NBT47013.3-2015標準+1#修改單(2016超聲Ⅲ級班)

《鋼制臥式容器》----JB/T

4731-2005淡

勇

(教授)1937

西北大學化工學院College

of

Chemical

Engineering

Northwest

University2013年陜西省壓力容器設計人員培訓班JB/T4731是1993年開始編寫。1998年完成2000年版。后因有些引用的標準更改而使.2000版沒發(fā)行。本標準的出版，從編制初

稿、征求意見稿到報批稿，在全國容標委的領導下經(jīng)過多位專家、人士的審查、修改后方定稿了2005年版。這是多個單位、專家共同努力

下完成的，應當向這些人表示感謝。

一個新標準從編寫、出版到應用，

難免會出現(xiàn)不當或錯誤的地方，希望各單位及各位專家提出指正或發(fā)

表文章，以使標準更完善、先進。

JB/T4731-2005主要增加內(nèi)容：臥

式常壓容器；強度計算中增加周向應力考慮鞍座墊板增強作用；鞍座

設計考慮地震載荷；制造技術條件；附錄A有集中載荷時強度計算?！朵撝婆P式容器》=--JB/T一.

前言4731-2005《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005二內(nèi)容說明(下面按標準中章節(jié)順序號)1。范圍本標準適用于設計壓力不大于35

MPa

是指d)

條本標準不適用帶夾套的臥式容器，主要是因有夾套后，夾套筒體的受力情況、抗彎斷面系數(shù)等與假設不符。2--4.4節(jié)與GB150

基本一致，作為一個獨立標準，從完整性上是必須的。臥式真空容器臥式常壓容器臥式壓力容器GB150JB4735GB150。

。

。

。-

0.1

-0.02

0.1

35MPa《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-20054.3由于臥式常壓容器與臥式壓力容器分別屬于不同規(guī)范，它們在設計、制造、檢驗等方面的資格與職則有差別，故對不同容器的要求將分別與GB150

、JB4735

中的條款相對應。4.4.1.3指〈容規(guī)〉的第34—36條。4.5到4.8基本與GB150

、JB4735

一致。5

材料5.4

鞍座材料的選用JB/T4731-2000

版

為Q235-A、Q235-AF、16Mn、16MnR。JB/T4731-2005

版選用是這樣：GB50017-2003

<鋼結構設計規(guī)范〉中3.3.2條下列情況下的承重結構和構件不應采用Q235

沸騰鋼：焊接結構

2)

……承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結構。此條把Q235-AF

的應用否定了。3.3.3條…對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證?！朵撝婆P式容器》

JB/T

4731-2005根據(jù)此條Q235-A

不能應用。因為BG700

在1992年第1號修改單中說明“Q235-A

中的碳含量不作為交貨條件”

,即在法律上碳含量是不能保證。因此JB/T4731

中考慮的是Q235-B

。對于使用溫度<-20℃的用16MnR主要是該材料在容器制造中用的較多。最近網(wǎng)上有人認為按表5-1選材要求太嚴，而且在計算實例中用的是Q235-A,

前后

不一致，故昨早秘書長同有關編審人員協(xié)商處理意見如下：設計溫度(環(huán)境溫度加上+20℃)>0~250℃(相當環(huán)境溫度-20℃~250℃)0~-20℃(相當環(huán)境溫度-20℃~-40℃)20R對受介質(zhì)溫度影響的按介質(zhì)溫度另行選取。對表5-1鞍座材料的選取將在JB/T4712

鞍座標準確定后作適當修改及通知。鞍座材料Q235-A16MnR,20057

強度計算簡單介紹σ1,,σ2,σ3,σ4,σ5,σ6,σ6,σ7,σ8,σ9,及T,

Th

各應力的性質(zhì)及位置。7.3.2

.1

注意，

公式(7-2)

(7-3)中的hi

對不同的封頭，其應取不同值代入7.3.2.2筒體軸向應力σ1,σ2,σ3,σ4,如把筒體視為D0厚的梁，

這4個應力即是發(fā)生在梁最外層的拉及壓應力，可視為一次膜應力。σ1,,σ2

分別發(fā)生在兩支座中間段筒體的頂、底部。σ4發(fā)生在支座處筒體的底部。而σ3,當筒體被封頭或有加強圈《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-標準橢圓封頭hi=0.5Ri標準蝶型封頭

r=0.15Dihi=0.45Ri淺蝶封頭

r=0.10Dihi=0.388Ri《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005加強時，它位于筒體的頂部；不被加強時位于靠近水平中心線處。

(主要因為支座處頂部筒體發(fā)生癟塌，見圖22.4.2)7.3.2.3

圓筒軸向應力校核本節(jié)列出校核σ1,σ2,σ3,σ4

的取值，這在計算機上計算是簡單沒問題的，而手工計算時可以簡化取其可能產(chǎn)生的較大值，見JB/T4731

編制

說明第3條表2列出了可能出現(xiàn)的最大值(46頁)沖水不加壓σT1,σT4,σT1,σT4,水壓試驗σT2,σT3σT2,σT3內(nèi)壓容器外壓容器正常操作σ2,σ3σ1,σ4,《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005據(jù)實驗測定

圖22.4.2

筒體的軸向應力《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-20057.3

切向剪應力它是由支座反力在支座處筒體上引起的切向剪應力。1)當鞍座平面處有加強圈時最大剪應力發(fā)生在筒體水平中心線處(見下a)。2)當鞍座平面處無加強圈時最大剪應力發(fā)生在筒體水平中心線下鞍座邊角處(見下b)。3)當筒體被封頭加強時，最大剪應力發(fā)生在筒體鞍座邊角處。根據(jù)ZICK假設，封頭對筒體相當一個支撐，而支撐點在封頭的切線處，如圖8-7左下所示在封頭上部產(chǎn)生向下的剪力，而支座處為向上的剪力。這兩個剪力的水平分量使封頭產(chǎn)生水平拉力QX

該拉力使封頭產(chǎn)生剪應力Th

(公式見P15)強度校核

T≤0.8[σ]tTh≤1.25[σ]t-σh《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-20057.3.4

圓筒周向應力它是由切向剪應力使筒體產(chǎn)生周向彎矩(切向剪力的水平、垂直分量對筒體取矩)。其彎矩圖如JB/T4731

圖7—5或下面圖22.4.5-1。無加強圈或加強圈位于鞍座平面內(nèi)時，最大彎矩發(fā)生在鞍座邊角處；加強圈靠近鞍座平面內(nèi)時最大彎矩發(fā)生在筒體水平中心線靠下一點處。------

σs

為支座對筒體產(chǎn)生的徑向(法向)力在該處筒體內(nèi)發(fā)生切向剪應力，該剪應力的水平分量在筒體底部產(chǎn)生的壓應力。

(見圖22.4.5.-2)原GB150

第六章

沒有考慮墊板的加強作用。本版增加了墊板的加強作用，即分母為(ōe+ōre)。K5-徑向力水平分量積分后的一個三角函數(shù)值《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005每個加強環(huán)上的最大彎曲力矩,n

為加強環(huán)個數(shù)最大彎曲力矩=Mp=KFR鞍座平面內(nèi)無加強圈或加強圈位于在鞍座平面內(nèi)(b)

周向彎矩圖22.4.5-1

支座處筒體周向壓縮力和周向彎矩

加強圈靠近鞍座平面(a)

周向壓縮力《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005σ6,σ'6σ6是發(fā)生在鞍座邊角處筒體上由周向彎矩引起的彎曲應力。而σ'6是發(fā)生在鞍座墊板邊角處筒體上的彎曲應力(見P18)。

這個應力由兩部分組成(P17,18,19),

σ6,σ'6

公式7-

16、7-

17、7-

19、7-20和7

—

21,7-22中第一項是認為鞍座

對筒體的周向壓縮力見圖22.5.4-1a在邊角處仍需考慮，即為F/4而產(chǎn)生的壓縮應

力。第二項為周向彎矩產(chǎn)生的。當墊板起加強作用時，要考慮墊板的加強作用。關于L/Ra>8

時，抗彎有效斷面長L

=4Ra,W=2/3Ra5eL/Ra<8

時，抗彎有效斷面長L=L/2,W=Lδe/12σ=M。/w系數(shù)K6-切向剪應力分量對邊角處取矩后與β有關的三角函數(shù)值?！朵撝婆P式容器》

JB/T

4731-圖22.4.5-2《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005σ7,σ8

有加強圈時，承受F/4,

Mφ是由加強圈，故第一項分母為A?(加強圈組合截面面積)。第二項分母為l。(加強圈組合截面慣性)。σ7

是當有外加強圈時筒體內(nèi)表面處的應力，當有內(nèi)加強圈時筒體外表面處的應力。σ8是當有外加強圈時加強圈外表面處的應力，當有內(nèi)加強圈時加強圈內(nèi)表面處的應力。見

JB4735

圖7—

7《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005(a)

內(nèi)加強圈

(b)

外

加

強

圈圖

2

2

.

4

.

5

-

3

加

強

圈

在

鞍

座

平

面

上

時

、

位

置2005臥式容器的合理設計一般的調(diào)節(jié)步驟：使A≤0.5Ra→增設鞍座墊板-→增加鞍座包角→增設加強圈。1)A≤0.5Ra

時封頭對筒體有加強作用。-M2

抗彎斷面為整圓。-筒體被封頭加強時，

T公式中的k3

比無加強圈時為小。-周向應力σ6,σ'6公式中k6當

A/Ra≤0.5

時

k6=k7/41>A/Ra≥0.5

時

k6=(1.5A/

Ra-0.5)k7A/Ra≥1

時

k6=

k72)增設鞍座墊板墊板對σ5,σ6,σ9都有影響，特別是σ6。但增設鞍座墊板后σ'6不會下降。3)增大包角使k3—k8

值均下降。4)

設加強圈是調(diào)整σ6的最有效的辦法，特別是大型薄壁臥式容器?！朵撝婆P式容器》

JB/T

4731-《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005圖22.4.5-4

加強圈靠近鞍座平面時、

位置內(nèi)加強圈2005圓筒周向應力一節(jié)中的幾點說明：1)關于b,b2,b

4b---支座的軸向?qū)挾?，取鞍座腹板厚與筋板寬度之和，筋板寬度取大端寬。b2,b

4----

b2為圓筒的有效寬度。

b4

為鞍座墊板寬度。本標準規(guī)定b

4≥b2有人問：

b4<b2

時墊板是否起加強作用?大家可以討論。我看法是可以起加強作用，但作用起的不充分。2)關于鞍座平面的定義加強圈位于“鞍座平面上”是指加強圈組合截面的中心線位于鞍座組合截面b2的寬度以內(nèi)。7.4鞍座設計σ9為筒體對鞍座產(chǎn)生的使鞍座腹板水平分開的應力，腹板承受此分開力的有效高度為Ra/3或鞍座高度兩者中之小者；

(圖22.5)本節(jié)增加了一些新的內(nèi)容：《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-20051)σ9

增加墊板起加強作用，此時由墊板承受部分Fs

力(使鞍座腹板分開的),即分母改為

Hsbo+br?re2)地震及地震影響系數(shù)考慮地震主要是為校核鞍座的強度。

(請參見JB/

T4731

P442節(jié)

)這里有幾點說明：-地震力不考慮垂直地震力，取水平地震力；-地震力對鞍座的作用，其作用力取筒體軸線方向，因鞍座該方向抗彎性差；-臥式容器按放位置一般不高，風載相對地震較小，計算中沒考慮，但對于按放

位置較高或10米以上，或風速較大的開闊地，應考慮垂直筒體方向的風載，以驗算地腳螺栓強度；-校核地腳螺栓強度時認為地震力是垂直筒體軸線的；-鞍座的應力σsa

是容器質(zhì)量產(chǎn)生的壓應力、傾覆產(chǎn)生的壓應力與鞍座彎曲壓應力之和。

(

見P47)《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-2005圖22.5

鞍座腹板水平分力20057.制造、檢驗及驗收將分別執(zhí)行GB150

及鋼制焊接常壓容器JB4735。

這里僅將尺寸極限偏差、形位公差予以規(guī)定。見JB/T473131

頁表8—

1第2項，

C

級系指尺寸小于4000mm

的按GB1804—2000

C級。關于附錄A主要是臥式容器上有附屬設備時(如除氧器、精餾拄、液下泵等),如何進行強度校核。分兩種情況：1)不考慮地震(及配管外力)將附屬設備的質(zhì)量作為集中載核作用于均布載荷的簡支梁上，對集中、均布載荷引起的剪力、彎矩進行組合，得出支座處組合剪力、兩支座間的組合彎矩極

值代入均布載荷的相應公式進行強度校核。圖

A-2

為均布載荷與集中載荷之剪力、彎矩的合成圖《鋼制臥式容器》

JB/T

4731-20052)考慮地震即考慮筒體(受均布載荷)及附屬設備(集中載荷)受地震力的作用(也可以考慮外管作用力，本標準為簡化計算沒考慮配管作用力)后其剪力、彎矩與無

地震時剪力、彎矩進行組合。圖A-3

即為考慮附屬設備(集中載荷)受地震力產(chǎn)

生的彎矩的作用后，其剪力、彎矩的組合圖。并求出支座處組合剪力、兩支座間的組合彎矩極值代入均布載荷的相應公式進行強度校核?？紤]地震時許用應力應考慮載荷組合系數(shù)K0=1.2?？紤]附屬設備(如除氧器