf=0.9×245×0.8532）選Q345R作為筒體材料.同前取焊接接頭系數(shù)φ=0.85.Q345R鋼板在6～16mm厚度之內(nèi),100℃以下其許用應(yīng)力為170MPa.計(jì)算厚度:同前，取C2=1mm,C1=0.3mm,因此,可取12mm厚的鋼板,處于初選厚度范圍之內(nèi)。有效厚度de=dn-C=12-1.3=10.7mm。.

2）選Q345R作為筒體材料.同前取焊接接頭系數(shù)φ=0.854壓力試驗(yàn)的應(yīng)力校核:

試驗(yàn)壓力與前相同，所以.

0.9ssf=0.9×345×0.85=263.925MPa.故筒體采用12mm厚度規(guī)格的Q345R鋼板也可滿足承壓要求。壓力試驗(yàn)的應(yīng)力校核:.0.9ssf=0.9×345×0.55兩種方案的比較:

1)從鋼材耗用量來(lái)考慮,厚度愈大,耗用量愈大,Q245R厚度較小而省材料,重量減輕,Q245R的價(jià)格要貴一些,因此,兩種材料均可以采用;2)從制造運(yùn)輸安裝等費(fèi)用來(lái)考慮,板厚愈小,重量愈輕,制造運(yùn)輸安裝等的費(fèi)用會(huì)更經(jīng)濟(jì).兩種方案的比較:5613.1概述13.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.3容器邊緣應(yīng)力及其處理13.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)13.5容器的壓力試驗(yàn)第13章內(nèi)壓容器13.1概述第13章內(nèi)壓容器5713.1概述壓力容器與承壓設(shè)備設(shè)備及其零部件設(shè)備所受載荷：重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷壓力載荷等壓力載荷：內(nèi)外絕壓之差值內(nèi)壓與外壓(夾套容器、真空容器等).13.1概述58

臥式貯罐(槽)主要用盛裝化工、石油、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等，設(shè)備體積大，安裝方便。設(shè)備材質(zhì)為碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼等。一般臥式貯罐(槽)是典型的壓力容器。臥式貯罐(槽)主要用盛裝化工、石油59壓力容器的分類按壓力（設(shè)計(jì)壓力，表壓）低壓(0.1～1.6MPa)中壓(1.6～10.0MPa)高壓(10.0～100MPa)超高壓.(≥100MPa)常壓容器不屬于壓力容器按使用功能：儲(chǔ)存容器，反應(yīng)容器（設(shè)備），換熱容器（設(shè)備），分離容器（設(shè)備），混合容器（設(shè)備）等。壓力容器的分類60壓力容器的分類按壓力容器在實(shí)際使用中的危險(xiǎn)程度分確保壓力容器安全性對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)、制造和實(shí)際使用過(guò)程中進(jìn)行安全管理與監(jiān)督檢查法規(guī)：TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分類：第Ⅰ類、第Ⅱ類、第Ⅲ類壓力容器的分類61介質(zhì)危害性：壓力容器在生產(chǎn)過(guò)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)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。

極度危害指最高允許濃度＜0.1mg/m3；高度危害0.1～＜1.0mg/m3；中度危害1.0～＜10mg/m3；輕度危害≥10mg/m3。

易燃介質(zhì)（爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)）系指其氣體或液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的氣體，如一甲胺、乙烯、乙烷、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)丙烷、氫、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烷、丙烯、甲烷等。確定依據(jù)：HG20660－2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件62分組：第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易燃介質(zhì)，液化氣體。第二組介質(zhì)：除第一組以外的介質(zhì)。類別確定：查圖

考慮因素：介質(zhì)的危害性、壓力、容積

分組：63壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第一組介質(zhì)壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第一組介質(zhì)64壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第二組介質(zhì)壓力容器的分類壓力容器分類圖－－第二組介質(zhì)65總結(jié):

（1）高壓容器屬于第Ⅲ類壓力容器。（2）大于25L的第一組介質(zhì)容器中無(wú)第Ⅰ類壓力容器。第Ⅰ類壓力容器主要為第二組介質(zhì)中（非危險(xiǎn)介質(zhì)）的低壓容器。（3）第Ⅱ類壓力容器主要為中壓容器和第一組介質(zhì)中的低壓容器。第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件66壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范:

1959年第一部規(guī)范《多層高壓容器設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)程》;1960年化工部頒布了適合于中低壓容器的《石油化工設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)》;1967年第一版《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》;1989年GB150《鋼制壓力容器》;1995年JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介67國(guó)外壓力容器規(guī)范：

美國(guó)ASME（美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)）規(guī)范，共有11卷，全面包括了鍋爐與壓力容器質(zhì)量保證的要求。與壓力容器設(shè)計(jì)工作有關(guān)的主要是第Ⅷ卷?！鞍捶治鲈O(shè)計(jì)”的概念，首先由ASME提出，應(yīng)用于1963年ASME的第Ⅲ篇《核容器》，1968年又推廣于壓力容器第Ⅷ卷第2分卷《壓力容器，另一規(guī)則》，即ASMEⅧ-2，ASMEⅧ-1為常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。英、德、法、日等都有各自完整的壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范。國(guó)外壓力容器規(guī)范：6813.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.2.1無(wú)力矩理論的基本概念內(nèi)壓薄壁容器的薄膜比擬:只受拉,不能承受彎曲.應(yīng)力沿壁厚均布.薄膜(殼)承壓原理:膜(殼)自身有一定的曲率.a/2NN內(nèi)壓總力：當(dāng)a很小時(shí)：13.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13.2.1無(wú)力矩理論6913.2.2回轉(zhuǎn)殼體的幾何關(guān)系回轉(zhuǎn)殼體：由一平面圖形繞某一軸線(回轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)一周就形成了回轉(zhuǎn)殼體。殼體中面：距內(nèi)外表面等距離的面。子午面：通過(guò)回轉(zhuǎn)軸的半平面。r-Z平面.經(jīng)線：子午面與中面的交線。緯線（平行圓）：以法線為母線的回轉(zhuǎn)錐面與中面的交線。13.2.2回轉(zhuǎn)殼體的幾何關(guān)系70第一曲率半徑R1：經(jīng)線上任一點(diǎn)的曲率半徑。第二曲率半徑R2：通過(guò)經(jīng)線上一點(diǎn)a的法線作垂直于經(jīng)線(切線)的平面(法平面)，該平面與中面相交形成一條平面曲線，該曲線在a點(diǎn)的曲率半徑。第二曲率半徑的曲率中心必落在對(duì)稱軸上。第一曲率半徑R1：經(jīng)線上任一點(diǎn)的曲率半徑。71平行圓(緯線)經(jīng)線(母線)經(jīng)向應(yīng)力平行圓(緯線)經(jīng)線(母線)經(jīng)向應(yīng)力72pNqNφNφNqK1K2dφdqR12Rabcd13.2.3無(wú)力矩理論的基本方程式微體平衡方程式微元面的面積：abcd矩形面積.ab的長(zhǎng)度：R1dφ；bc的長(zhǎng)度：R2dq.中面面積：R1R2dφdq

.壓力沿法向的總力：dP=pR1R2dφdq.dP=Nφdφ+NqdqNφ=sφR2dqdNq=sqR1dφdpNqNφNφNqK1K2dφdqR12Rabcd13.2.73殼體上一點(diǎn)的兩向薄膜應(yīng)力與內(nèi)壓的平衡關(guān)系；經(jīng)向和環(huán)向有曲率才可平衡內(nèi)壓；由于為軸對(duì)稱殼體，環(huán)向總是有曲率的，環(huán)向應(yīng)力對(duì)于平衡內(nèi)壓總是有貢獻(xiàn)的；經(jīng)線可以是曲線也可以是直線，因此經(jīng)向應(yīng)力不一定對(duì)平衡一點(diǎn)的內(nèi)壓有貢獻(xiàn)；當(dāng)經(jīng)線為直線時(shí)，經(jīng)向應(yīng)力仍然不為零，因?yàn)榻?jīng)向應(yīng)力要滿足殼體軸向的平衡條件，或說(shuō)經(jīng)向應(yīng)力承擔(dān)殼體軸向平衡的重任。微體平衡方程式:殼體上一點(diǎn)的兩向薄膜應(yīng)力與內(nèi)壓的平衡關(guān)系；微體平衡方程式:74區(qū)域平衡方程式應(yīng)用截面法，考慮軸向平衡求出經(jīng)向應(yīng)力。采用以第二曲率半徑為母線形成的錐面截回轉(zhuǎn)殼體，取其中任一部分建立平衡條件。經(jīng)向應(yīng)力與厚度垂直。每一平行圓上各點(diǎn)的壓力均可分解為軸向及徑向兩個(gè)分量，徑向分力成為一自平衡力系。對(duì)于均布內(nèi)壓（氣壓），壓力在截開(kāi)部分產(chǎn)生的軸向總力等于壓力集度與平行圓圓面積之乘積。不死記公式，對(duì)具體問(wèn)題應(yīng)用上述方法更簡(jiǎn)單。區(qū)域平衡方程式應(yīng)用截面法，考慮軸向平衡求出經(jīng)向應(yīng)力。7513.2.4無(wú)力矩理論在容器應(yīng)力分析中的應(yīng)用對(duì)于均布內(nèi)壓（氣壓）的情況，可得到經(jīng)向應(yīng)力的通用計(jì)算公式：pφφ一般來(lái)說(shuō)，可首先求出經(jīng)向應(yīng)力。13.2.4無(wú)力矩理論在容器應(yīng)力分析中的應(yīng)用對(duì)于均布內(nèi)壓（76受氣壓的球形殼體特點(diǎn)：第一和第二曲率半徑相等，兩向薄膜應(yīng)力相等。例球形儲(chǔ)罐。半球形殼也用作容器的封頭。受氣壓的筒體特點(diǎn)：第二曲率半徑為無(wú)窮大，環(huán)向應(yīng)力為經(jīng)向應(yīng)力的二倍；沿經(jīng)線各點(diǎn)薄膜應(yīng)力都相同。筒體是一般壓力容器外殼的主體。受氣壓的錐形殼體特點(diǎn)：第二曲率半徑為無(wú)窮大，環(huán)向應(yīng)力為經(jīng)向應(yīng)力的二倍，但沿經(jīng)線從頂點(diǎn)到大端薄膜應(yīng)力線性增加（與平行圓半徑成正比）。錐殼可用作容器封頭或兩不等徑筒體的過(guò)渡段。受氣壓的球形殼體77

球形容器一般只作儲(chǔ)存容器，被廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)?、化工、石油、治金等工業(yè)部門。如用于城市燃?xì)庵械拇笮吞烊粴馇蚬?；石油化學(xué)工業(yè)中及城市燃?xì)庵械母鞣N液化氣球罐；治金工業(yè)中用作壓縮氧氣和氮?dú)獾膬?chǔ)罐。球殼受力狀況最佳，強(qiáng)度最高，但制造相當(dāng)困難。球形容器一般只作儲(chǔ)存容器，被廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)?8受氣壓的橢球形殼體橢圓方程：φxyK2K1受氣壓的橢球形殼體橢圓方程：φxyK2K179第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件80分析以上各式，可得到下述結(jié)論：經(jīng)向應(yīng)力恒大于零，從頂點(diǎn)到赤道逐漸減小。頂點(diǎn)處兩向薄膜應(yīng)力相等，都達(dá)到了最大值。赤道處，環(huán)向應(yīng)力的性質(zhì)會(huì)隨著橢球長(zhǎng)短軸比例的變化而變化：分析以上各式，可得到下述結(jié)論：81當(dāng)a/b>20.5時(shí)，環(huán)向應(yīng)力小于零，即在赤道附近的一段范圍內(nèi)殼體環(huán)向受壓，半徑減小,說(shuō)明橢球殼在由扁向圓的方向發(fā)展環(huán)向應(yīng)力為零的具體位置可由R2=20.5R1求出.橢球殼在化工設(shè)備上常用來(lái)作封頭，a/b=2時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,其應(yīng)力特點(diǎn)為：頂點(diǎn)處的經(jīng)向應(yīng)力是赤道處的2倍，頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力與赤道處的數(shù)值相等，符號(hào)相反(自證)。當(dāng)a/b>20.5時(shí)，環(huán)向應(yīng)力小于零，即在赤道附近的一段范8213.3容器邊緣應(yīng)力及其處理薄膜應(yīng)力是不是實(shí)際受壓殼體的真實(shí)解?薄膜應(yīng)力只滿足了與壓力載荷的平衡條件，并沒(méi)有考慮變形連續(xù)性的要求。只有當(dāng)殼體各部分的薄膜變形是連續(xù)的，才能說(shuō)薄膜應(yīng)力是真實(shí)的解。薄膜變形屬于在連續(xù)內(nèi)壓作用下的無(wú)約束自由變形13.3容器邊緣應(yīng)力及其處理薄膜應(yīng)力是不是實(shí)際受壓殼體的真83薄殼理論通常將應(yīng)力的求解分成兩步：1)平衡條件，求薄膜應(yīng)力；2)變形連續(xù)條件，求邊緣力、邊緣力矩→邊緣應(yīng)力。邊緣應(yīng)力是為了滿足變形連續(xù)的要求而產(chǎn)生的實(shí)際殼體中的應(yīng)力可看作是這兩種應(yīng)力的疊加。薄殼理論通常將應(yīng)力的求解分成兩步：84邊緣應(yīng)力的性質(zhì)：1)局部性：邊緣應(yīng)力集中分布于連接邊緣附近。2)自限性：邊緣應(yīng)力不會(huì)隨著外載荷的增加而無(wú)限制的增加（對(duì)塑性良好的材料）。薄膜應(yīng)力具有分布的整體性，也不具有自限性：

只要有壓力作用處就有薄膜應(yīng)力，且隨壓力的升高而增加。邊緣應(yīng)力的危險(xiǎn)性較薄膜應(yīng)力小

邊緣應(yīng)力的性質(zhì)：薄膜應(yīng)力具有分布的整體性，也不具有自限性：8513.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)中以兩向薄膜應(yīng)力中的較大者來(lái)建立強(qiáng)度條件。1）強(qiáng)度校核：對(duì)于已有的內(nèi)壓殼體，能否承受給定的壓力；2）截面設(shè)計(jì)：殼體形狀等一般取決于工藝要求，故實(shí)質(zhì)上就是厚度設(shè)計(jì)；3）確定許用載荷：對(duì)于已有殼體決定其能夠承受的最大壓力值。13.4內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)中以兩向8613.4.1內(nèi)壓筒體設(shè)計(jì)內(nèi)壓筒體的厚度計(jì)算強(qiáng)度條件式：D--中徑；Pc－－計(jì)算壓力，即危險(xiǎn)點(diǎn)處的壓力值，應(yīng)為氣體壓力與液柱靜壓力之和；[s]tf意為焊縫金屬的許用應(yīng)力。13.4.1內(nèi)壓筒體設(shè)計(jì)D--中徑；87厚度設(shè)計(jì)的中徑公式:d--計(jì)算厚度，為滿足強(qiáng)度要求的最小厚度圓筒：球殼：厚度設(shè)計(jì)的中徑公式:d--計(jì)算厚度，為滿足強(qiáng)度要求的最小厚度8813.4.2內(nèi)壓封頭設(shè)計(jì)封頭結(jié)構(gòu)特性類型：半球形,橢圓形,碟形,球冠形等凸形封頭,以及圓錐形和平板形封頭.13.4.2內(nèi)壓封頭設(shè)計(jì)89半球形封頭從受力來(lái)看,是最理想的結(jié)構(gòu)形式,但缺點(diǎn)是深度大,直徑小時(shí),整體沖壓困難,大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量亦較大。橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段組成。由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻。半球形封頭從受力來(lái)看,是最理想的結(jié)構(gòu)形式,但缺點(diǎn)是深度大,906000噸油壓機(jī)6000噸油壓機(jī)91第三章-剪切與扭轉(zhuǎn)課件92碟形封頭由球面、過(guò)渡段以及圓柱直邊段三個(gè)不同曲面組成。雖然由于過(guò)渡段的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，但在三部分連接處，由于經(jīng)線曲率發(fā)生突變，在過(guò)渡區(qū)邊界上不連續(xù)應(yīng)力比內(nèi)壓薄膜應(yīng)力大得多，故受力狀況不佳。球冠形封頭是部分球面封頭與圓筒直接連接，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，常用容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋。封頭與筒體連接處的角焊縫應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。在球面與圓筒連接處其曲率半徑發(fā)生突變，且兩殼體因無(wú)公切線而存橫向推力，所以產(chǎn)生相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，這種封頭一般只能用于壓力不高的場(chǎng)合。碟形封頭由球面、過(guò)渡段以及圓柱直邊段三個(gè)不同曲面組成。雖然由93錐形封頭有兩種形式，一種是無(wú)折邊錐形封頭，一般用于半頂角不大于30°的場(chǎng)合；另一種是與筒體連接處有一過(guò)渡圓弧和一圓柱直邊段的折邊錐形封頭.就強(qiáng)度而論,錐形封頭的結(jié)構(gòu)并不理想,但是封頭的型式在很多場(chǎng)合還取決于容器的使用要求。對(duì)于氣體的均勻進(jìn)入和引出，懸浮或粘稠液體和固體顆粒等的排放，不同直徑圓筒的過(guò)渡，則是理想的結(jié)構(gòu)型式，而且在厚度較薄時(shí)，制造亦較方便。平板封頭是在結(jié)構(gòu)上最簡(jiǎn)單、制造最容易的一種封頭形式。平板受內(nèi)壓作用時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲變形，強(qiáng)度最差，會(huì)導(dǎo)致其厚度很大，材料耗費(fèi)過(guò)多而顯得十分笨重錐形封頭有兩種形式，一種是無(wú)折邊錐形封頭，一般用于半頂角不大94受力：半球形最好，橢圓形、碟形次之，錐形更次之，而平板最差。制造：平板最容易，而半球形最難；實(shí)際應(yīng)用：大多數(shù)中低壓容器采用橢圓形封頭，高壓容器常用平板封頭或半球形封頭，而錐形封頭的使用主要取決于工藝的要求。受力：半球形最好，橢圓形、碟形次之，錐形更次之，而平板最差。95封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算由于封頭和圓筒相連接，所以不僅需要考慮封頭本身因內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力，還要考慮與筒身連接處的不連續(xù)應(yīng)力。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭為一般的常用封頭型式。與筒體相連接時(shí)，常采用與筒體相同的厚度，厚度計(jì)算公式與圓筒的計(jì)算公式相似（0.5pc）。封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算9613.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度壓力：除注明者之外，指表壓力。工作壓力pw：正常工作條件下，容器頂部可能出現(xiàn)的最高表壓力。該壓力為氣相壓力。設(shè)計(jì)壓力p：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)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。確定原則：按實(shí)際可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的工況設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)容器頂部裝有安全閥或爆破片等安全泄放裝置時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于安全閥的開(kāi)啟壓力或爆破片爆破壓力的上限。13.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度9713.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定計(jì)算壓力pc：指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)溫度：指容器在下常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)的載荷條件。設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。對(duì)于0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于允件金屬可能達(dá)到的最低溫度。設(shè)計(jì)工況必須為實(shí)際最危險(xiǎn)工況。13.4.3設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定計(jì)算壓力pc：指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)98許用應(yīng)力與安全系數(shù)決定許用應(yīng)力的依據(jù)為極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。極限應(yīng)力有下述幾種：屈服極限（或0.2%的屈服強(qiáng)度）和強(qiáng)度極限；鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度的平均值；鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)蠕變率為1%的蠕變極限；這些應(yīng)力值除以相應(yīng)的安全系數(shù)得到許用應(yīng)力值，設(shè)計(jì)中取這些應(yīng)力中的最小值。許用應(yīng)力與安全系數(shù)99設(shè)計(jì)溫度是決定許用應(yīng)力的重要參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20℃時(shí)，取20℃時(shí)的許用應(yīng)力。焊接接頭系數(shù)（焊縫系數(shù)）

焊接接頭系數(shù)應(yīng)根據(jù)受壓元件的焊接接頭型式及無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例確定。

焊接接頭系數(shù)表示焊縫強(qiáng)度與殼體母材強(qiáng)度之比，焊縫質(zhì)量愈高，與母材的強(qiáng)度愈接近。由于殼體各部位的應(yīng)力性質(zhì)不同，其危險(xiǎn)性也不同，故焊接接頭系數(shù)應(yīng)按最危險(xiǎn)的焊縫來(lái)?。粌?nèi)壓圓筒的焊接接頭系數(shù)應(yīng)由縱焊縫來(lái)決定。設(shè)計(jì)溫度是決定許用應(yīng)力的重要參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20℃時(shí)，取100厚度及厚度附加量

壓力容器殼體一般由鋼板卷制或鋼管制造。在容器設(shè)計(jì)時(shí)，圖紙上應(yīng)給出符合鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的尺寸，這就還需要考慮實(shí)際的剛度、材料的腐蝕性及材料制造中的一些問(wèn)題。計(jì)算厚度δ：厚度計(jì)算公式得到的厚度，這是滿足強(qiáng)度要求的最小厚度。厚度附加量：C=C1+C2.負(fù)偏差取值按鋼材標(biāo)準(zhǔn)，較小時(shí)可忽略。設(shè)計(jì)厚度δd:δd=δ+C2.名義厚度δn：設(shè)計(jì)厚度加上鋼材負(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。厚度及厚度附加量101厚度及厚度附加量

標(biāo)準(zhǔn)：GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》、GB24511-2009《承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板和鋼帶》、GB/T709-2006《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量和允許偏差》等容器用鋼板按GB709中的B類偏差，負(fù)偏差為0.3mm厚度：30mm以內(nèi)，間隔0.5mm；≥30mm，間隔1mm厚度及厚度附加量102殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度：為滿足制造、運(yùn)輸及吊裝等的剛度要求的厚度。對(duì)于