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優(yōu)異精品課件文檔資料1/34壓力容器設(shè)計(jì)人培訓(xùn)考評(píng)桑如苞10月28日

講座2/34壓力容器設(shè)計(jì)人考評(píng)關(guān)鍵點(diǎn)一.材料.二.焊接給壓力容器帶來(lái)不良影響.三.檢驗(yàn)要求.四.耐蝕要求.五.制造要求.六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍.七.橢圓封頭計(jì)算.八.臥式容器.九.臥式固定換熱器.十.外壓容器.3/34壓力容器設(shè)計(jì)人考評(píng)關(guān)鍵點(diǎn)十一.管箱平蓋計(jì)算方法.十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法.十三.三種主要?dú)んw厚度計(jì)算時(shí)所針正確應(yīng)力特征.十四.三種主要?dú)んw厚度計(jì)算公式中所針正確焊縫.十五.“監(jiān)規(guī)”中相關(guān)要求（可查規(guī)程作答）.十六.等面積補(bǔ)強(qiáng)法中有效補(bǔ)強(qiáng)范圍依據(jù)，計(jì)算厚度確實(shí)定，及各種殼體上不一樣方向接管時(shí)開(kāi)孔計(jì)算直徑確實(shí)定.4/34

一.

材料1．化學(xué)成份要求：壓力容器用鋼材：

①磷含量（熔煉分析）≯0.030%

②硫含量≯0.020%

，③焊接壓力容器碳鋼、低合金鋼含碳量≯0.25%(限制這些含量作用)

④奧氏體不銹鋼長(zhǎng)久在＞525℃

時(shí)工作，鋼中含碳量≮0.04%

5/34

一.

材料2．使用熱處理狀態(tài)要求：

須正火狀態(tài)使用鋼板厚度界限（GB1504.2.5）3．逐張檢測(cè)要求：

見(jiàn)“監(jiān)規(guī)，P11,GB150P104．鍛件級(jí)別要求：

見(jiàn)GB150P11,4.4.2

以上要求中，應(yīng)尤其注意：大于、小于及等于要求。

6/34二.焊接給壓力容器帶來(lái)不良影響1．造成缺點(diǎn)，如氣孔、夾渣等，直接影響焊縫強(qiáng)度。2．在焊縫與母材間引發(fā)焊接殘余應(yīng)力。3．使母材熱影響區(qū)性能下降，其中尤其是沖擊韌性下降尤其嚴(yán)重。

7/34二.焊接給壓力容器帶來(lái)不良影響上述三方面影響，對(duì)不一樣容器作用不一樣。

①“缺點(diǎn)”對(duì)全部壓力容器都有影響（與一次應(yīng)力相關(guān)）故都須考慮，經(jīng)過(guò)焊接接頭系數(shù)表達(dá)。與單面焊雙面焊相關(guān)，與無(wú)損檢測(cè)百分比相聯(lián)絡(luò)。

②“殘余應(yīng)力”：該應(yīng)力能夠到達(dá)很高數(shù)值，但因?yàn)樗且粋€(gè)自平衡應(yīng)力，所以并不影響容器承載能力。為此在容器壁厚計(jì)算中可不考慮。而且因?yàn)樗粫?huì)“重復(fù)”出現(xiàn)，所以不會(huì)引發(fā)不安定問(wèn)題（即可不按二次應(yīng)力限制）。但它會(huì)對(duì)脆性破壞及應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生作用，為此8/34二.焊接給壓力容器帶來(lái)不良影響

對(duì)有可能發(fā)生脆性破壞容器，如低溫容器、高強(qiáng)鋼（σb＞540Mpa

）容器等要加以考慮。另外，對(duì)有應(yīng)力腐蝕可能容器也應(yīng)考慮(如液化氣罐)消除焊接殘余應(yīng)力方法即是焊后消殘熱處理。③對(duì)“韌性”影響：就普通常溫、高溫容器影響不大，可不考慮。但對(duì)低溫容器必須考慮。因?yàn)楹附舆^(guò)程中母材熱影響區(qū)中材料韌性下降是不可防止，為了使焊態(tài)母材熱影響區(qū)沖擊韌性能保持在一定水平，則必要時(shí)，應(yīng)提升對(duì)母材低溫沖擊韌9/34二.焊接給壓力容器帶來(lái)不良影響

性（Akv）要求，或降低材料Akv沖擊試驗(yàn)溫度。從確保容器安全角度出發(fā)，希望焊接造成熱影響區(qū)中母材沖擊韌性損失降到較小程度，故對(duì)焊接工藝應(yīng)控制較小線能量。為此宜采取手工焊、小電流、細(xì)焊絲、多道焊，減小對(duì)母材沖擊韌性影響。低溫容器焊接應(yīng)為此精工細(xì)作。低溫低應(yīng)力工況及低溫環(huán)境度影響考慮。10/34三.檢驗(yàn)要求

焊縫100％檢測(cè)要求條件，見(jiàn)“監(jiān)規(guī)，P43，第85條。另外，應(yīng)尤其注意：①對(duì)局部檢測(cè)容器上T形接頭，必須100％進(jìn)行檢測(cè)，但其合格級(jí)別與Ф＝1

時(shí)要求不一樣。②成形封頭（橢圓封頭等），先拼后成形時(shí)，拼縫應(yīng)100％檢測(cè)（盡管封頭Ф不一定取1），其合格級(jí)別也是與Ф相聯(lián)絡(luò)（即X線檢測(cè)時(shí)，合格級(jí)別可II或III級(jí)）封頭成形后對(duì)過(guò)渡區(qū)應(yīng)重新檢測(cè)，但非過(guò)渡區(qū)無(wú)此要求（即并非整個(gè)封頭拼縫要全部重檢）。11/34三.檢驗(yàn)要求

③磁粉與滲透檢測(cè)相比，含有靈敏度較高，兼能檢測(cè)材料近表面缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，為此對(duì)鐵磁性材料應(yīng)優(yōu)先采取磁粉檢測(cè)。但該法不能用于奧氏體不銹鋼材料。④射線與超聲檢測(cè)比較（超聲對(duì)奧氏體不銹鋼焊縫不適應(yīng)性）

12/34四.耐蝕要求1．晶間腐蝕：不銹鋼晶間腐蝕是因?yàn)樨氥t形起。為此防止方法：①采取超低碳不銹鋼（碳含量≤0.03%

）；②材料中添加穩(wěn)定化元素，如Ti、Ni等；③采取固熔化處理（溫度1100℃）或穩(wěn)定化處理（溫度875℃）。13/34四.耐蝕要求2．應(yīng)力腐蝕：對(duì)不銹鋼和碳鋼都可發(fā)生：是在應(yīng)力腐蝕環(huán)境和材料在拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生。防止或緩解應(yīng)力腐蝕方法。除了選材考慮外，尚要盡可能降低材料高應(yīng)力（有兩種，見(jiàn)后“十二”條）。主要采取焊后消殘熱處理和打磨園角兩種辦法。不要把晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕相混同。液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中普通應(yīng)考慮H2S應(yīng)力腐蝕可能。14/34五.制造要求1.GB150-98中對(duì)圓筒最小厚度要求（2mm,3mm）是出于焊接工藝要求，與剛度等無(wú)關(guān)。而GB151中對(duì)圓筒最小厚度要求是出于局部應(yīng)力、剛性安裝等要求，其值較大。2．對(duì)“厚板”端部以1:3斜度削薄作法，是考慮它們間厚度較緩過(guò)濾，能夠減小局部應(yīng)力。15/34五.制造要求3．對(duì)相鄰焊縫間距大于3δ

及100mm要求，是出于免使焊縫熱影響區(qū)重合，減小焊接造成不良影響。4．限制容器液壓試驗(yàn)時(shí)液體（水）溫度，是為了預(yù)防低溫脆性破壞發(fā)生。此溫度對(duì)不一樣材料是不一樣。脆性偏大材料，試驗(yàn)溫度較高。碳鋼、15MnVR、16MnR等材料試驗(yàn)溫度控制在5℃以上。5.壓力容器上慣用四種熱處理方法及應(yīng)用。

16/34六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍

Pc≤0.4[σ]tФ,此條件等同于K≤1.5（K-圓筒外徑與內(nèi)徑之比）。圓筒最小厚度考慮原因。容器工作壓力系指操作過(guò)程中可能出現(xiàn)容器頂部壓力。容器容積不扣除內(nèi)件體積。圓柱殼在端部均布邊界力作用下，殼中局部薄膜（環(huán)向）應(yīng)力與軸向彎曲應(yīng)力衰減長(zhǎng)度概念在壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用：17/34六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍

①

開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)②錐殼大小端加強(qiáng)段③無(wú)折邊球封④臥式鞍座計(jì)算等。計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度、有效厚度概念。有效厚度應(yīng)用。錐殼加強(qiáng)段（大、小端），計(jì)算對(duì)象，加強(qiáng)段長(zhǎng)度意義。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最大應(yīng)力位置、部位、方向、組成及性質(zhì)。18/34七.橢圓封頭計(jì)算

橢圓封頭在內(nèi)壓作用下，現(xiàn)有強(qiáng)度問(wèn)題，又有穩(wěn)定問(wèn)題，封頭厚度是依據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)它穩(wěn)定是經(jīng)過(guò)限制封頭最小有效厚度方法加以控制：就此對(duì)標(biāo)準(zhǔn)封頭要求了大于0.15%Di,對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)封頭要求了大于0.3%Di限制條件。封頭沖壓成形后最小厚度要求？橢圓封頭上不一樣部位開(kāi)孔時(shí)（分過(guò)渡區(qū)和球殼區(qū)）。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算時(shí)，其殼體計(jì)算厚度取值不一樣（可分別取封頭計(jì)算厚度和當(dāng)量球殼計(jì)算厚度）。19/34八.臥式容器

鞍座位置A要求：①A≤0.5Rm

；②A≈0.2L。其意義分別是：對(duì)①是能利用封頭挺性，以保持鞍座位置圓筒橫截面為圓形，從而含有較大抗彎矩（截面模量），對(duì)降低筒體軸向應(yīng)力、切向剪應(yīng)力和周向應(yīng)力都有利。20/34八.臥式容器

對(duì)②是使容器上由重力等引發(fā)軸向彎矩控制在最小值，此時(shí)圓筒上鞍座位置截面軸向彎矩與兩支座跨中截面處軸向彎矩相等。固定支座普通應(yīng)設(shè)置在圓筒上管線較粗、較多一端。目標(biāo)可減小圓筒熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。鞍座包角普通為120o。21/34九.臥式固定換熱器

1．采取弓形折流板時(shí)，缺口位置考究：對(duì)殼程為氣液兩相并存狀態(tài)時(shí)，必須左右布置，不然結(jié)果嚴(yán)重，造成損失。

2．當(dāng)殼程殼體上焊有防沖板時(shí)，折流板拉桿應(yīng)固定在遠(yuǎn)離擋板那塊管板上，不然不便組裝。

3．管箱熱處理?xiàng)l件（見(jiàn)GB151）。

22/34九.臥式固定換熱器

4．換熱器進(jìn)出口管口，當(dāng)直徑較大，且靠近管板或法蘭時(shí)，應(yīng)注意其開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算中，接管兩側(cè)是否都含有（B=2d）補(bǔ)強(qiáng)范圍。不然：SW6計(jì)算書(shū)是無(wú)效，應(yīng)手工修正計(jì)算．

5．換熱器（固定管板）殼程殼體在內(nèi)壓作用下受力與普通內(nèi)壓圓筒不一樣，軸向應(yīng)力與其環(huán)向應(yīng)力間無(wú)1:2關(guān)系。

6．固定管板與U形管板、浮頭管板受力比較、最大應(yīng)力位置，管子應(yīng)力分布情況，法蘭力矩對(duì)固定管板應(yīng)力影響。23/34十.外壓容器

外壓容器破壞有失穩(wěn)和強(qiáng)度破壞兩種可能，設(shè)計(jì)應(yīng)包含強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校核。但普通失穩(wěn)往往在強(qiáng)度破壞前發(fā)生，所以穩(wěn)定計(jì)算是外壓容器設(shè)計(jì)主要考慮方面。系數(shù)A、B意義。橢圓封頭與圓筒組成外壓容器，圓筒外壓計(jì)算長(zhǎng)度L＝圓筒長(zhǎng)度＋封頭直邊段2倍＋封頭曲面深度1/3兩倍。24/34十一.管箱平蓋計(jì)算方法

管箱平蓋計(jì)算方法與普通圓平板方法不一樣，它不但按通常平板公式計(jì)算強(qiáng)度所需厚度，而且還按剛度要求計(jì)算厚度，且取其大值。拼接管板不論厚薄，一律要100％檢測(cè)。25/34十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法

容器上高應(yīng)力源有兩種：

①焊接殘余應(yīng)力，此應(yīng)力對(duì)低溫容器，應(yīng)力腐蝕容器，高強(qiáng)鋼容器可產(chǎn)生不良影響。為此必須消除，即應(yīng)采取焊后熱處理，但因這種應(yīng)力不會(huì)重復(fù)循環(huán)出現(xiàn)，為此對(duì)疲勞容器不會(huì)產(chǎn)生影響，所以疲勞容器并不一定要求作消殘?zhí)幚怼?6/34十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法

②結(jié)構(gòu)突變處（如接管端部）因?yàn)閴毫Ξa(chǎn)生峰值應(yīng)力，其值可很高。為此對(duì)低溫、高強(qiáng)鋼、應(yīng)力腐蝕容器必須消除。方法是打磨圓角。對(duì)疲勞容器因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)，會(huì)使這種應(yīng)力發(fā)生循環(huán)，所以這種應(yīng)力對(duì)疲勞容器也會(huì)發(fā)生作用。為此疲勞容器對(duì)此也要進(jìn)行考慮，即打磨圓角。27/34

發(fā)生部位應(yīng)力方向成份許用值1．圓筒整體環(huán)向薄膜[σ]tФ2．球殼整體環(huán)向，經(jīng)向薄膜[σ]tФ3．錐殼（未加強(qiáng)）大端邊緣環(huán)向薄膜[σ]tФ十三.三種主要?dú)んw厚度計(jì)算時(shí)所針正確應(yīng)力特征28/34十四、三種主要?dú)んw厚