GB150_钢制压力容器培训PPT课件
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所以在内压作用下，封头短轴要伸长，长轴要缩短称之为趋园现象， 在曲面与直边相连部分，封头底边径向收缩，园筒径向胀大，在边界力 作用下产生附加弯距（弯曲应力），封头上最大应力为薄膜应力和弯曲 应力之和。
2、受压元件——封头
2、受压元件——封头
2.2.1 计算公式
KPcDi
2t0.5Pc
其中：K
max(封头上最表大示总为应封力 头） 形状系数，
2、受压元件——园筒和球壳
2.1园筒和球壳
园筒和球壳壁厚是根据弹性力学最大主应力理论中径公式导出：
H
4Di2Pc Di
DiPc
4
t
P 2cD · lilP 2cDi t
1
Pc Di
4 t
2
Pc Di
2 t
中径（Di+δ）替代Di
1
PcDi
4t Pc
2
PcDi
2t Pc
适用 P c 0 .4 范 ,相 围 K 当 1 .5 于
（ 园筒周向应力）
可近似理解为，椭圆封头壁厚是园筒壁厚的K倍。
a/b越大，越扁平，长轴收缩多，变形越大，应力也大。 K与Di/2hi关系查表 7.1
2、受压元件——封头
3）稳定性Leabharlann Baidu
在内压作用下，长轴缩短，产生压应力，存在周向失稳可能，标准控 制最小厚度来保证。（GB150 表7-1 下部说明）
2、受压元件——园筒和球壳
加K值增H是,大以，应力K分薄 布壁DD0i 不容1均器.2 匀内程径度公加式大导，出当，K认=为1应.5时力，是由均薄匀壁分公布式。计随算壁应厚力增 比拉美公式计算应力要低23%，误差较大；当采用（Di+δ）替代Di内径后 ，则其应力仅相差3.8%，这样扩大了公式应用范围（K≤1.5），误差在工 程允许范围内。
2、受压元件——封头
2.2 封头
2.2.1 椭圆封头
1）应力分布
标准椭圆封头（a/b=2）应力分布：
r
pa
pa
r
pa 2
pa
2、受压元件——封头
径向应力σr为拉伸应力，封头中心最大，沿径线向封头底边逐渐减小 。
周向应力σθ封头中心拉伸应力，并沿径线向封头底边逐渐减小，由拉 伸应力变为压缩应力，至底边压应力最大。且a/b越大，底部压应力愈 大。出于上述考虑，GB150规定a/b≯2.6。
园筒受力图
2、受压元件——园筒和球壳
园筒环向应力是轴向应力2倍，最大主应力为环向应力，所以公式 中焊接接头系数为纵向焊缝接头系数。
而球壳环向应力和径向应力是相等。按中径公式可推导出，球壳壁 厚
PcDi
4t
Pc
适用范围Pc≤0.6[σ]tΦ，相当于K≤1.353 公式中焊接接头系数为所有拼接焊缝接头系数。
GB150 钢制压力容器
Steel pressure vessels
主要内容
1、总论 2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
主要内容
1、总论
2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
1、总论
1.3 容器的失效形式
压力容器在载荷作用下丧失正常工作能力称之为失效。压力容器设 计说到底是壁厚的计算，壁厚确定主要是对材料失效模式的判别:
弹性失效 壳体应力限制在弹性范围内，按弹性强度理论，壳体承载在 弹性状态。
塑性失效 壳体应力限制在塑性范围内，按塑性强度理论，壳体承载在 塑性状态。
爆破失效 壳体爆破是承载能力最大极限，表示材料承载能力的极限。 压力容器失效表现为强度（断裂、泄漏）、刚度（泄漏、变形）和稳 定性（失稳）。
1、总论
1.4 设计参数
1.4.2 温度
Tw 在正常工况下元件的金属温度，实际工程中，往往以介质的温度表示 工作温度。 Tt 压力试验时元件的金属温度，工程中也往往以试验介质温度来表示试 验温度。 Td 在正常工况下，元件的金属截面的平均温度，由于金属壁面温度计算 很麻烦，一般取介质温度加或减10-20℃得到。
1、总论
1.4 设计参数
1.4.1 压力（6个压力） Pw 正常工况下，容器顶部可能达到的最高压力 Pd 与相应设计温度相对应作为设计条件的容器顶部的最高压力 Pd≥PW Pc 在相应设计温度下，确定元件厚度压力（包括静液柱） Pt 压力试验时容器顶部压力 Pwmax 设计温度下，容器顶部所能承受最高压力， 由受压元件有效厚度计算得到。 Pz 安全泄放装置动作压力 Pw＜Pz ≤(1.05-1.1)Pw Pd ≥Pz
1、总论
1.1 GB150适用范围
压力：适用于设计压力不大于35MPa， 不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa
温度：钢材允许使用温度
适用范围
适用范围
1、总论
1.2 GB150管辖范围
容器壳体及与其连为整体的受压零部件 1）容器与外部管道连接
焊缝连接第一道环向焊缝端面 法兰连接第一个法兰密封面 螺纹连接第一个螺纹接头端面 专用连接件第一个密封面 2）接管、人孔、手孔等的封头、平盖及紧固件 3）非受压元件与受压元件焊接接头（如支座、垫板、吊耳等） 4）连接在容器上的超压泄放装置
1、总论
各厚度之间的相互关系
1、总论
1.4 设计参数
1.4.4 许用应力 许用应力是材料力学性能与相应安全系数之比值：
σb/nb σs/ns σD/nD σn/nn 当设计温度低于20℃取20℃的许用应力。
主要内容
1、总论
2、受压元件
3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
1、总论
1.4 设计参数
1.4.3 壁厚（6个厚度） δc 计算厚度，由计算公式得到保证容器强度，刚度和稳定的厚度 δd 设计厚度，δd =δc +C2（腐蚀裕量） δn 名义厚度，δn =δd +C1（钢材负偏差）+△（圆整量） δe 有效厚度，δe=δn-C1-C2=δc+△ δmin 设计要求的成形后最小厚度，δmin≥δn-C1 （GB150 3.5.6壳体加工成形后最小厚度是为了满足安装、运输中刚度 而定；而δmin是保证正常工况下强度、刚度、寿命要求而定。） δ坯 坯料厚度δ坯=δd +C1+△+C3 （其中：C3 制造减簿量，主要考虑材料（黑色，有色）、工艺（模压 ，旋压；冷压，热压），所以C3值一般由制造厂定。）
2、受压元件——封头
2、受压元件——封头
2.2.1 计算公式
KPcDi
2t0.5Pc
其中：K
max(封头上最表大示总为应封力 头） 形状系数，
2、受压元件——园筒和球壳
2.1园筒和球壳
园筒和球壳壁厚是根据弹性力学最大主应力理论中径公式导出：
H
4Di2Pc Di
DiPc
4
t
P 2cD · lilP 2cDi t
1
Pc Di
4 t
2
Pc Di
2 t
中径（Di+δ）替代Di
1
PcDi
4t Pc
2
PcDi
2t Pc
适用 P c 0 .4 范 ,相 围 K 当 1 .5 于
（ 园筒周向应力）
可近似理解为，椭圆封头壁厚是园筒壁厚的K倍。
a/b越大，越扁平，长轴收缩多，变形越大，应力也大。 K与Di/2hi关系查表 7.1
2、受压元件——封头
3）稳定性Leabharlann Baidu
在内压作用下，长轴缩短，产生压应力，存在周向失稳可能，标准控 制最小厚度来保证。（GB150 表7-1 下部说明）
2、受压元件——园筒和球壳
加K值增H是,大以，应力K分薄 布壁DD0i 不容1均器.2 匀内程径度公加式大导，出当，K认=为1应.5时力，是由均薄匀壁分公布式。计随算壁应厚力增 比拉美公式计算应力要低23%，误差较大；当采用（Di+δ）替代Di内径后 ，则其应力仅相差3.8%，这样扩大了公式应用范围（K≤1.5），误差在工 程允许范围内。
2、受压元件——封头
2.2 封头
2.2.1 椭圆封头
1）应力分布
标准椭圆封头（a/b=2）应力分布：
r
pa
pa
r
pa 2
pa
2、受压元件——封头
径向应力σr为拉伸应力，封头中心最大，沿径线向封头底边逐渐减小 。
周向应力σθ封头中心拉伸应力，并沿径线向封头底边逐渐减小，由拉 伸应力变为压缩应力，至底边压应力最大。且a/b越大，底部压应力愈 大。出于上述考虑，GB150规定a/b≯2.6。
园筒受力图
2、受压元件——园筒和球壳
园筒环向应力是轴向应力2倍，最大主应力为环向应力，所以公式 中焊接接头系数为纵向焊缝接头系数。
而球壳环向应力和径向应力是相等。按中径公式可推导出，球壳壁 厚
PcDi
4t
Pc
适用范围Pc≤0.6[σ]tΦ，相当于K≤1.353 公式中焊接接头系数为所有拼接焊缝接头系数。
GB150 钢制压力容器
Steel pressure vessels
主要内容
1、总论 2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
主要内容
1、总论
2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
1、总论
1.3 容器的失效形式
压力容器在载荷作用下丧失正常工作能力称之为失效。压力容器设 计说到底是壁厚的计算，壁厚确定主要是对材料失效模式的判别:
弹性失效 壳体应力限制在弹性范围内，按弹性强度理论，壳体承载在 弹性状态。
塑性失效 壳体应力限制在塑性范围内，按塑性强度理论，壳体承载在 塑性状态。
爆破失效 壳体爆破是承载能力最大极限，表示材料承载能力的极限。 压力容器失效表现为强度（断裂、泄漏）、刚度（泄漏、变形）和稳 定性（失稳）。
1、总论
1.4 设计参数
1.4.2 温度
Tw 在正常工况下元件的金属温度，实际工程中，往往以介质的温度表示 工作温度。 Tt 压力试验时元件的金属温度，工程中也往往以试验介质温度来表示试 验温度。 Td 在正常工况下，元件的金属截面的平均温度，由于金属壁面温度计算 很麻烦，一般取介质温度加或减10-20℃得到。
1、总论
1.4 设计参数
1.4.1 压力（6个压力） Pw 正常工况下，容器顶部可能达到的最高压力 Pd 与相应设计温度相对应作为设计条件的容器顶部的最高压力 Pd≥PW Pc 在相应设计温度下，确定元件厚度压力（包括静液柱） Pt 压力试验时容器顶部压力 Pwmax 设计温度下，容器顶部所能承受最高压力， 由受压元件有效厚度计算得到。 Pz 安全泄放装置动作压力 Pw＜Pz ≤(1.05-1.1)Pw Pd ≥Pz
1、总论
1.1 GB150适用范围
压力：适用于设计压力不大于35MPa， 不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa
温度：钢材允许使用温度
适用范围
适用范围
1、总论
1.2 GB150管辖范围
容器壳体及与其连为整体的受压零部件 1）容器与外部管道连接
焊缝连接第一道环向焊缝端面 法兰连接第一个法兰密封面 螺纹连接第一个螺纹接头端面 专用连接件第一个密封面 2）接管、人孔、手孔等的封头、平盖及紧固件 3）非受压元件与受压元件焊接接头（如支座、垫板、吊耳等） 4）连接在容器上的超压泄放装置
1、总论
各厚度之间的相互关系
1、总论
1.4 设计参数
1.4.4 许用应力 许用应力是材料力学性能与相应安全系数之比值：
σb/nb σs/ns σD/nD σn/nn 当设计温度低于20℃取20℃的许用应力。
主要内容
1、总论
2、受压元件
3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
1、总论
1.4 设计参数
1.4.3 壁厚（6个厚度） δc 计算厚度，由计算公式得到保证容器强度，刚度和稳定的厚度 δd 设计厚度，δd =δc +C2（腐蚀裕量） δn 名义厚度，δn =δd +C1（钢材负偏差）+△（圆整量） δe 有效厚度，δe=δn-C1-C2=δc+△ δmin 设计要求的成形后最小厚度，δmin≥δn-C1 （GB150 3.5.6壳体加工成形后最小厚度是为了满足安装、运输中刚度 而定；而δmin是保证正常工况下强度、刚度、寿命要求而定。） δ坯 坯料厚度δ坯=δd +C1+△+C3 （其中：C3 制造减簿量，主要考虑材料（黑色，有色）、工艺（模压 ，旋压；冷压，热压），所以C3值一般由制造厂定。）