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壓力容器培訓(xùn)2024/3/25壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)1.1GB150適用范圍壓力:適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa,不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa溫度:鋼材允許使用溫度1、總論適用范圍適用范圍壓力容器培訓(xùn)1、總論1.2GB150管轄范圍容器殼體及與其連為整體的受壓零部件1)容器與外部管道連接焊縫連接第一道環(huán)向焊縫端面法蘭連接第一個(gè)法蘭密封面螺紋連接第一個(gè)螺紋接頭端面專用連接件第一個(gè)密封面2)接管、人孔、手孔等的封頭、平蓋及緊固件3)非受壓元件與受壓元件焊接接頭(如支座、墊板、吊耳等)4)連接在容器上的超壓泄放裝置
壓力容器培訓(xùn)1、總論1.3容器的失效形式
壓力容器在載荷作用下喪失正常工作能力稱之為失效。壓力容器設(shè)計(jì)說(shuō)到底是壁厚的計(jì)算,壁厚確定主要是對(duì)材料失效模式的判別:彈性失效殼體應(yīng)力限制在彈性范圍內(nèi),按彈性強(qiáng)度理論,殼體承載在彈性狀態(tài)。塑性失效殼體應(yīng)力限制在塑性范圍內(nèi),按塑性強(qiáng)度理論,殼體承載在塑性狀態(tài)。爆破失效殼體爆破是承載能力最大極限,表示材料承載能力的極限。壓力容器失效表現(xiàn)為強(qiáng)度(斷裂、泄漏)、剛度(泄漏、變形)和穩(wěn)定性(失穩(wěn))。壓力容器培訓(xùn)1、總論1.4設(shè)計(jì)參數(shù)
1.4.1壓力(6個(gè)壓力)Pw正常工況下,容器頂部可能達(dá)到的最高壓力Pd與相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度相對(duì)應(yīng)作為設(shè)計(jì)條件的容器頂部的最高壓力Pd≥PWPc在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下,確定元件厚度壓力(包括靜液柱)Pt壓力試驗(yàn)時(shí)容器頂部壓力Pwmax設(shè)計(jì)溫度下,容器頂部所能承受最高壓力,由受壓元件有效厚度計(jì)算得到。Pz安全泄放裝置動(dòng)作壓力Pw<Pz≤(1.05-1.1)PwPd≥Pz
壓力容器培訓(xùn)1、總論1.4設(shè)計(jì)參數(shù)
1.4.2溫度Tw在正常工況下元件的金屬溫度,實(shí)際工程中,往往以介質(zhì)的溫度表示工作溫度。Tt壓力試驗(yàn)時(shí)元件的金屬溫度,工程中也往往以試驗(yàn)介質(zhì)溫度來(lái)表示試驗(yàn)溫度。Td在正常工況下,元件的金屬截面的平均溫度,由于金屬壁面溫度計(jì)算很麻煩,一般取介質(zhì)溫度加或減10-20℃得到。壓力容器培訓(xùn)1、總論1.4設(shè)計(jì)參數(shù)
1.4.3壁厚(6個(gè)厚度)δc計(jì)算厚度,由計(jì)算公式得到保證容器強(qiáng)度,剛度和穩(wěn)定的厚度δd設(shè)計(jì)厚度,δd=δc+C2(腐蝕裕量)δn名義厚度,δn=δd+C1(鋼材負(fù)偏差)+△(圓整量)δe有效厚度,δe=δn-C1-C2=δc+△δmin設(shè)計(jì)要求的成形后最小厚度,δmin≥δn-C1
(GB1503.5.6殼體加工成形后最小厚度是為了滿足安裝、運(yùn)輸中剛度而定;而δmin是保證正常工況下強(qiáng)度、剛度、壽命要求而定。)δ坯坯料厚度δ坯=δd+C1+△+C3(其中:C3制造減簿量,主要考慮材料(黑色,有色)、工藝(模壓,旋壓;冷壓,熱壓),所以C3值一般由制造廠定。)壓力容器培訓(xùn)1、總論各厚度之間的相互關(guān)系壓力容器培訓(xùn)1、總論1.4設(shè)計(jì)參數(shù)
1.4.4許用應(yīng)力許用應(yīng)力是材料力學(xué)性能與相應(yīng)安全系數(shù)之比值:
σb/nbσs/nsσD/nDσn/nn當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20℃取20℃的許用應(yīng)力。壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件
3、外壓元件(園筒和球殼)
4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——園筒和球殼2.1園筒和球殼
園筒和球殼壁厚是根據(jù)彈性力學(xué)最大主應(yīng)力理論中徑公式導(dǎo)出:
中徑(Di+δ)替代Di壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——園筒和球殼是以薄壁容器內(nèi)徑公式導(dǎo)出,認(rèn)為應(yīng)力是均勻分布。隨壁厚增加K值增大,應(yīng)力分布不均勻程度加大,當(dāng)K=1.5時(shí),由薄壁公式計(jì)算應(yīng)力比拉美公式計(jì)算應(yīng)力要低23%,誤差較大;當(dāng)采用(Di+δ)替代Di內(nèi)徑后,則其應(yīng)力僅相差3.8%,這樣擴(kuò)大了公式應(yīng)用范圍(K≤1.5),誤差在工程允許范圍內(nèi)。園筒受力圖壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——園筒和球殼園筒環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力2倍,最大主應(yīng)力為環(huán)向應(yīng)力,所以公式中焊接接頭系數(shù)為縱向焊縫接頭系數(shù)。而球殼環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力是相等。按中徑公式可推導(dǎo)出,球殼壁厚適用范圍Pc≤0.6[σ]tΦ,相當(dāng)于K≤1.353公式中焊接接頭系數(shù)為所有拼接焊縫接頭系數(shù)。壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2.2封頭
2.2.1橢圓封頭1)應(yīng)力分布
標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭(a/b=2)應(yīng)力分布:壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭徑向應(yīng)力σr為拉伸應(yīng)力,封頭中心最大,沿徑線向封頭底邊逐漸減小。周向應(yīng)力σθ封頭中心拉伸應(yīng)力,并沿徑線向封頭底邊逐漸減小,由拉伸應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力,至底邊壓應(yīng)力最大。且a/b越大,底部壓應(yīng)力愈大。出于上述考慮,GB150規(guī)定a/b≯2.6。所以在內(nèi)壓作用下,封頭短軸要伸長(zhǎng),長(zhǎng)軸要縮短稱之為趨園現(xiàn)象,在曲面與直邊相連部分,封頭底邊徑向收縮,園筒徑向脹大,在邊界力作用下產(chǎn)生附加彎距(彎曲應(yīng)力),封頭上最大應(yīng)力為薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和。
壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2.2.1
計(jì)算公式
可近似理解為,橢圓封頭壁厚是園筒壁厚的K倍。其中:表示為封頭形狀系數(shù),a/b越大,越扁平,長(zhǎng)軸收縮多,變形越大,應(yīng)力也大。K與Di/2hi關(guān)系查表7.1壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭3)穩(wěn)定性在內(nèi)壓作用下,長(zhǎng)軸縮短,產(chǎn)生壓應(yīng)力,存在周向失穩(wěn)可能,標(biāo)準(zhǔn)控制最小厚度來(lái)保證。(GB150表7-1下部說(shuō)明)在外壓作用下,短軸縮短,產(chǎn)生壓應(yīng)力,球面部分存在失穩(wěn)可能,用圖表法進(jìn)行校核計(jì)算。壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2.2封頭
2.2.2碟形封頭1)應(yīng)力分布碟形封頭由球面、環(huán)殼和園筒組成,應(yīng)力分布與橢圓封頭相似。
徑向應(yīng)力
σr為拉伸應(yīng)力,在球面部分均勻分布,至環(huán)殼應(yīng)力逐漸減小,到底邊應(yīng)力降至一半。
周向應(yīng)力
σθ在球面部分為均勻分布拉伸應(yīng)力,環(huán)殼上為壓縮應(yīng)力,在連接點(diǎn)到底邊逐漸減小,而在球面與環(huán)殼連接處最大。碟形殼的應(yīng)力與變形壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭碟形封頭與橢圓封頭形狀相似,不同點(diǎn)是應(yīng)力與變形都是不連續(xù)的,而且有兩個(gè)拐點(diǎn)(球面與環(huán)殼、環(huán)殼與園筒)在兩個(gè)邊界上產(chǎn)生附加力矩(彎曲應(yīng)力)在內(nèi)壓作用下,球面外凸,環(huán)殼內(nèi)縮,園筒外脹。當(dāng)r/R越小,球面與環(huán)殼處產(chǎn)生應(yīng)力最大;r/R→1趨于球殼,彎距→0;所以蝶形封頭最大應(yīng)力在球面與環(huán)殼過(guò)度區(qū)。
壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2)碟形封頭的計(jì)算公式
Ri/r越大,變形越大,應(yīng)力也大,所以M隨R/r增大而增大,M與Ri/r查表7-3可近似理解為,蝶形封頭壁厚是球殼壁厚的M倍。其中:形狀系數(shù),3)穩(wěn)定性在內(nèi)壓作用下,長(zhǎng)軸縮短,產(chǎn)生壓應(yīng)力,存在周向失穩(wěn)可能,標(biāo)準(zhǔn)控制最小厚度來(lái)保證。(GB150表7-1下部說(shuō)明)在外壓作用下,短軸縮短,產(chǎn)生壓應(yīng)力,球面部分存在失穩(wěn)可能,用圖表法進(jìn)行校核計(jì)算。同橢圓形封頭壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2.2封頭
2.2.3錐形封頭1)定義錐形封頭半頂角α≤60°,以大端直徑為當(dāng)量園筒直徑(Di/cosα)方法計(jì)算(即按當(dāng)量園筒一次薄膜應(yīng)力計(jì)算)。同一直徑處周向應(yīng)力等于軸向應(yīng)力2倍;不同直徑處,應(yīng)力是不同的。半頂角α>60°,按園平板計(jì)算,此時(shí)應(yīng)力以彎曲應(yīng)力為主,與薄膜理論不適應(yīng)的。大端α≤30°采用無(wú)折邊結(jié)構(gòu);α>30°帶折邊小端α≤45°采用無(wú)折邊結(jié)構(gòu);α>45°帶折邊
壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2)應(yīng)力分析大端軸向力T2分解成沿母線方向N2和垂直與軸線方向P2。N2軸向拉伸應(yīng)力P2大端徑向收縮,產(chǎn)生徑向彎曲應(yīng)力,并使周向應(yīng)力與壓力作用產(chǎn)生周向應(yīng)力,方向相反而相對(duì)減小,所以大端以一次軸向拉伸應(yīng)力+二次軸向彎曲應(yīng)力為強(qiáng)度控制條件壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2)應(yīng)力分析小端軸向力T1分解成母線方向N1和垂直于軸線方向P1.N1軸向拉伸應(yīng)力P1小端徑向張大,產(chǎn)生周向應(yīng)力。此周向應(yīng)力與壓力作用產(chǎn)生周向應(yīng)力方向一致,相互疊加,所以小端以一次周向應(yīng)力+由邊界力引起周向應(yīng)力為強(qiáng)度條件控制值壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭3)計(jì)算公式
錐殼厚度
由于受邊界條件影響,是否需要在大、小端增設(shè)加強(qiáng)段,由GB150圖7-11、7-13判斷,交點(diǎn)在左邊表示二次應(yīng)力影響不大,不起控制作用,按上式計(jì)算即可;當(dāng)交點(diǎn)在右邊時(shí),需增設(shè)加強(qiáng)段。大端厚度:小端厚度:Q應(yīng)力增值系數(shù),體現(xiàn)邊界應(yīng)力作用。通常情況下,錐殼為一個(gè)厚度。則應(yīng)取上述三個(gè)厚度中最大值。
壓力容器培訓(xùn)2、受壓元件——封頭2.2封頭
2.2.4平蓋平蓋厚度是基于園平板在均布載荷作用下一次彎曲應(yīng)力來(lái)計(jì)算:K為結(jié)構(gòu)特征系數(shù),分固支(焊接)和簡(jiǎn)支(螺栓)查表7-7。比較兩種邊界條件下得最大撓度與最大應(yīng)力,可知:撓度反映板的剛度;應(yīng)力則反映強(qiáng)度。所以周邊固支平蓋的最大撓度和最大彎曲應(yīng)力比周邊簡(jiǎn)支要小,從強(qiáng)度和剛度要求,周邊固支比周邊簡(jiǎn)支的為好。壓力容器培訓(xùn)休息時(shí)間……壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件
3、外壓元件(園筒和球殼)
4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)3.1失穩(wěn)外壓元件承受的壓應(yīng)力,其破壞形式主要是失穩(wěn),失穩(wěn)可分為周向失穩(wěn)和軸向失穩(wěn)。周向失穩(wěn)斷面由園形變成波形
軸向失穩(wěn)軸線由直線變成波形線3、外壓元件(園筒和球殼)
周向壓縮應(yīng)力引起軸向壓縮應(yīng)力引起壓力容器培訓(xùn)3、外壓元件(園筒和球殼)
3.2外壓容器的設(shè)計(jì)外壓容器園筒和球殼的設(shè)計(jì)主要是穩(wěn)定性計(jì)算。外壓容器園筒壁厚的計(jì)算,主要是為了防止在外壓作用下殼體的失穩(wěn)。為了防止失穩(wěn),應(yīng)使殼體防止失穩(wěn)的許用壓力[P]大于或等于計(jì)算壓力Pc.園筒穩(wěn)定安全系數(shù)取3.0,球殼穩(wěn)定安全系數(shù)取14.52。1)周向失穩(wěn)計(jì)算外壓容器殼體壁厚計(jì)算一般采用圖算法,根據(jù)殼體直徑(或半徑),計(jì)算長(zhǎng)度,假設(shè)壁厚(δe)和所用材料牌號(hào),利用圖表查取系數(shù),然后代入公式得到許用外壓力[P],使[P]≥Pc;否則重新計(jì)算直至合格為止。2)軸向失穩(wěn)計(jì)算由園筒或管子的半徑,壁厚δe和所用材料牌號(hào),用圖表查取系數(shù),代入公式得B值,使計(jì)算壓力Pc小于或等于許用軸向壓縮應(yīng)力。許用軸向壓縮應(yīng)力取設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力[σ]和B值的較小值。壓力容器培訓(xùn)3、外壓元件(園筒和球殼)
3.3防止外壓園筒失穩(wěn)措施防止外壓園筒失穩(wěn)措施主要有:1)增加園筒壁厚;2)縮短園筒的計(jì)算長(zhǎng)度;3)設(shè)置加強(qiáng)圈。加強(qiáng)圈設(shè)置應(yīng)整圈圍繞在園筒上,并要求有足夠截面積和組合慣性距。加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器內(nèi)部或外部。加強(qiáng)圈和園筒之間連接可采用連續(xù)焊或間斷焊。間斷焊外部不少于園筒周長(zhǎng)的1/2,內(nèi)部不少于1/3。壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)
4、開孔補(bǔ)強(qiáng)5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
4.1適用范圍在筒體、封頭上開圓孔,橢圓孔或長(zhǎng)圓孔。非園孔的a/b≤2。筒體Di≤1500或凸形封頭d≤1/2Di(且筒體d≤520mm)筒體Di>1500或錐形封頭d≤1/3Di(且筒體d≤1000mm)開孔不僅削弱容器強(qiáng)度,也造成局部應(yīng)力集中,是造成容器破壞重要因素,所以開孔補(bǔ)強(qiáng)是壓力容器設(shè)計(jì)重要組成部分。
壓力容器培訓(xùn)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
4.2開孔補(bǔ)強(qiáng)形式與作用1)型式
兩種開孔補(bǔ)強(qiáng)型式——整體補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)(補(bǔ)強(qiáng)圈)
整體補(bǔ)強(qiáng)增加殼體厚度(經(jīng)濟(jì)性差)厚壁管(推薦)整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體焊接(嵌入式接管)GB150P222圖J5a),b)局部補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈(推薦)2)作用內(nèi)壓容器——對(duì)開孔截面拉伸強(qiáng)度補(bǔ)償。外壓容器——對(duì)開孔截面壓縮穩(wěn)定性補(bǔ)償,防止失穩(wěn)。
壓力容器培訓(xùn)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
4.3開孔補(bǔ)強(qiáng)的規(guī)定1)不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑應(yīng)滿足GB150P758.3規(guī)定2)采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)要求
σb≤540MPa;δ≤1.5δn;δn≤38mm3)整體補(bǔ)強(qiáng)要求下列情況之一,應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)(增加殼體厚度或采用補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體相焊)。HG20583鋼制化工容器結(jié)構(gòu)規(guī)定。σb>540MPaδ>1.5δnδn>38mmPd≥4.0MPaTd>350℃介質(zhì)為極度,高度危害介質(zhì)壓力容器培訓(xùn)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
4.4開孔補(bǔ)強(qiáng)方法
1)等面積補(bǔ)強(qiáng)法(d≤1/2Di)
原則:有效補(bǔ)強(qiáng)面積大于或等于開孔失去面積式中δ為開孔處計(jì)算厚度,注意:對(duì)橢圓封頭和碟形封頭中心部位和邊緣部位δ是不同的。壓力容器培訓(xùn)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
4.4開孔補(bǔ)強(qiáng)方法
2)壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法(0.8Di≥d>0.5Di)原則:有效承壓面積上作用力≤許用應(yīng)力
當(dāng)殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈材料不同時(shí),上述可表達(dá)為:[σ]0、[σ]1、[σ]2分別為殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈材料的許用應(yīng)力,MpaAσ0、Aσ1、Aσ2分別為有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)殼體、接管和補(bǔ)強(qiáng)圈橫截面積,mm2
P設(shè)計(jì)壓力,Mpa;AP為補(bǔ)強(qiáng)有效范圍內(nèi)壓力作用面積,mm2詳見HG20581鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.1法蘭分類
1)按墊片窄面法蘭墊片在螺栓孔內(nèi)側(cè)(一般采用窄面法蘭)寬面法蘭墊片在螺栓孔兩側(cè)2)按整體性程度松式法蘭法蘭與筒體未連成整體,如活套法蘭、螺紋法蘭整體法蘭法蘭環(huán)、錐頸與筒體連成整體,如長(zhǎng)頸法蘭任意式法蘭如平焊法蘭(JB4700中,甲、乙型平焊法蘭)3)按密封面型式突面法蘭由一對(duì)平面組成凹凸面法蘭由一對(duì)相配合的凹面和凸面組成榫槽法蘭由一對(duì)相配合的榫面和槽面組成環(huán)面法蘭由一對(duì)相配合的環(huán)面組成壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
按密封面形式法蘭示意圖
壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.2墊片
1)墊片種類非金屬墊片橡膠板、橡膠石棉板、聚四氟乙烯、膨脹石墨等金屬墊片純鋁、紫銅、軟鋼、不銹鋼等,用于壓力、溫度較高場(chǎng)合金屬包墊片柔性石墨、石棉板為芯材,外包銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鐵皮常用于中、低壓和較高溫度場(chǎng)合。纏繞墊片由金屬薄帶(0Cr13 、0Cr18Ni9、08F)和填充帶(石墨、柔性石墨、聚四氟乙烯)相間纏繞而成,適用較高壓力和溫度范圍。壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.2墊片
2)墊片壓緊力預(yù)緊狀態(tài)下最小壓緊力操作工況下最小壓緊力式中,m墊片系數(shù),墊片操作時(shí),為保持密封需要施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力與內(nèi)壓力比值,即2是系數(shù),m是墊片材料的一個(gè)特性,y墊片比壓力,墊片在預(yù)緊時(shí),為了消除法蘭密封面與墊片接觸面間的縫隙,需施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力。墊片合理設(shè)計(jì),應(yīng)使墊片在預(yù)緊和操作狀態(tài)下所需壓緊力盡可能小。壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.3法蘭設(shè)計(jì)
1)法蘭密封要求法蘭是通過(guò)緊固螺栓(螺柱)壓緊墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)密封,所以法蘭設(shè)計(jì)要防止泄漏,既要保證強(qiáng)度,也要有足夠剛性,以保持良好密封性。影響法蘭密封因素:a)操作條件,P、T、介質(zhì)b)螺栓的預(yù)緊力c)墊片的性能,應(yīng)考慮墊片材料對(duì)溫度及其介質(zhì)相容性。d)法蘭密封面形式e)法蘭剛度
壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.3法蘭設(shè)計(jì)
2)螺栓螺栓載荷預(yù)緊狀態(tài):操作狀態(tài):螺栓面積預(yù)緊時(shí)操作時(shí)取兩者大值作為確定螺栓截面積依據(jù)。在螺栓面積A已定情況下,選用小直徑螺栓,個(gè)數(shù)多;選用大直徑螺栓,個(gè)數(shù)少,為保證扳手在周向和徑向間距要求,應(yīng)選取合適螺栓直徑,使螺栓中心圓直徑最小。螺栓中心圓直徑增大,使螺栓預(yù)緊力增大,承受彎距增大,不利于密封。壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.3法蘭設(shè)計(jì)
3)法蘭法蘭強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論有多種,我國(guó)法蘭設(shè)計(jì)規(guī)范的依據(jù)是彈性分析理論,即控制法蘭中應(yīng)力在彈性范圍內(nèi),以保證法蘭的密封要求。(Waters法)工程上法蘭設(shè)計(jì)主要是對(duì)法蘭軸向應(yīng)力σH,徑向應(yīng)力σr和周向應(yīng)力σθ和組合應(yīng)力的校核。即,壓力容器培訓(xùn)5、法蘭
5.3法蘭設(shè)計(jì)4)法蘭設(shè)計(jì)的合理性a)選擇墊片時(shí),盡可能選擇所需壓緊力小的墊片,即m、y小的墊片。b)盡可能縮小螺栓中心圓直徑,減小法蘭力矩的力臂,有利密封;c)合理設(shè)計(jì)法蘭錐頸(δ1)和法蘭環(huán)(δf),既保證強(qiáng)度,又有足夠剛度,即調(diào)整δ1、δf使法蘭的各計(jì)算應(yīng)力盡可能接近相應(yīng)許用應(yīng)力,趨滿應(yīng)力狀態(tài)。壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)6、低溫壓力容器(附錄C)
設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20℃的鋼制壓力容器(室外安裝無(wú)保溫的容器,最低設(shè)計(jì)溫度應(yīng)考慮地區(qū)環(huán)境溫度影響)各國(guó)對(duì)低溫壓力容器劃分溫度界限:受環(huán)境溫度影響,殼體的金屬溫度低于或等于-20℃時(shí),也應(yīng)遵循低溫壓力容器規(guī)定。美國(guó)日本、德國(guó)法國(guó)英國(guó)<-30℃<-10℃<-20℃<0℃壓力容器培訓(xùn)6、低溫壓力容器(附錄C)
6.1低溫低應(yīng)力工況
設(shè)計(jì)溫度雖低于或等于-20℃,但其周向應(yīng)力σθ小于1/6σs屈服限,且不大于50MPa時(shí),稱低溫應(yīng)力工況。
在低溫應(yīng)力工況下,設(shè)計(jì)溫度加50℃后,高于-20℃則不必遵循低溫壓力容器規(guī)定,可大大降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)性。壓力容器培訓(xùn)6、低溫壓力容器(附錄C)
6.2低溫壓力容器對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求低溫壓力容器使用溫度低,材料由延性狀態(tài)向脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變,降低抗沖擊性能,易發(fā)生脆斷,所以對(duì)材料有較高沖擊試驗(yàn)要求外,對(duì)結(jié)構(gòu)也有要求。1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,減少約束;2)避免產(chǎn)生大的溫度;3)減少局部應(yīng)力集中和形狀突變,接管端部要磨圓;4)支座不得直接焊在殼體上;5)開孔補(bǔ)強(qiáng)盡量采用整體補(bǔ)強(qiáng)和厚壁管補(bǔ)強(qiáng);6)墊片應(yīng)采用在低溫下有良好彈性的材料。壓力容器培訓(xùn)6、低溫壓力容器(附錄C)
6.3低溫壓力容器對(duì)材料、焊接、無(wú)損探傷、焊后熱處理的要求1)對(duì)材料要求
受壓元件用鋼采用鎮(zhèn)靜態(tài)δ>20mm鋼板逐張超探對(duì)不同使用溫度,進(jìn)行低溫沖擊2)對(duì)焊接和無(wú)損探傷要求
全焊透結(jié)構(gòu)無(wú)損探傷比例為50%和100%100%RT或UT檢測(cè)的容器,其對(duì)接接頭、T形接頭、角焊接縫需進(jìn)行100%MT或PT檢測(cè)。焊縫表面不得有咬邊3)焊后熱處理鋼板厚度δ>16mm的碳素鋼和低合金鋼制容器或受壓元件,應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、總論
2、受壓元件3、外壓元件(園筒和球殼)4、開孔補(bǔ)強(qiáng)
5、法蘭6、低溫壓力容器(附錄C)
7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器培訓(xùn)7、超壓泄放裝置(附錄B)
壓力容器在運(yùn)行中由于外界因素影響和工藝過(guò)程失控,造成超壓或超溫,容器有可能發(fā)生破裂或爆炸等安全事故,超壓泄放裝置就是在容器一旦超壓時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放,避免事故發(fā)生。7.1對(duì)泄壓裝置要求1)動(dòng)作壓力能在設(shè)定壓力及允許誤差范圍內(nèi)2)泄放能力大于或等于容器安全泄放量3)有可靠密封,能保證容器正常工作4)在有效使用期限內(nèi)能可靠工作超壓泄放裝置有安全閥、爆破片、及安全閥和爆破片組合。壓力容器培訓(xùn)7、超壓泄放裝置(附錄B)
7.2采用爆破片條件符合下列條件之一,必須采用爆片1)壓力快速增長(zhǎng)2)對(duì)密封要求高3)介質(zhì)粘稠、有腐蝕性或?qū)﹂y門有磨損的介質(zhì)4)其他安全閥不能適用的場(chǎng)合7.3安全閥、爆破片動(dòng)作壓力和容器設(shè)計(jì)壓力關(guān)系安全閥動(dòng)作壓力爆破片爆破壓力
壓力容器培訓(xùn)7、超壓泄放裝置(附錄B)
當(dāng)采用安全閥與爆破片組合裝置時(shí),其中一個(gè)泄放裝置的動(dòng)作壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力,另一個(gè)泄放裝置的動(dòng)作壓力可提高,但不得超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的4%。(安全閥動(dòng)作壓力不大于設(shè)計(jì)壓力;爆破片的動(dòng)作壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的4%)。安全閥最高開啟壓力壓力容器培訓(xùn)7、超壓泄放裝置(附錄B)
7.4泄放裝置的設(shè)計(jì)
泄放裝置設(shè)計(jì)主要是泄放能力(安全泄放量)計(jì)算和排放面積確定。7.5泄放裝置的使用1)氣體泄放裝置應(yīng)在容器頂部或氣體管道上;液體泄放裝置應(yīng)在正常液位下方。安全閥應(yīng)處在垂直位置;2)容器與泄放裝置之間一般不能設(shè)置截止閥;3)泄放裝置應(yīng)有足夠泄放能力和強(qiáng)度;4)安全閥應(yīng)定期檢驗(yàn)(一般每年檢驗(yàn)一次);爆破片應(yīng)定期更換(一般2∽3年更換一次)。壓力容器培訓(xùn)GB151管殼式換熱器
Tubularheatexchangers
壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、適用范圍
2、換熱器特點(diǎn)
3、設(shè)計(jì)參數(shù)
4、材料
5、設(shè)計(jì)6、管板與換熱器的連接
壓力容器培訓(xùn)1、適用范圍
適用于固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。換熱器主要由前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)(包括管束)三部件組成。
1.1適用參數(shù)
DN≤2600mmPN≤36MPaDN×PN≤1.75×1041.2設(shè)計(jì)溫度同GB150壓力容器培訓(xùn)1、適用范圍
1.3不適用場(chǎng)合直接受火焰加熱換熱器核輻射換熱器疲勞分析換熱器其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的換熱器壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、適用范圍
2、換熱器特點(diǎn)
3、設(shè)計(jì)參數(shù)
4、材料
5、設(shè)計(jì)6、管板與換熱器的連接
壓力容器培訓(xùn)2、換熱器特點(diǎn)
2.1固定管板式
兩塊管板分別焊于殼體兩端,是一種不可拆結(jié)構(gòu)1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)成熟;2)管束(管間)無(wú)法清洗;3)殼程溫度△t>50℃,需設(shè)置膨脹節(jié)當(dāng)管、殼程有溫差時(shí),按溫差計(jì)算出殼體軸向應(yīng)力σH,換熱管軸向應(yīng)力σt,換熱管與管板之間拉脫力q,當(dāng)有一項(xiàng)不能滿足強(qiáng)度條件時(shí),就需要設(shè)置膨脹節(jié)。壓力容器培訓(xùn)2、換熱器特點(diǎn)
2.2浮頭式
一塊管板固定,一塊管板同換熱管在殼體內(nèi)殼可自由伸縮,當(dāng)管、殼程有溫差時(shí),可自由伸縮,不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。1)可進(jìn)行管間管內(nèi)清洗;2)一端管板是浮動(dòng)的,無(wú)溫差應(yīng)力,可用于大溫差場(chǎng)合;3)一般情況Pmax<6.4Mpa,Tmax<400℃壓力容器培訓(xùn)2、換熱器特點(diǎn)
2.3U形管式
只有一塊管板,一端是自由伸縮的U形管,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,也不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。1)可進(jìn)行管間清洗;2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,泄漏點(diǎn)少;3)彎管R有一定限制,Rmin≥2d04)可用于高溫,高壓和大溫差場(chǎng)合壓力容器培訓(xùn)2、換熱器特點(diǎn)
2.4填料函式
浮動(dòng)端管板可在填料函內(nèi)自由滑動(dòng),補(bǔ)償管、殼間溫差。
1)不適用于易揮發(fā)、易然、易爆、有毒介質(zhì)和貴重介質(zhì);2)Pmax≤2.5Mpa;壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、適用范圍
2、換熱器特點(diǎn)
3、設(shè)計(jì)參數(shù)
4、材料
5、設(shè)計(jì)6、管板與換熱器的連接
壓力容器培訓(xùn)3、設(shè)計(jì)參數(shù)
3.1公稱直徑DN卷制園筒DN=Di鋼管DN=D03.2公稱長(zhǎng)度Ln
換熱管直管長(zhǎng)度3.3換熱面積A
以換熱管外徑為基準(zhǔn)計(jì)算得到。3.4溫度
設(shè)計(jì)溫度Td。殼程指殼體設(shè)計(jì)溫度,管程指管箱設(shè)計(jì)溫度(注意:不是換熱管的設(shè)計(jì)溫度)
3.5壓力同GB150壓力容器培訓(xùn)3、設(shè)計(jì)參數(shù)
3.6厚度附加量(C1、C2)主要考慮腐蝕裕量C2;管板、浮頭法蘭、球冠形封頭、鉤圈考慮兩面腐蝕裕量;換熱管不考慮厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2:非受壓元件(拉桿、定距管、拆流板和支持板一般不考慮腐蝕裕量C2)壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、適用范圍2、換熱器特點(diǎn)3、設(shè)計(jì)參數(shù)
4、材料5、設(shè)計(jì)6、管板與換熱器的連接
壓力容器培訓(xùn)4、材料
4.1園筒、封頭
a)園筒、封頭鋼板應(yīng)符合GB150規(guī)定園筒鋼管應(yīng)采用無(wú)縫管(不銹鋼除外)b)銅和銅合金應(yīng)在退火狀態(tài)下使用。設(shè)計(jì)溫度純銅Td≤150℃銅合金Td≤200℃c)鋁和鋁合金設(shè)計(jì)壓力Pd≤8MPa設(shè)計(jì)溫度Td-269∽200℃當(dāng)Td>65℃時(shí),不宜用含鎂量大于3%的鋁鎂合金。d)鈦和鈦合金設(shè)計(jì)溫度Td≤300℃e)銅、鋁、鈦制換熱器還應(yīng)符合其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)壓力容器培訓(xùn)4、材料
4.2管板、法蘭、平蓋管板、法蘭、平蓋優(yōu)先用鋼鍛件,帶凸肩的管板應(yīng)采用鍛件應(yīng)符合Ⅱ級(jí)規(guī)定。用鋼板時(shí)應(yīng)符合GB150規(guī)定。拼接管板的對(duì)接焊縫應(yīng)100%RT或UT檢測(cè),拼接管板應(yīng)焊后熱處理。設(shè)計(jì)溫度高于或等于300℃時(shí),應(yīng)采用對(duì)焊法蘭。壓力容器培訓(xùn)4、材料
4.3換熱管1)碳鋼管、低合金鋼管可選用Ⅰ、Ⅱ級(jí)兩種精度。不銹鋼管,有色金屬管Ⅰ級(jí)精度。2)換熱器允許拼接,但必須作以下檢查。a)、拼接要求要符合GB151規(guī)定。b)、作通球檢查c)、焊縫做RT抽檢d)、做2Pd液壓試驗(yàn)3)不銹鋼焊接鋼管作換熱器管時(shí),應(yīng)注意不得用于極度危害介質(zhì)Pd≤6.4Mpa4)當(dāng)換熱管不允許拼接時(shí),必須在圖樣上注明。壓力容器培訓(xùn)主要內(nèi)容1、適用范圍2、換熱器特點(diǎn)3、設(shè)計(jì)參數(shù)4、材料
5、設(shè)計(jì)6、管板與換熱器的連接
壓力容器培訓(xùn)5、設(shè)計(jì)
5.1圓筒、管箱
一般要求見GB150;園筒其最小厚度比容器要厚,以滿足管板、管束安裝要求;園度要求比容器要高,以滿足穿管和園筒與折流板間隙要求。管箱要保證分程隔板密封要求,滿足強(qiáng)度,剛度要求;焊制管箱應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理,熱處理后加工密封面。5.2法蘭
見GB150壓力容器培訓(xùn)5、設(shè)計(jì)
5.3管板
1)
換熱管布置正三角形、轉(zhuǎn)角三角形。正方形、轉(zhuǎn)角正方形。換熱管間距L≥1.25d0,換熱管排盡量對(duì)稱。換熱管中心距要保證管子與管板連接時(shí),管間小橋應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度,在需要清洗時(shí)還要考慮清洗間距,要求96%孔橋?qū)挾炔恍∮谝?guī)定值。管孔和換熱器的精度是影響管板和管子連接接頭的質(zhì)量。脹接宜選用較高精度等級(jí)換熱管。壓力容器培訓(xùn)5、設(shè)計(jì)
2)分程a)、管程管程為提高介質(zhì)流速,達(dá)到強(qiáng)化傳熱目的可分程,程數(shù)有單程或偶數(shù)程,盡量少用奇數(shù)程。因奇數(shù)程兩端管板均要設(shè)分程隔板槽,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,泄漏可能性大。分程隔板槽要求形狀簡(jiǎn)單,密封面要短。分程應(yīng)使用每程管數(shù)大致相等,以保持流速不變,相
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