鞍座与卧式容器筒体连接方式对筒体应力的影响

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过程设备设计思考题(打印版)

第7章塔设备
7.1 塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？ 7.2 填料塔中液体分布器的作用是什么？ 7.3 试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？ 7.4 简述塔设备设计的基本步骤。 7.5 塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？ 7.6 塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？
第4章压力容器设计
4.1 为保证安全，压力容器设计时应综合考虑哪些因素？具体有哪些要求？ 4.2 压力容器的设计文件应包括哪些内容？ 4.3 压力容器设计有哪些设计准则？它们和压力容器失
效形式有什么关系？ 4.4 什么叫设计压力？液化气体储存压力容器的设计压力如何确定？ 4.5 一容器壳体的内壁温度为 Ti，外壁温度为 To，通过传热计算得出的元件金属截面的温度平均值为 T，请问设计温度取哪个？选材以哪个温度为依据？ 4.6 根据定义，用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系；在上述厚度中，满足强度（刚度、稳定性）及使用寿命要求的最小厚度是哪一个？为什么？ 4.7 影响材料设计系数的主要因素有哪些？ 4.8 压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别？ 4.9 薄壁圆筒和厚壁圆筒如何划分？其强度设计的理论基础是什么？有何区别？ 4.10 高压容器的筒体有哪些结构形式？它们各有什么特点和适用范围？ 4.11 高压容器筒体的对接深环焊缝有什么不足？如何避免？ 4.12 对于内压厚壁圆筒，中径公式也可按第三强度理论导出，试作推导。 4.13 为什么 GB150 中规定内压圆筒厚度计算公式仅适用于设计压力 p≤0.4[σ]tφ？ 4.14 椭圆形封头、碟形封头为何均设置直边段？ 4.15 从受力和制造两方面比较半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头的特点，并说明其主要应用场合。 4.16 螺栓法兰连接密封中，垫片的性能参数有哪些？它们各自的物理意义是什么？ 4.17 法兰标准化有何意义？选择标准法兰时，应按哪些因素确定法兰的公称压力？ 4.18 在法兰强度校核时，为什么要对锥颈和法兰环的应力平均值加以限制？ 4.19 简述强制式密封，径向或轴向自紧式密封的机理，并以双锥环密封为例说明保证自紧密封正常工作的条件。 4.20 按 GB150 规定，在什么情况下壳体上开孔可不另行补强？为什么这些孔可不另行补强？ 4.21 采用补强圈补强时， GB150 对其使用范围作了何种限制，其原因是什么？ 4.22 在什么情况下，压力容器可以允许不设置检查孔？ 4.23 试比较安全阀和爆破片各自的优缺点？在什么情况下必须采用爆破片装置？ 4.24 压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采用液压试验？ 4.25 简述带夹套压力容器的压力试验步骤，以及内筒与夹套的组装顺序。 4.26 为什么要对压力容器中的应力进行分类？应力分

浅谈鞍座位置对卧式容器受力的影响

筒承受轴向弯矩的有效截面积的变化。当封头邻近
２周向应力：５ｏ）ｒｏ：ｒ８３切向剪切力：）丁
鞍座即Ａ＜．Ｒ０５时，由于封头“ 挺性” 的作用，使鞍座截面处的圆筒保持圆形，因而圆筒的整个截面皆可承受弯矩Ｍ２的作用；鞍座远离封头即Ａ＞当０５时，头 “ 性 ” 足以使圆筒在鞍座位置处．Ｒ封挺不仍保持圆形，因而切向剪力产生的周向弯矩作用下，使该处圆筒的上部 ” 塌陷“ 从而使圆筒有效抗弯截，
置对卧式容器受力的影响进行分析。关键词：卧式容器；鞍座位置；加强圈；长径比中图分类号：Ｅ１Ｔ９
卧式容器的强度设计计算，受诸多因素影响：如
设计压力、设计温度、介质、筒体长径比、材料以及容器结构等。而在上述因素都确定的条件下，鞍座型式及位置就成为了影响卧式容器设计的主要因素。在此就鞍座位置对容器受力影响进行分析。鞍式支座支撑的卧式容器的强度计算主要是对圆筒的三项应力进行校核。即：
２鞍座位置与轴向应力的关系
筒体轴向应力系由压力和轴向弯矩产生的两项
受到封头“ 挺性” 的支撑，亦即该截面上圆筒仍能保持圆形。当鞍座远离封头（０５，Ａ＞．Ｒ）且在鞍座平面处
无加强圈时，座处的圆筒因无封头 “ 性 ” 支鞍挺的
大约四倍。因而在轴向弯矩引起的轴向应力值较大

卧式容器的支座

一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。

㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。

鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。

鞍座是由横向筋板、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。

鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。

鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。

鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。

鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。

其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。

A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。

BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。

根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。

在一台容器上，两个总是配对使用。

在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。

第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。

长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。

一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。

因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。

采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。

㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。

卧式容器鞍座压应力的影响因素分析

ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓ￣ｅｓｓｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｔｏｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｉｂｗｉｄｔｈｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｗｈｅｎｔｈｅｏｔｈｅｒｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ
ｒｅｖｅａｌｓｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｎｏｔｏｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｓａｄｄｌｅｈｅｉｇｈｔｂｕｔａｌｓｏｄｅｃｒｅａｓｅｓＩ１０１＂１－
ＮＢ／Ｔ４７０４２－２０１４标准中的应力计算公式进行分析讨论。根据力学相关理论，在鞍座截面其他寸确定时，将微
座抗弯截面系数对压应力的影响转化为筋板宽度对压应力的影响。通过个案分析推导出鞍座高度、肋饭宽度散
面压应力之间的定量关系式，反映了鞍座截面压应力既随着鞍座高度增加而非线性地增大，也随着筋扳宽度的增加而非线性地减小。通过对不等高双鞍座中滑动鞍座压应力的分析，发现把其底板平面设计成与设舒的轴线卡Ｈ
ｏｎｔｈｅｍａｔｉｎｇｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｅｂｐｌａｔｅａｎｄｒｉｂｐｌａｔｅｏｆｓａｄｄｌｅｓｗｈｅｎｔｈｅｓｈｅｌｌｅｘｐａｎｄｓｏｒｓｈｒｉｎｋｓｉｎａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅ

过程设备设计5-8章思考题及答案

第三版过程设备设计思考题及答案（5-8）5.储存设备设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定试说明理由。

双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。

“扁塌”现象的原因是什么如何防止这一现象出现双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力如何产生的鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强球形储罐有哪些特点设计球罐时应考虑那些载荷各种罐体型式有何特点球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响6.换热设备换热设备有哪几种主要形式间壁式换热器有哪几种主要形式各有什么特点管壳式换热器主要有哪几种形式换热器流体诱导震动的主要原因有哪些相应采取哪些防震措施换热管与管板有哪几种连接方式各有什么特点换热设备传热强化可采用哪些途径来实现7.塔设备塔设备由那几部分组成各部分的作用是什么填料塔中液体分布器的作用是什么试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷简述塔设备设计的基本步骤。

塔设备振动的原因有哪些如何预防振动塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性8.反应设备反应设备有哪几种分类方法简述几种常见的反应设备的特点。

机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成搅拌容器的传热元件有哪几种各有什么特点搅拌器在容器内的安装方法有哪几种对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点常见的搅拌器有哪几种简述各自特点。

涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素搅拌轴的设计需要考虑哪些因素搅拌轴的密封装置有几种各有什么特点思考题答案：5.储存设备思考题根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。

因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。

过程设备设计第5章课后习题试题

第五章储存设备单选题5.1双鞍座设计卧式储存罐双鞍座支承时，两支座的状态应采用：（）A.两个都固定B.两者均可移动C.一个固定，一个移动D.以上均可5.2柱式支座低温球罐的支柱与球壳连接处最好采用：（）A.接连接结构形式B.加托板结构C.U型柱结构形式D.支柱翻边结构5.3扁塌现象卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是：（）A.支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩B.圆筒上不设置加强圈C.支座的设置位置不适合D.设计压力过高5.4球罐随着石油业的发展，在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是：（）A.纯桔瓣罐体B.足球瓣式罐体C.混合式罐体D.两个半球组成的罐体单选题5.1 C 单选题5.2 C 单选题5.3 A 单选题5.4 C无5.1 储罐的形式主要有卧式，立式和球形储罐，储存介质的性质是选择储罐形式和储存系统的一个重要因素。

5.2 鞍座包角越小，鞍角重量越轻，且储罐——支座系统的中心降低。

5.3 工程上可以将双鞍座卧式储存罐简化为均布载荷的外伸简支梁。

5.4 球罐支座中裙式支座用得最为广泛。

5.5 柱式支座的主要缺点是球罐的重心高，稳定性差。

5.6 需要开检查孔时，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向环向焊缝作100%无损检测。

5.7 球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。

5.8 在用水压测试容器壁厚时，校合压力一般取1.25P.5.9 按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。

判断题5.1 T判断题5.2 F判断题5.3 T判断题5.4 F判断题5.5 T判断题5.6T判断题5.7 T判断题5.8 T判断题5.9 T思考题5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。

5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。

5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载荷？各种罐体型式有何特点？5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则？5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响？思考题5.1根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。

卧式容器鞍座布置几个问题讨论

- 29 -第9期卧式容器鞍座布置几个问题讨论张志辉（湖北省缘达化工工程有限公司，湖北武汉 430073）[摘要] 鞍座是卧式容器最常用的支撑部件，其设计选型过程涉及力学、材料、焊接等多个方面。

只有正确地进行结构设计和安装，才能保证卧式容器的安全运行。

但是，对鞍座设计、安装还存在一些理解上的误区，这将直接影响设备的安全性，因此有必要引起足够重视。

[关键词] 卧式容器；鞍座；正确设计；常见问题作者简介：张志辉（1984—），男，河北邢台人，2010年毕业于武汉工程大学化工机械专业，硕士，工程师，注册动力工程师。

现在湖北省缘达化工工程有限公司从事压力容器设计工作。

1 鞍座布置间距卧式容器鞍座的位置直接与鞍座处的弯矩、剪力、周向应力等相关联，一般对于薄壁的卧式容器，应尽量使支座中心到封头切线的距离A 小于或等于0.5Rm （Rm 为圆筒的平均半径），以使封头对圆筒起到加强作用，在鞍座承受M2弯矩时，抗弯截面为整个圆截面。

但是，对L/D 较大的长卧式容器，取A≤0.5Rm 时，可能使容器中间截面处弯矩M1偏大，这时应调整A ，使A 值接近0.2L ，当A=0.207L 时，M1与M2,大致相等。

图1 鞍式支座支撑容器2 固定式、滑动式鞍座布置NB/T47065.1-2018《容器支座第1部分：鞍式支座》把鞍座分为固定式（代号F ）和滑动式（代号S ）两种，这是因为设备随着温度的变化会产生热胀冷缩，如果不让设备有自由伸缩的可能性，则在容器壁中会产生热应力，钢制容器每1℃的温差将产生约2.5MPa 的应力。

因此，在设计设备支座时总有一个是固定的，其余做成滑动的。

对于双鞍座支撑容器，一般把接管多或接管公称直径较大的一端选为固定鞍座，另一端当成滑动端，当卧式容器上面带塔或其他重型设备时，应该把远离这些附件垂直中心线的一端作为滑动端。

若卧式容器是换热器或其他形式非常温设备，在确定设备哪一端作为固定端或滑动端时，应考虑与设备和管道连接时所受到的附加载荷，同时，设备热膨胀会使管道受力或产生位移，此时，应把设备条件提交给管道应力专业，与管道应力专业共同协商，计算确定固定端或滑动端。

卧式容器的支座

一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。

㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。

鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。

鞍座是由横向筋板、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。

鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。

鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。

鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。

鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。

其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。

A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。

BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。

在一台容器上，两个总是配对使用。

在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。

第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。

长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。

一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。

因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。

㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。

卧式容器鞍座位置对筒体受力分析的影响

工程技术・191・卧式容器鞍座位置对筒体受力分析的影响李燕平中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳471023摘要本文就卧式容器鞍座位置对筒体受力分析的影响进行了探讨，并给出了鞍座设计的合理建议。

关键词卧式容器鞍座圆筒应力中图分类号:TE821文献标识码:B文章编号：1672-9323(2019)02-0191-02卧式容器广泛应用在石油化工、医药、食品等工业领域,卧式容器的设计由于其支承方式的特点决定了其设计的特殊性。

卧式容器的支座大多为鞍式支座，鞍座的位置对保证卧式容器的安全性至关重要。

1支座形式的选用卧式容器的支座形式有鞍式支座、圈座和支腿三种。

圈座用于大直径薄壁容器；支腿虽然结构简单,但反力给壳体造成很大的局部应力，只适用于较轻的小型设备;故卧式容器的支座大多为鞍式支座,很少采用其它形式。

目前应用的鞍式支座，大多是双鞍座。

对于L/D很大，如比值大于15且壁厚较薄的卧式容器,为避免支座跨距过大导致圆筒体产生严重变形及应力过大,可以考虑设置三个以上鞍座。

但由于鞍座制造、安装中可能出现高度上的偏差、筒体不直不圆以及基础的不均匀沉降等，这些都会使筒体产生附加的弯矩及支反力，因此尽量少用多鞍座。

2理论依据对卧式容器的应力作精确的理论分析十分困难，目前国内外设计规范均采用Zick在1951年在实验研究的基础上提出的近似分析和计算方法。

Zick法的假定和理论依据如下：(1)在鞍座反力作用下,鞍座截面的筒体中存在环向压应力，鞍座边角处的环向压应力会使得鞍座截面承受轴向弯矩的截面积减小(该现象称为“扁塌”)；但当封头等刚性件靠近鞍座截面时,可对该截面起到加强作用而避免出现“扁塌”现象。

(2)鞍座截面筒体中的剪应力T、环向压应力s和％的大小由该截面的鞍座反力F确定;这些应力的分布在材料力学推导结果的基础上按试验结果进行了修正。

(3)在鞍座反力F的作用下，鞍座腹板中存在拉应力%，而腹板的承载高度为鞍座垫板下表面至底板上表面的距离和R./3中的小值。

鞍座包角和宽度对双支座卧式容器简体应力分布影响的研究

ｃｎｅｅｔａｅｋｓｒｓｒｅｒｓｅｏｆｒｎｉｌｐａｔｅｓｗｅｅｒｇｅｓｄ．
Ｋｅｗｏｄ：ｈｒｏｔｌｅｓｌｃｎｅｅｔｌｓｒｓ；ｉｆｅｃａｔｒｙｒｓｏｉｎａｓｅ；ｏｆｒｎｉｔｓｎｕｎｅｆｃｏｚｖａｅｌ
第４５卷第６期
２００８年１２月
化
工
设
备
与
管
道
Ｖｏ．ＮＯ６１４５．Ｄｅ．００８ｃ２
ＰＯＥＳＥＵＰＮＲＣＳＱＩＭＥＴ＆ＰＰＮＩＩＧ
鞍座包角和宽度对双支座卧式容器简体应力分布影响的研究
ＤｉｔｉｔｏｉｏｉｏｔｌＶｅｓｌｗｉｈＤｏｂｌａｄｌｓｓｒｂｕｉｎｎＨｒｚｎａｓｅｔｕｅＳｄｅ
ＺＮＧＹｉ．ＺＨＡＨＡＮＪｎｊｎＧｉ－ｕ
（．ＢＯｎｅａｃｎｔｕｅｏｅｓａｅＴｓｎｅｈｏｇ，ｅｉ１０７，ｈｎｅｉｇＲｓｒＩｓｔｔｆＡｒｐｃｅｔｇＴｃｎｌｙＢｉｎ００４Ｃｉｅｈｉｏｉｏｊｇａ
中图分类号：Ｑ０５８Ｔ５．
文献标识码：Ａ
文章编号：０９３８（０８０－０７０１０ —２１２０）６００－５
ＳｕｙｏｎｌｅｃｆＣｏｔｃｇｅａｄＷｉｔｆＳｄｌｏＳｒｓｔｄｆＩｆｕｎｅｏｎａｔＡｎｌｎｄｈｏａｄｅｔｔｅｓ

卧式容器

7、强度计算
各项应力并进行校核。
计算步骤 (1)先按GB150设计压力(内压、外压、常压)或最小壁厚选取原则，求出圆筒体、封头等壁厚。 (2计算 1 ~ 9，， h， sa 各项应力并进行校核。
进行强度或稳定性校核，需要确定危险工况、危险截面上的最大应力的位置与大小。
筒体的轴向应力
应根据操作和非操作时(指无操作压力装满物料或无试验压力装满水的情、况)等不同工况，找出危险工况下可能产生的最大应力。
、
对于正压操作的容器，在盛满物料而未升压时，其压应力最大值，故取这种工况对稳定性应进行校核。又如对有加强的筒体M-M截面)，当个截面都要校核。
中
华
人
民
共
和
国
行
业
标
准
NB/T47042-2014（JB/T4731)
修改说明
标准修订的主要内容
卧式容器
——1.范围
不再局限于钢制，增加有色金属，
与GB150.1一致
新增
新增
与GB150有区别，但与原标准相比，更明确
应考虑比 GB150.1 增加
需要时考虑
更加明确材料、使用温度
鞍座卧式容器的合理化设计一个设计，首先要满足工艺及结构强度要求，同时又要结构合理、节省材料。在初定结构参数后要审查各应力是否合理或超标，依应力情况可调整各结构参数。
卧式容器的合理设计一般的调节步骤：使A≤0.5Ra→增设鞍座垫板-→增加鞍座包角→增设加强圈。 1）A≤0.5Ra时封头对筒体有加强作用。 -M2抗弯断面为整圆。 -筒体被封头加强时，τ公式中的k3比无加强圈时为小。 -周向应力σ6 ，σ‘6公式中k6 当 A /Ra ≤0.5 时 k6= k7/4 1 ＞A/Ra≥0.5 时 k6= （1.5A/ Ra-0.5）k7

探讨卧式容器鞍座位置对筒体受力分析的影响

Q345R
设计温度（℃） ≥ -10 ～ 100 ＞ 100 ～ 200 ≥ -20 ～ 100 ＞ 100 ～ 200 ≥ -40 ～ 100 100 ～ 200
许用应力（MPa） 160 120 200 170 200 170
鞍座垫板的材料相匹配，以方便焊接作业。常用材料的
许用应力见表 1。
1.2 筒体受力计算方法
关键词：卧式容器；结构要求；鞍座位置；受力分析；影响中图分类号：TH182 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）05（下）-0153-04
卧式容器是指容器主轴中心线与地平面水平或基本水平的容器，伴随着我国工业的快速发展，卧式容器成为流体贮存与加工的常用设备。卧式容器的支座，主要分为支腿、圈座、鞍座三种形式，其中支腿结构简单，但对壳体产生的局部应力大，适用于重量轻的小型容器；圈座适用于直径较大、壁厚较薄的容器；因此卧式容器大多使用鞍座。当卧式容器的长径比（L/ D）较小时，一般使用双鞍座；当长径比较大、壁厚较薄时，为防止筒体应力过大、发生变形，可设置 3 个及更多鞍座。然而，受到制作工艺、安装施工、基础沉降等因素的影响，会导致筒体产生附加的支座反力和弯矩，因此，要尽量少用鞍座。以下结合实践，分析了卧式容器鞍座位置对筒体受力的影响，为生产制造提供数据支持。
中国设备工程 China Plant Engineering
探讨卧式容器鞍座位置对筒体受力分析的影响
张艺澄（中国昆仑工程有限公司，北京 100037）
摘要：卧式容器在工业生产领域广泛应用，保证卧式容器结构的安稳性，才能正常发挥出功能作用。本文针对卧式容器鞍座位置的设计进行探究，从鞍座结构要求和筒体受力计算入手，分析了鞍座位置对筒体受力的影响，并结合计算实例进行阐述。结果表明，卧式容器鞍座位置对筒体受力具有明显影响，提示设计人员根据容器的受力特点，对鞍座位置进行合理设计，必要时采用加强设计方案，以保证卧式容器的使用安全性。

卧式容器鞍座布置几个问题讨论

只有正确地进行结构设计和安装，才能保证卧式容器的安全运行。

但是，对鞍座设计、安装还存在一些理解上的误区，这将直接影响设备的安全性，因此有必要引起足够重视。

现在湖北省缘达化工工程有限公司从事压力容器设计工作。

但是，对L/D 较大的长卧式容器，取A≤0.5Rm 时，可能使容器中间截面处弯矩M1偏大，这时应调整A ，使A 值接近0.2L ，当A=0.207L 时，M1与M2,大致相等。

因此，在设计设备支座时总有一个是固定的，其余做成滑动的。

三鞍座卧式容器的设计计算

t t h t
计算值 47.78 13.41 C64或C65 2.16
t t
许用值 112.37 MPa 132.20 MPa 105.76 MPa 114.69 MPa 132.20 MPa 165.25 MPa
τ h≤1.25[σ ] -σ ABS(σ 7)≤[σ ]
ABS(σ 8)≤1.25[σ ]
3 4
5 6
Q τ τ τ h σh σ h+τ h Q τ
中间支痤处的横截面上筒体周向应力计算支座处无加强圈支座处横截面最低点无垫板或垫板不起加强作用时边支座处中间支座处垫板起加强作用时边支座处中间支座处边支座边角处无垫板或垫板不起加强作用时 (L-2A)/Rm≥8时 (L-2A)/Rm＜8时垫板起加强作用时 (L-2A)/Rm≥8时 (L-2A)/Rm＜8时中间支座边角处无垫板或垫板不起加强作用时 (L/2+A)/Rm≥8时 (L/2+A)/Rm＜8时垫板起加强作用时 (L/2+A)/Rm≥8时
pe
1.3 700 350 356 10050 175 1025 51490 150 88.30 189 132.2 0 0.85 3 9 12 9 12 1 1 0.107 0.192 0.88 1.171 0.401 0.76 0.013 0.053 0.053 0.341 0.1 6 80 6960 1000000 -1 1 20 1 -1
首页三鞍座卧式容器的设计计算
设计参数设计压力筒体内径筒体内半径筒体平均半径筒体长度封头曲面深度边支座至封头切线的距离容器总重量支座轴向宽度加强圈宽度圆筒有效宽度材料许用临界压应力设计温度下材料许用应力设计温度下加强圈材料许用应力焊缝系数腐蚀裕量筒体有效厚度筒体名义厚度封头有效厚度封头名义厚度系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数垫板有效厚度组合截面中心轴至筒体最远点距离一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积对中心轴的惯性矩系数系数组合截面中心轴至加强环最远点距离系数系数支座反力及筒体轴向弯矩计算容器总重量W的单位长度重量载荷 q 5.01 N/mm p Di Ri Rm L H A W b b1 b2 [σ ]cr [σ ]t [σ ]tr υ C δ e δ n δ he δ hn K1 K2 K1' K2' K3 K3' K4 K5 K6 K6' K7 K8 k δ

卧式压力容器和鞍式支座中的应力分布

卧式压力容器和鞍式支座中的应力分布Shafique M.A. Khan*沙特阿拉伯沙特国王法赫德石油和矿物大学Dhahran 31261，机械工程系摘要本文所展示的是鞍座支承式卧式容器的应力分布结果分析。

结果是从三维有限元分析中获得的。

四分之一的压力容器被用来模拟现实中鞍座支承的细节。

除了展示应力在压力容器上的分布，结果还展示了应力在鞍座不同部位的分部细节，即垫板，腹板，筋板，底板。

为了获得在压力容器和鞍座上的最小应力值，研究改变载荷和各种几何参数的影响并且提出了鞍座至容器封头切线距离与容器长度的比值和容器的长径比的优化建议值。

对物理原因有利于某一特定的鞍座至容器封头切线与容器长度比值也作了概述。

鞍座结构本身也是一种明显的预应力。

因此，鞍座的设计和应力诱发的测定是卧式压力容器设计过程中一个重要的步骤。

ASME[1]压力容器规范没有提供具体有关鞍座或诱导应力的设计方法。

目前的做法是使用由Zick [2,3]开发的半经验方法，它是基于梁理论和各种假设来简化问题。

由于这些假设，Zick 的方法可能无法给出精确的结果。

然而，自从Zick的分析方法第一次发表，它在性能上得到了很好的论证。

因此，它也成了压力容器设计手册中鞍座设计准则的基础，见Megyesy [4]。

这项工作的共同研究者[5-7]也是鞍座设计的宝贵文献，故它已经被纳入了英国标准5500[8]。

值得注意的是，这项工作的共同研究者是基于比Zick的方法更加严谨的分析法，采用了傅里叶展开项的解析解。

不过，随着计算技术和数值方法的进步，一个更精确的分析方法始终是可取的。

现在，这种方法可以在容器和鞍座上获得更多的应力分布，从而提高鞍座的设计准则。

鞍式支座标准

1、鞍式支座是化工设备用支座的一种，广泛用于卧式容器。

由一块鞍形板、两块支撑板、一块底板及一块竖板组成。

支撑板焊于鞍形板和底板之间，竖板被焊接在它们的一侧，底板搁在地基上，并用地脚螺栓加以固定。

卧式设备一般用两个鞍式支座支承，当设备过长，超过两个支座允许的支承范围的，应增加支座数目。

鞍式支座分为轻型（代号A型）和重型（代号B型，按包角、制作方式及附带垫板情况分为五种型号，其代号为BⅠ~BⅤ）两种，每种类型又分为固定式（代号为F）和活动式（代号为S）。

固定式与活动式的主要区别在底板的螺栓孔，活动式为长圆孔，其目的是在容器因温差膨胀或收缩时，可以滑动调节两支座间距，而不致使容器受附加应力作用。

F型和S型常配对使用。

鞍座是由垫板(又叫加强板)、腹板、肋板和底板构成。

垫板的作用是改善先体局部受力情况。

通过垫板，鞍座接受容器载荷。

当筒壁较厚即壳体的计算厚度大于3mm，在鞍座支承反力作用下，简趾内的周向应力又不大于许用应力值时，可以不加垫板。

这时筒体就直接放置在直立肋板上，肋板的作用是将垫板、腹板和底板连成一体，鞍式支座加大刚性，一道有效地传递压缩力和抵抗外弯矩。

因此，腹板和肋板的厚度与鞍座的高度(即自筒体圆周最低点至基础表面)直接决定着鞍座允许负荷的大小。

鞍座包角和宽度的大小直接影响着支座处筒壁应力值的高低。

标准鞍座的包角有120°和150°两种，鞍座宽度则随简体直径的增大而加大。

根据底板上螺栓孔形状的不同，鞍座分成两种型式，一种为固定鞍座，鞍座底板上开圆形螺栓孔，另一种为活动鞍座，鞍座底板上开长圆形螺栓孔，每台设备一般均用两个鞍座支承，此时应采用这两种型式的鞍座各一个。

这是因为设备受热要伸长，如果不让设备有自由仲长的可能性，则在器壁中将产生热应力。

因此在设计受热设备的支座时，总是仅将一个支座做成固定的，而其余做成可活动的。

在安装活动鞍座时，每个地脚螺栓都有两个螺母，第一个螺母拧紧后，倒退一圈，然后再用第二个螺母锁紧，侦鞍座能在基础面上自由滑动。