《容器设计基础》PPT课件

T

PT
(Di 2 e

e)

0.8

s
( )0.2
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试验压力的强度校核（二）
液压试验时
T

PT
(Di e) 2

0.9 s ( 0.2)
e
气压试验时
T

PT
(Di e)
2 e

0.8 s
( 0.2)
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第二节：内压容器封头的设计
1、钢板的负偏差，c1；(如：8±0.8mm) 详见P128，表9-10钢板厚度负偏差。
2、腐蚀裕量，c2；（在设计使用年限内的 腐蚀量。n年×λ mm/a）
c2 = n·λ (mm) 3、加工中的减薄量，c3。
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• 设计厚度
设计厚度(δd)=计算厚度(δ)+腐蚀裕量(c2) 即：
第四章：容器设计基础
容器是各种设备外部壳体的总称
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概述
• 容器的结构 • 容器分类
按器壁厚度、压力性质、压力大小、承 受温度、《压力容器安全技术监察规程》 分类。 • 容器机械设计的基本要求 • 容器的标准化
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第一节：内压薄壁圆筒的设计
一、内压圆筒的应力分析 二、内压圆筒的设计与计算 三、压力试验
一、边缘应力概念 二、凸形封头 三、平板封头 四、封头的结构特性及选择
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一、边缘应力概念
• 产生实质 存在联接边缘；联接处二者变形 大小不同。
• 特点 局部性；自限性。
• 对边缘应力的处理
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二、凸形封头
• 半球封头 • 椭圆形封头 • 碟形封头 • 球冠形封头
环向
dc ab m
轴向 T
N
T′ n
n
m
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W
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从壳体上截出一微元体abcd，进行受力分析：
环向应力σ 2 ，轴向应力σ 1 。
σ2
σ2
σ2
σ1
σ1
M0
M0
σ2
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• 假设：在应力是均匀的，壁厚很薄的条 件下，可略去Mo弯矩的影响。
• 对薄壁容器，结构尺寸取其中径D中。
d


c2

p c
Di
2[ ]t
p
c2
c
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将设计厚度（ δd ）加上c1、 c3后，
向上圆整至钢板标准规格厚度，称为名 义厚度或实际厚度δn。
δn = δd +c1+c3+Δ=δ+c1+c2+c3+ Δ
有效厚度δe δe=δ+Δ= δn -c1-c2-c3
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其中 [ ] 1.8
[ ]t
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液压试验方法与过程控制
将容器充满液体，最高点设排气口。 缓慢将压力升到规定试验压力后，保压 半小时，降压到规定试验压力的80%， 保持足够长的时间，以便对所有焊缝和 连接部位进行检查。
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气压试验方法与过程控制
对不适合作液压试验的容器，才采 用气压试验。缓慢升压到规定试验压力 的10%，且不超过0.05MPa，保持10分钟， 查验所有焊缝及连接部位，多次检查。 合格后，升到试验压力的50%，而后每 次升级为试验压力的10%，直到试验压 力。保持10分钟，然后降至试验压力的 87%，检查焊缝情况。
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压力容器最小厚度：δmin(不包括c2、c3) 计算厚度δ，是内压圆筒仅从强度因
素得出的。而最小厚度是综合考虑刚度 要求提出的。
对碳素钢、低合金钢制容器，
δmin≥3mm； 对高合金钢制容器， δmin≥2mm。
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• 设计参数的确定 1、设计压力pc； 2、设计温度T； 3、许用应力[σ ]； 4、焊缝系数φ； 5、厚度附加量c。
D中=(Do+Di)/2=Di+δ δ =(Do-Di)/2
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• 环向应力：σ2=pD中/2δ
y σ2 T
δ
l
x
pθ
dθ
W
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• 轴向应力：σ1= pD中/4δ
y
δ
N
p
σ1 z
T′
x
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二、内压圆筒的设计与计算
• 圆筒壁厚的计算公式 • 壁厚的其他影响因素 • 设计厚度 • 设计参数的确定
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半球封头
母线绕o轴回转而成球体，其任意时 刻停留线均为经线。σ 1= σ 2 = σ
o
σ2
δ
σ1
Dz
σ
Di
o
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半球、球壳计算厚度公式
外力 = 内力

p
c4
D2 z

Dz


p c
Dz
[ ]t
其中
[ ] 1.8
[ ]t
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式中
pT — 试验压力，MPa； pC — 设计压力，MPa； [σ ] — 试验温度下材料的许用应力，
MPa； [σ ]t —设计温度下材料的许用应力，
MPa。
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气压试验时的试验压力
p 1.15 p [ ]
T
c [ ]t
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三、压力试验
• 进行液压试验时试验压力的确定 • 进行气压试验时试验压力的确定 • 液压试验方法与过程控制 • 气压试验方法与过程控制 • 气密性试验 • 对所确定的试验压力进行强度校核
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液压试验时的试验压力
[ ]
p 1.25 p
TBaidu Nhomakorabea
c [ ]t
且 pT≥pC + 0.1MPa
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• 圆筒壁厚的计算公式

p c
Di
t p
c
式中 δ — 计算厚度，mm；
pc — 设计压力，MPa； Di — 圆筒内径，mm； [σ ]t — 设计温度下材料的
许用应力，MPa；
φ — 焊缝系数，查P127表9-6。
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• 壁厚的其他影响因素
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一、内压圆筒的应力分析
• 在工艺给定的压力p下，p垂直作用于器 壁表面，容器将产生拉长，胀大的趋势。 如圆柱筒体、平盖封头容器，在轴向产 生拉长；在环向产生胀大，并产生弯矩 Mo。
• 若不考虑Mo弯矩的影响，称无力矩壁厚， 反之称为有力矩壁厚。
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圆柱筒体、平面封头：
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气密性试验
容器须经液压试验后，方可进行气 密试验。方法是缓慢升压至试验压力， 保持10分钟，然后降至设计压力。同时 进行检查。气体温度应不低于5℃。
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试验压力的强度校核（一）
液压试验时
T

PT
(Di e) 2 e

0.9

s
( )0.2
气压试验时