压力容器零部件的结构和计算79页PPT文档
合集下载
9容器零部件 2
7
第9章 容器零部件
鞍座标记方法： JB/T 4712—1992 鞍座 ××－×
固定鞍座F 滑动鞍座S 公称直径mm 型号（A，BⅠ，BⅡ， BⅢ，BⅣ，BⅤ） 如公称直径为1600mm的轻型（A型）鞍座，标记为 JB/T 4712—92鞍座A1600—F JB/T 4712—92鞍座A1600—S
16
第9章 容器零部件
带垫板的支承式支座
17
第9章 容器零部件
（3）腿式支座（支腿）
应用：多用于高度较小的中小型立式容器中。
结构与支承式支座区别： 腿式支座是支承在容器圆柱 体部分，而支承式支座是支承在容器底封头上。
特点：结构简单、轻巧、安装方便，容器下面有较大 操作维修空间。但当容器上管线直接与产生脉动载荷 的机器设备刚性连接时，不宜选用腿式支座。
结构：容器封头底部焊上数根支柱，直接支承基础地面
特点：简单方便，但对容器封头会产生较大的局部应力， 故当容器较大或壳体较薄时，必须在支座和封头间加垫 板，以改善壳体局部受力情况。
标准： JB/T 4724《支承式支座》 A型（钢板支柱） B型（钢管支柱）
15
第9章 容器零部件
B型
A型
图12-21 支承式支座
裙座的结构
22
第9章 容器零部件
裙座结构
23
第9章 容器零部件
9.3 容器的开孔补强 ——开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中，较 大的局部应力； ——作用于接管上的各种载荷所产生的应力，温度 差造成的温差应力； ——容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； ——接管成为容器的破坏源，必须考虑 补强问题。
鞍式支座
5
第9章 容器零部件
鞍座的结构—— 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设 备筒体相连处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种。
第9章 容器零部件
鞍座标记方法： JB/T 4712—1992 鞍座 ××－×
固定鞍座F 滑动鞍座S 公称直径mm 型号（A，BⅠ，BⅡ， BⅢ，BⅣ，BⅤ） 如公称直径为1600mm的轻型（A型）鞍座，标记为 JB/T 4712—92鞍座A1600—F JB/T 4712—92鞍座A1600—S
16
第9章 容器零部件
带垫板的支承式支座
17
第9章 容器零部件
（3）腿式支座（支腿）
应用：多用于高度较小的中小型立式容器中。
结构与支承式支座区别： 腿式支座是支承在容器圆柱 体部分，而支承式支座是支承在容器底封头上。
特点：结构简单、轻巧、安装方便，容器下面有较大 操作维修空间。但当容器上管线直接与产生脉动载荷 的机器设备刚性连接时，不宜选用腿式支座。
结构：容器封头底部焊上数根支柱，直接支承基础地面
特点：简单方便，但对容器封头会产生较大的局部应力， 故当容器较大或壳体较薄时，必须在支座和封头间加垫 板，以改善壳体局部受力情况。
标准： JB/T 4724《支承式支座》 A型（钢板支柱） B型（钢管支柱）
15
第9章 容器零部件
B型
A型
图12-21 支承式支座
裙座的结构
22
第9章 容器零部件
裙座结构
23
第9章 容器零部件
9.3 容器的开孔补强 ——开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中，较 大的局部应力； ——作用于接管上的各种载荷所产生的应力，温度 差造成的温差应力； ——容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； ——接管成为容器的破坏源，必须考虑 补强问题。
鞍式支座
5
第9章 容器零部件
鞍座的结构—— 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设 备筒体相连处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种。
压力容器设计PPT课件
案例三：核反应堆压力壳设计
总结词
核反应堆压力壳设计案例展示了压力容器在核能领域的应用。
详细描述
该案例介绍了核反应堆压力壳的设计过程，包括结构设计、材料选择、焊接工艺、无损检测等方面的 内容。同时，该案例还强调了设计过程中需要考虑的核安全法规和标准，以确保压力壳在使用过程中 的可靠性和安全性。
THANK YOU
设计压力
根据容器的工作压力和设计压力，确 定容器的设计压力，确保容器在使用 过程中不会发生破裂或泄漏。
安全系数
为确保容器的安全性能，根据不同的 载荷和应力情况，选取适当的安全系 数进行强度设计。
疲劳强度设计
疲劳分析
对容器在交变压力作用下的疲劳寿命进行分析，考虑容器的使用周期和材料性 能等因素。
疲劳强度校核
案例二：加氢反应器设计
总结词
加氢反应器设计案例展示了压力容器在化工领域的应用。
详细描述
该案例介绍了加氢反应器的设计过程，包括工艺流程、反应原理、设备结构、材料选择等方面的内容。同时，该 案例还强调了设计过程中需要考虑的工艺参数、热力学和动力学等方面的因素，以确保反应器在使用过程中的高 效性和稳定性。
封头厚度
封头与筒体的连接
采用焊接或法兰连接方式，需考虑连 接处的强度和密封性能。
根据压力、温度、介质特性和封头类 型等因素确定封头厚度。
开孔与接管设计
开孔位置
根据工艺流程、操作要求和容器 结构等因素确定开孔位置。
接管类型
根据介质特性和工艺要求选择合适 的接管类型，如螺纹接管、焊接接 管和法兰接管等。
超压试验
03
模拟容器内部压力超过正常工作压力的情况，以检验容器的安
全性能。
压力试验的方法与步骤
压力容器零部件的结构和计算
PPT文档演模板
压力容器零部件的结构和计算
•球壳的厚度计算
•1、球壳中径公式适用范围
• 当内压和内直径相同 时，球壳的壁厚约为圆筒
的一半，消耗钢材最少。
•另外球形容器占地面积
•2、球壳的应力校核公式为
小，其表面积也最小，相 应带来的保温等费用也少，
因此球形容器在石油、化
工、冶金、国防等工业中
•3、圆筒的应力校核公式为
• 分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
压力容器零部件的结构和计算
•2． 压力容器失效形式
•1、失效的概念
• 压力容器因机械载荷或温度载荷过高而
丧失正常工作能力。
•2、压力容器及过程设备的失效形式
•强度失效
•失稳失效
•刚度失效
•泄漏失效
PPT文档演模板
PPT文档演模板
压力容器零部件的结构和计算
•例2 一个内压球壳，设计压力p＝0.86MPa，设计温度t＝70 ℃，球壳内径Di＝12300mm，焊缝采用双面对焊，100%无 损探伤；C2=1.5mm,球壳材料20R 设计球壳厚度.
• 解:C2=1.5mm.Φ=1.00
• 筒体材料 20R 插GB150
PPT文档演模板
压力容器零部件的结构和计算
•圆筒的厚度计算
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
PPT文档演模板
压力容器零部件的结构和计算
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两 倍。
2）壁厚计算公式：
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ
《压力容器基本知识》课件
压力容器的安全性
压力容器的安全阀是如何工作的？如何计算压力容器的承载能力？又如何进 行日常维护，确保压力容器的安全性可靠？一起来探究压力容器的安全性要 素。
压力容器的监测
压力容器的非破坏检测技术有哪些？有何在线监测技术可供选择？为什么压 力容器的检测如此重要？让我们了解压力容器监测领域的最新技术。
压力容器的应用
压力容器在哪些领域得到广泛应用？压力容器的发展趋势如何？在企业中， 为何压力容器如此重要？让我们一起探索压力容器的应用价值。
结论
压力容器成功的关键要素有哪些？如何提升压力容器的安全意识？让我们展望压力容器的未来，探讨其在技术 和创新领域的潜力。
《压力容器基本知识》 PPT课件
这是一份关于压力容器基本知识的PPT课件。本课程将介绍压力容器的定义、 分类、结构、安全性、监测、应用以及未来展望。
简介
什么是压力容器？压力容器分类有哪些？压力容器在工业中的作用是什么？让我们器的结构
压力容器由哪些主要结构部件构成？如何制造压力容器的壳体？又有哪些常用的连接方式？让我们深入学习压 力容器的结构细节。
容器的结构、分类与零部件标准.pptx
释放出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多数系焊接
制造，容易产生各种焊接缺陷，一旦检验、操作失误容易
发生爆炸破裂，器内易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏
，势必造成极具灾难性的后果。因此，对压力容器要求很
高的安全可靠性。
压力容器的特点
安全的高要求
当前压力容器向大容量、高参数发展，如核电站一个
1500MW压水堆压力壳，工作压力为14～16MPa，工作温度
压力容器的特点
操作的复杂性
压力容器的操作条件十分复杂，甚至近于苛刻。压力
从1～2×10－5Pa的真空到高压、超高压，如石油加氢为
10.5～21.0 MPa；高压聚乙烯为100～200 MPa；合成氨为
10～100 MPa；人造水晶高达140 MPa；温度从-196º C低
温到超过一千摄氏度的高温；而处理介质则包罗爆、燃、
压力容器的安全特征
危害性大
1968年英国原子能局（UKAEA）安全卫生处和联合部 技术委员会（AOTC）工程检验机构调查使用年限在30年以 内，符合英国BS1500和BS1515等压力容器规范的一级压力 容器发生破坏事故的统计情况如下表所示：
压力容器破坏几率
年份 容器运行 灾难性事故a 损伤事故b
易，安装内件方便，承压较好， 应用最广
按承压性质
内压：内部介质压力大于外界压力
外压：内部介质压力小于外界压力
真空：内部压力小于一个绝压的外压 容器表4-1 内压容器的分类
反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器
压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞
透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶 金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产 部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油 化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、 罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压 力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793 台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属 于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器，至 于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。
压力容器结构 ppt课件
27
压力容器结构
（1）球形封头——半球形封头由球壳的一半作成。与其他 形状的封头相比，封头壳壁在压力作用下产生的应力最小， 因此它所需要的壁厚最薄，用材节省。但半球形封头深度 大、制造比较困难，尤其对加工设备条件较差的中小型设 备制造厂困难更大。而对于大直径（Di＞3m）的半球形 封头可用数块钢板在大型水压机成型后拼焊而成。半球形 封头还用于高压容器上代替平封头，以节省钢材。
的最小厚度； ✓ 垫板材料一般与容器壳体材料相同。
39
压力容器结构
A型腿式支座
40
裙式支座
裙式支座:适用于高大型或重型立式容器的支承。裙式支 座型式有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙 座。圆锥形裙座一般用于以下情况：
① 塔径D>1000m，且H/D≥30或D≤1000m，且H/D≥25； ② 基本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙
为改善容器的受力情况，将支座垫板四角倒圆；并在垫 板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放。
35
压力容器结构
支承式支座是由数块钢板焊接成（A型），也可以用钢管制 作（B型）。
支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器： ① 公称直径DN800~4000mm； ② 圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5； ③ 容器总高度H0≤10m。
18
压力容器结构
整体锻造
水晶釜
19
压力容器结构
b)单层卷焊： c)锻焊结构：总结了整体锻造和单层卷焊容器的优点，进行
了有机的结合。质量 好，适用于重要场合，如核工业、加 氢反应器等。
20
压力容器结构
2、组合式结构 定义：为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚度是由
压力容器结构
（1）球形封头——半球形封头由球壳的一半作成。与其他 形状的封头相比，封头壳壁在压力作用下产生的应力最小， 因此它所需要的壁厚最薄，用材节省。但半球形封头深度 大、制造比较困难，尤其对加工设备条件较差的中小型设 备制造厂困难更大。而对于大直径（Di＞3m）的半球形 封头可用数块钢板在大型水压机成型后拼焊而成。半球形 封头还用于高压容器上代替平封头，以节省钢材。
的最小厚度； ✓ 垫板材料一般与容器壳体材料相同。
39
压力容器结构
A型腿式支座
40
裙式支座
裙式支座:适用于高大型或重型立式容器的支承。裙式支 座型式有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙 座。圆锥形裙座一般用于以下情况：
① 塔径D>1000m，且H/D≥30或D≤1000m，且H/D≥25； ② 基本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙
为改善容器的受力情况，将支座垫板四角倒圆；并在垫 板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放。
35
压力容器结构
支承式支座是由数块钢板焊接成（A型），也可以用钢管制 作（B型）。
支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器： ① 公称直径DN800~4000mm； ② 圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5； ③ 容器总高度H0≤10m。
18
压力容器结构
整体锻造
水晶釜
19
压力容器结构
b)单层卷焊： c)锻焊结构：总结了整体锻造和单层卷焊容器的优点，进行
了有机的结合。质量 好，适用于重要场合，如核工业、加 氢反应器等。
20
压力容器结构
2、组合式结构 定义：为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚度是由
压力容器的设计—压力容器零部件
同； • ◎压力容器法兰—
·板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相 同； ·无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公 称直径相同。
50
公称压力
公称压力——是以16Mn在200℃时的最高工作压力为依据 制定的，因此当法兰材料和工作温度不同时，最大工作压
力将降低或升高。
法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法 兰材料三个因素有关。
公称压力 PN 法兰材质
Q235-A
0.6
16MnR
15MnVR
最大允许工作压力 (MPa)
-20~200℃ 300℃ 350℃
0.4
0.33 0.30
0.6
0.51 0.49
0.65
0.63 0.651
3、压力容器法兰的标记
52
压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
有一个圈座是滑动支承的。
77
㈢ 腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备
难，榫易损坏。
注意：应使固定在设备上的 法兰为槽面,可拆下部分的法
兰为榫面。
榫槽型压紧面
29
锥形压紧面
通常用于高压密封，其缺 点是需要的尺寸精度和表 面粗糙度要求高。须与透 镜垫片配合,常用于高压管
道。
锥形压紧面
30
梯形槽压紧面
槽底不起密封作用，是槽的 内外锥面与垫片接触成梯形, 形成密封的，与椭圆或八角
凝土制的基础上。
66
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成，
型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
·板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相 同； ·无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公 称直径相同。
50
公称压力
公称压力——是以16Mn在200℃时的最高工作压力为依据 制定的，因此当法兰材料和工作温度不同时，最大工作压
力将降低或升高。
法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法 兰材料三个因素有关。
公称压力 PN 法兰材质
Q235-A
0.6
16MnR
15MnVR
最大允许工作压力 (MPa)
-20~200℃ 300℃ 350℃
0.4
0.33 0.30
0.6
0.51 0.49
0.65
0.63 0.651
3、压力容器法兰的标记
52
压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
有一个圈座是滑动支承的。
77
㈢ 腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备
难，榫易损坏。
注意：应使固定在设备上的 法兰为槽面,可拆下部分的法
兰为榫面。
榫槽型压紧面
29
锥形压紧面
通常用于高压密封，其缺 点是需要的尺寸精度和表 面粗糙度要求高。须与透 镜垫片配合,常用于高压管
道。
锥形压紧面
30
梯形槽压紧面
槽底不起密封作用，是槽的 内外锥面与垫片接触成梯形, 形成密封的，与椭圆或八角
凝土制的基础上。
66
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成，
型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
压力容器零部件的结构和计算
压力容器零部件的结构和计算压力容器是一种用于储存或输送压力介质的设备，常见于化工、石油、能源等行业。
其零部件的结构和计算对于保证容器的安全性至关重要。
以下将详细介绍压力容器零部件的结构和计算。
一、压力容器零部件的结构压力容器主要由以下几个零部件构成：1.容器壳体：容器壳体是压力容器的主要结构部件，其承受着内外压力的作用。
常见的容器壳体有圆筒形、球形、圆锥形等，其材料一般选用常见的钢材，如碳钢、不锈钢等。
2.端头：端头位于容器壳体的两端，主要用于封闭容器。
常见的端头形式有平头、球头、封头等，其选用材料需满足与容器壳体相同的强度和耐压性。
3.支撑和支承部件：为了保证容器的稳定性和安全性，常常需要为压力容器配置相应的支撑和支承部件，如支撑脚、支座、支撑架等。
这些部件需要具备足够的强度和稳定性，以承受容器自身的重量和外界荷载。
4.进出口连接件：压力容器通常需要进行介质的进出，因此需要配置进出口连接件。
这些连接件包括法兰、焊接接头、螺纹接头等。
其连接方式和材料的选择需要根据介质的性质和工艺要求来确定，以保证连接的可靠性和密封性。
5.安全附件：为了保证压力容器的安全运行，常常需要配置相应的安全附件，如安全阀、压力表、液位计等。
这些附件能够监测和调节容器内部的压力和液位，一旦超出规定的范围，能够及时发出警报或采取相应的措施。
二、压力容器零部件的计算为了确保压力容器的安全性和符合设计要求，需要进行相应的计算和验证。
以下是几个常见的压力容器零部件计算方法：1.容器壳体厚度的计算：容器壳体的厚度需要满足强度和稳定性的需求。
常见的计算方法有：应力平衡法、弯曲试验法、有限元分析法等。
这些方法能够计算得出合理的壳体厚度，以保证容器在内外压力作用下不发生失稳或破裂。
2.端头厚度的计算：端头的厚度计算方法与壳体类似，需要考虑内压和外压的作用。
根据不同的端头类型和几何形状，可以采用不同的计算公式和方法计算出合理的端头厚度。
3.进出口连接件的计算：进出口连接件的计算需要考虑连接件与容器壁的强度和密封性。
压力容器培训课件3--压力容器基本结构
压力容器的基本结构
压力容器主要受压元件：
筒节（含变径段）、球壳板、非圆形容器的壳板、封头、 平盖、膨胀节、设备法兰、热交换器的管板和换热管、M36 以上（含M36）以及公称直径大于或者等于250mm的接管和 管法兰。
压力容器本体界定（易发生事故的部位）：
1、压力容器与外部管道或装置焊接（粘接）连接的第一道环向 接头的坡口面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个 法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面。 2、压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件。 3、非受压元件与压力容器的连接焊缝。
设计温度高 圆筒部分的纵向接头 于-20℃的钢 （多层包扎压力容器 制焊接单层 压力容器、 多层包扎压 力容器、热 套及锻焊容
层板层纵向接头除 外）、球形封头与圆筒 连接的环向接头、各类 凸形封头中 的所有拼 焊接头以及嵌入式接
筒非对接连接的
接头，法兰与壳 体、接管连接的 接头、内封头与 圆筒的搭接接头
压力容器的基本结构
第一节 压力容器的基本结构形式 三．箱形容器：箱形结构容器分为正方形结构 和长方形结构。由于几何形状突变，应力分布 不均匀，转角处局部应力较高，所以这类容器 结构不合理，较少使用，一般仅用作压力较低 的容器。
压力容器的基本结构
第一节 压力容器的基本结构形式 四．锥形容器：单纯的锥形容器在 工程上是很少见的，其连接处因形 状突变，受压力载荷时会产生较大 的附加弯曲应力。一般使用的是由 锥形体与圆筒体组合而成的组合结 构。这类容器通常因生产工艺有特 殊要求而采用。
板
（1）球形封头——壁厚最薄，用材比较节 省。但封头深度大、制造比较困难。 （2）椭圆形封头——椭圆形封头纵剖面的 曲线部分是半个椭圆形，直边段高度为h， 因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高 度为h的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边 的周向应力为压应力，应保证不失稳。
《容器零部件设计》PPT课件
一、法兰联接结构与密封原理
组合件
联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。设计中要防止介质泄漏。
法兰密封的原理
预紧力压紧垫片。 压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封面上微隙被填满，形 成初始密封条件。 密封比压力主要决定于垫片材质。 垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大，螺栓和法兰尺寸也越 大，所以垫片不应过宽，更不应该把整个法兰面都铺满垫片。
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器安全运行。
开孔的形状：
应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集中程度最低。
㈠ 开孔补强的设计与补强结构
在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强度，满足强度设计要求。 容器开孔补强的形式分为整体补强和补强圈补强
材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。 常用是软铝、紫铜、铁(软钢)、蒙耐尔合金(含Ni67％，Cu30％，Cr4～5 ％)钢等。 主要用于中、高温和中、高压法兰联接密封。
垫片材料的选择：
根据温度、压力以及介质腐蚀决定，同时考虑密封面形式、螺栓力的大小以及装 卸要求等。 查表10-15
四、法兰标准及选用
作业 ：P224 1、2、3
第二节 容器支座
概述：
容器支座：支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分：
卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
一、卧式容器的支座
卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座、支腿
㈠ 鞍式支 座
应用最广泛的卧式容器支座。 已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，根据容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设备连接处，有带加强垫板 和不带加强垫板两种结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
只考虑单一载荷，不考虑 交变载荷、容器的疲劳寿命。
目前各国压力容器设计中 仍大量采用常规设计的方法
分析设计：
必须先进行详细的应力分 析，即通过解析法或数值方 法，将各种外载荷或变形约 束产生的应力分别计算出来， 然后进行应力分类，再按不 同的设计准则来限制，保证 容器在使用期内不发生各种 形式的失效。
本次课程主要内容
1、压力容器设计方法 2、压力容器失效形式 3、强度判据和强度理论 4、圆筒的厚度计算 5、封头的厚度计算 6、压力容器开孔及补强设计
1
1.压力容器设计方法
常规设计：
它以薄膜应力分析和弹性 失效设计准则为基础进行压 力容器的强度设计，在开孔 接管等局部应力较复杂的部 位采用经验设计的方法进行 处理。
KDo/Di 1.2
薄壁壳体在内压作用下必产生应力而向外变形， 使其曲率半径增大，故必存在拉伸和弯曲应力。 在特定条件下，认为，弯曲应力相对于拉伸应 力可以忽略，采用这近似方法分析薄壁壳体的 理论为无力矩理论。
假定壁厚与直径相比很小，认为壁厚很薄 几乎像薄膜一样，只承受拉应力或压应力，不 承受弯矩，且认为壳体内的应力沿厚度是均匀 分布的。这种器壁应力又称为薄膜应力。 8
t
Di
p
p
x
(a)
(b)
半圆环上外力
2
2 0
pRi
sind
13
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
周向平衡 202pR isi nd2t
pD 2t
=
pD 4t
2
周向应力或环向应力
经向应力或轴向应力
14
圆筒的厚度计算
容器圆筒承受均匀内压 作用时，其器壁中产 生如下薄膜应力(设圆筒的平均直径为D,壁厚为 )
3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的 静力平衡条件得出的。
18
几个厚度之间关系
1、计算厚度
pcDi 2[]t pc
2、设计厚度 d
3、名义厚度 n 4、有效厚度 e
d C2
n d C1 圆整量，
(C1为钢材厚度负偏差)。
d n C
e d n
19
例题1
例1 一个内压圆筒，设计压力p＝0.8MPa，设计温度t＝100 ℃， 圆筒内径Di＝1000mm，焊缝采用双面对焊，局部无损探伤； 工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率为 Ka＜0.1mm／y，设计受命B＝20y，试在Q235-B、16MnR两种材 料中选用两种作筒体材料，并分别确定两种材料下简体壁厚各 为多少，由计算结果讨论选择哪种材料更省料。
σθ 、σφ ＞＞σr 三向应力状态
二向应力状态
10
截面法
薄壳圆筒的应力
轴向外力
4
D2p
t
y
Di
p
p
x
轴向内力 (a)
(b)
Dt
图 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡
11
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
轴向平衡 D 2 p = Dt
4
=
pD 4t
12
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
截面法 作用y截面x方向内力 2 t y
5
3.强度判据和强度理论
我国压力容器设计标准GB150采用的强度 判据是弹性失效准则
认为容器只有完全处于弹性状态时，才是安全的， 一旦结构内某点计算应力进入朔性范围，即达到 或超过材料的屈服点，即认为容器失效了。
以壳体主体的基本薄膜应力不超过材料的许用应 力值；而对于因总体结构不连续的附加应力，以应力 增强系数的形式引入壁厚计算公式。
6
3.第一强度理论（最大主应力理论）
材料无论在什么状态下，当三个主应力中 有一个在简单拉伸或压缩时发生的破坏的数值 时，材料便认为是已经破坏了。
1 []
对于内压薄壁容器的回转壳体，周向应力 即为第一主应力，经向应力
经向应力
为第二主应力 另一个主应力是径向应力 r
7
无力矩理论（薄膜理论）
薄壁圆筒的应力 基本假设 壳体材料连续、均匀、各向同性；
受载后的变形是弹性小变形； 壳壁各层纤维在变形后互不挤压。
典型的 薄壁圆筒
图 薄壁圆筒在内压作用下的应力
周向应力或环向应力σθ
经向应力或轴向应力σφ
9
薄壳圆筒的应力（续）
B点受力分析
B点
内压P
轴向：经向应力或轴向应力σφ 圆周的切线方向：周向应力或环向应力σθ 壁厚方向：径向应力σr
pD 2
pD 4
r0
第一强度理论
1
pD[]t 2
15
圆筒的厚度计算
1
pD[]t 2
DDi
pcDi 2[]t pc
圆筒中径公式适用范围
p(Di ) []t
2
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
16
圆筒的厚度计算
圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结构形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
2
2． 压力容器失效形式
1、失效的概念
压力容器因机械载荷或温度载荷过高而 丧失正常工作能力。
2、压力容器及过程设备的失效形式
强度失效
失稳失效
刚度失效
泄漏失效
3
2． 压力容器失效形式
1、强度失效
因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称 为强度失效。容器中某最大应力点超过屈服点 后就会出现不可恢复的变形。随着载荷的增大， 容器的朔性区不断扩大，当载荷大到某一极限 时，朔性区就会扩展到一定的一定范围，容器 便会失去了承载能力。
20
解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐
蚀,C2=0.1x20=2mm.
焊缝采用双面对焊，局部无损[探 ]伤t Φ=0.85
筒体材料 Q235-B
计算厚度按
插GpBc1D5i0
2[]t pc
=113M0.8P1a000 2113 0.85 0.8
2、刚度失效
由于构件过度的弹性变形引起的失效，称为刚度失效。 例如，露天立置的塔在风载荷作用下，若发生过大的 弯曲变形，会破坏塔的正常工作或塔体受到过大的弯4 曲应力。
2． 压力容器失效形式
3、失稳失效
在压应力作用下，压力容器突然失去其原 有的规则几何形状引起的失效称为失稳失效
4、腐蚀失效
是指与介质接触的器壁受到腐蚀性介质的侵蚀而受到 的破坏。
t 2D PCD2iPC
K1 2(K1)
PC[]t源自D iD D 0D i K1
2
2i
D D0Di K1
2
2i
K D0 1.5 Di
pc 0.4[]t
17
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两
倍。
2）壁厚计算公式：
pcDi
2t
pc
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ
目前各国压力容器设计中 仍大量采用常规设计的方法
分析设计：
必须先进行详细的应力分 析，即通过解析法或数值方 法，将各种外载荷或变形约 束产生的应力分别计算出来， 然后进行应力分类，再按不 同的设计准则来限制，保证 容器在使用期内不发生各种 形式的失效。
本次课程主要内容
1、压力容器设计方法 2、压力容器失效形式 3、强度判据和强度理论 4、圆筒的厚度计算 5、封头的厚度计算 6、压力容器开孔及补强设计
1
1.压力容器设计方法
常规设计：
它以薄膜应力分析和弹性 失效设计准则为基础进行压 力容器的强度设计，在开孔 接管等局部应力较复杂的部 位采用经验设计的方法进行 处理。
KDo/Di 1.2
薄壁壳体在内压作用下必产生应力而向外变形， 使其曲率半径增大，故必存在拉伸和弯曲应力。 在特定条件下，认为，弯曲应力相对于拉伸应 力可以忽略，采用这近似方法分析薄壁壳体的 理论为无力矩理论。
假定壁厚与直径相比很小，认为壁厚很薄 几乎像薄膜一样，只承受拉应力或压应力，不 承受弯矩，且认为壳体内的应力沿厚度是均匀 分布的。这种器壁应力又称为薄膜应力。 8
t
Di
p
p
x
(a)
(b)
半圆环上外力
2
2 0
pRi
sind
13
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
周向平衡 202pR isi nd2t
pD 2t
=
pD 4t
2
周向应力或环向应力
经向应力或轴向应力
14
圆筒的厚度计算
容器圆筒承受均匀内压 作用时，其器壁中产 生如下薄膜应力(设圆筒的平均直径为D,壁厚为 )
3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的 静力平衡条件得出的。
18
几个厚度之间关系
1、计算厚度
pcDi 2[]t pc
2、设计厚度 d
3、名义厚度 n 4、有效厚度 e
d C2
n d C1 圆整量，
(C1为钢材厚度负偏差)。
d n C
e d n
19
例题1
例1 一个内压圆筒，设计压力p＝0.8MPa，设计温度t＝100 ℃， 圆筒内径Di＝1000mm，焊缝采用双面对焊，局部无损探伤； 工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率为 Ka＜0.1mm／y，设计受命B＝20y，试在Q235-B、16MnR两种材 料中选用两种作筒体材料，并分别确定两种材料下简体壁厚各 为多少，由计算结果讨论选择哪种材料更省料。
σθ 、σφ ＞＞σr 三向应力状态
二向应力状态
10
截面法
薄壳圆筒的应力
轴向外力
4
D2p
t
y
Di
p
p
x
轴向内力 (a)
(b)
Dt
图 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡
11
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
轴向平衡 D 2 p = Dt
4
=
pD 4t
12
2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
截面法 作用y截面x方向内力 2 t y
5
3.强度判据和强度理论
我国压力容器设计标准GB150采用的强度 判据是弹性失效准则
认为容器只有完全处于弹性状态时，才是安全的， 一旦结构内某点计算应力进入朔性范围，即达到 或超过材料的屈服点，即认为容器失效了。
以壳体主体的基本薄膜应力不超过材料的许用应 力值；而对于因总体结构不连续的附加应力，以应力 增强系数的形式引入壁厚计算公式。
6
3.第一强度理论（最大主应力理论）
材料无论在什么状态下，当三个主应力中 有一个在简单拉伸或压缩时发生的破坏的数值 时，材料便认为是已经破坏了。
1 []
对于内压薄壁容器的回转壳体，周向应力 即为第一主应力，经向应力
经向应力
为第二主应力 另一个主应力是径向应力 r
7
无力矩理论（薄膜理论）
薄壁圆筒的应力 基本假设 壳体材料连续、均匀、各向同性；
受载后的变形是弹性小变形； 壳壁各层纤维在变形后互不挤压。
典型的 薄壁圆筒
图 薄壁圆筒在内压作用下的应力
周向应力或环向应力σθ
经向应力或轴向应力σφ
9
薄壳圆筒的应力（续）
B点受力分析
B点
内压P
轴向：经向应力或轴向应力σφ 圆周的切线方向：周向应力或环向应力σθ 壁厚方向：径向应力σr
pD 2
pD 4
r0
第一强度理论
1
pD[]t 2
15
圆筒的厚度计算
1
pD[]t 2
DDi
pcDi 2[]t pc
圆筒中径公式适用范围
p(Di ) []t
2
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
16
圆筒的厚度计算
圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结构形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
2
2． 压力容器失效形式
1、失效的概念
压力容器因机械载荷或温度载荷过高而 丧失正常工作能力。
2、压力容器及过程设备的失效形式
强度失效
失稳失效
刚度失效
泄漏失效
3
2． 压力容器失效形式
1、强度失效
因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称 为强度失效。容器中某最大应力点超过屈服点 后就会出现不可恢复的变形。随着载荷的增大， 容器的朔性区不断扩大，当载荷大到某一极限 时，朔性区就会扩展到一定的一定范围，容器 便会失去了承载能力。
20
解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐
蚀,C2=0.1x20=2mm.
焊缝采用双面对焊，局部无损[探 ]伤t Φ=0.85
筒体材料 Q235-B
计算厚度按
插GpBc1D5i0
2[]t pc
=113M0.8P1a000 2113 0.85 0.8
2、刚度失效
由于构件过度的弹性变形引起的失效，称为刚度失效。 例如，露天立置的塔在风载荷作用下，若发生过大的 弯曲变形，会破坏塔的正常工作或塔体受到过大的弯4 曲应力。
2． 压力容器失效形式
3、失稳失效
在压应力作用下，压力容器突然失去其原 有的规则几何形状引起的失效称为失稳失效
4、腐蚀失效
是指与介质接触的器壁受到腐蚀性介质的侵蚀而受到 的破坏。
t 2D PCD2iPC
K1 2(K1)
PC[]t源自D iD D 0D i K1
2
2i
D D0Di K1
2
2i
K D0 1.5 Di
pc 0.4[]t
17
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两
倍。
2）壁厚计算公式：
pcDi
2t
pc
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ