压力容器设计.
压力容器的设计方案步骤
压力容器的设计方案步骤1.确定设计目标和使用条件：首先需要明确设计压力容器的使用目标和条件，包括容器的工作压力、工作温度、容量和所处环境等。
2.材料选择：根据容器的使用条件和要求，选择合适的材料进行容器的制造。
常用的压力容器材料有碳钢、不锈钢和铝合金等。
3.容器结构设计：确定容器的结构形式和尺寸。
结构设计包括容器的壁厚、底部形式、连接方式和支撑结构等。
根据容器的工作压力，需要进行强度计算和结构优化，确保容器能够承受内部和外部的力和压力。
4.强度计算和最大允许应力分析：根据容器的结构形式和制造材料，进行强度计算和最大允许应力分析。
主要包括容器的轴向应力、周向应力和切向应力的计算，以及承载能力和安全系数的评估。
5.容器的密封设计：确保容器的密封性能，避免泄漏和破裂。
根据容器的使用条件和介质特性，选择合适的密封材料和密封方式，如垫片密封、法兰密封或螺纹连接等。
6.容器的安全阀和压力传感器设计：为了确保容器的安全运行，需要设计并安装安全阀和压力传感器。
安全阀用于在容器内部压力超过设计值时，释放压力以防止容器破裂。
压力传感器用于实时监测容器的内部压力，以便及时采取措施。
7.容器的制造和检验：根据设计方案，选择合适的制造工艺进行容器的制造。
制造过程需要注意材料的质量控制、焊缝的质量检查和容器的外观检验等。
制造完成后，需要进行压力测试、水压试验和射线检测等，以确保容器的安全性和可靠性。
8.容器的安装和维护：根据容器使用的具体情况，进行容器的安装和维护。
安装过程需要注意容器的固定和支撑，以确保容器的稳定性。
维护过程包括容器的定期检查和保养，以延长容器的使用寿命。
综上所述，压力容器的设计方案步骤涵盖了设计目标和使用条件的确定、材料选择、容器结构设计、强度计算和应力分析、密封设计、安全阀和压力传感器设计、容器的制造和检验、容器的安装和维护等。
通过合理的设计方案，能够确保压力容器的安全运行和可靠性。
压力容器设计思路及相关知识
压力容器设计思路及相关知识压力容器是一种能够承受内部压力的设备，常常用于承载气体、液体或气体与液体的混合物。
它们广泛应用于化工、能源、石油和其他工业领域中，用于储存或运输危险物质、提供对压缩气体的储存和释放、或作为部分工艺装置的一部分。
1.压力容器设计标准：压力容器的设计必须符合一些国际和行业标准，如美国的ASME标准和欧洲的PED指令。
这些标准规定了压力容器的设计要求、材料选择、焊接、检验和试验等方面的内容。
2.材料选择：压力容器的材料选择对其性能和安全性非常重要。
常见的材料包括碳钢、不锈钢和合金钢等。
根据所需的耐腐蚀性、耐高温性和机械强度等特性，需要选择适当的材料。
3.设计压力：设计压力是指压力容器能够安全承受的最大内部压力。
在设计过程中，需要考虑正常操作压力、工艺变动时的压力波动以及临时过载压力等因素。
4.壁厚计算：为了确保容器的稳定性和强度，需要对其壁厚进行计算。
设计壁厚应满足内压力、外压力、温度、容器直径和材料强度等因素的要求。
5.焊接：焊接是连接压力容器部件的常用方法，但焊接质量对容器的安全性有重要影响。
焊接应符合标准规范，并进行非破坏性测试以确保焊缝的质量。
6.热传导：压力容器中的热量传递是一个重要的问题，特别是在换热器中。
合理的换热器设计可以提高热能利用效率，减少能源损耗。
7.板式换热器设计：板式换热器通过一系列的平行板组成，热介质通过板的两侧流动，实现热量传递。
板式换热器的设计涉及到板的材料选择、板间距、板型和板的密封等方面。
8.管式换热器设计：管式换热器使用管道来传递热量，冷、热介质通过管道内外流动，实现热量传递。
管式换热器的设计涉及到管子的材料选择、管道布局、管道尺寸和管道的密封等方面。
9.安全阀：为了保证压力容器在超出设计压力时能够安全释放压力，需要安装安全阀。
安全阀的设计应符合标准，并确保在超压时能够可靠启动和关闭。
10.检验和试验：在压力容器设计完成后，需要进行一系列的检验和试验，以确保容器满足设计要求和标准规范。
压力容器的课程设计
压力容器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解压力容器的定义、分类及基本结构，掌握其工作原理；2. 学生能够掌握压力容器设计的基本原则，了解相关的设计标准和规范；3. 学生能够了解压力容器在生产生活中的应用，认识其在工程领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析压力容器的结构特点，并进行简单的受力分析；2. 学生能够根据设计原则，运用计算方法进行压力容器的设计；3. 学生能够运用图纸和相关工具，制作压力容器的简易模型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对待工程技术的严谨态度，提高学生的安全意识和责任感；2. 激发学生对工程技术研究的兴趣，鼓励学生勇于创新，培养解决问题的能力；3. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为工程技术类课程，旨在让学生了解压力容器的基本知识，掌握设计原则和技巧。
学生处于高中年级，具备一定的物理和数学基础，但实践经验不足。
教学要求注重理论与实践相结合，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够准确描述压力容器的定义、分类和工作原理；2. 学生能够运用设计原则和计算方法，完成压力容器的设计任务；3. 学生能够制作出符合要求的压力容器简易模型，并进行展示和交流。
二、教学内容1. 压力容器的基本概念- 定义、分类及工作原理- 压力容器在工程领域的应用2. 压力容器的结构及受力分析- 常见压力容器结构特点- 受力分析基本方法3. 压力容器设计原则与计算方法- 设计原则及其意义- 相关设计标准和规范- 压力容器壁厚、材料选择及强度计算4. 压力容器制作与模型展示- 制作简易压力容器模型的步骤与方法- 模型展示与评价教学大纲安排与进度：第一课时：压力容器基本概念及分类第二课时：压力容器工作原理及应用第三课时：压力容器结构特点及受力分析第四课时：压力容器设计原则与计算方法（上）第五课时：压力容器设计原则与计算方法（下）第六课时：压力容器制作与模型展示教材章节及内容列举：第一章：压力容器概述1.1 压力容器的定义与分类1.2 压力容器的工作原理1.3 压力容器在工程领域的应用第二章：压力容器的结构与受力分析2.1 压力容器的结构特点2.2 压力容器的受力分析第三章：压力容器设计3.1 设计原则及其意义3.2 设计标准和规范3.3 压力容器壁厚、材料选择及强度计算第四章：压力容器制作与模型展示4.1 简易压力容器模型的制作4.2 模型展示与评价方法三、教学方法为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 用于讲解压力容器的基本概念、工作原理、设计原则等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
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。
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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
压力容器设计培训
可靠性设计
综合考虑各种因素，提高压力容 器的可靠性和安全性。
可维护性设计
优化压力容器的维护和检修方案， 降低维护成本。
04 压力容器制造工艺
压力容器制造流程
原材料验收
对压力容器制造所需的原材料进行质量检查和 验收，确保符合相关标准和设计要求。
01
焊接组装
将卷制和冲压完成的筒体、封头以及 其他零部件进行焊接组装，形成完整
详细描述
压力容器作为一种特种设备，其设计、制造、使用等环节需遵循一系列国际、国家和行业标准与规范。如欧洲的 EN13445标准、美国的ASME标准等。这些标准与规范对压力容器的材料、设计参数、制造工艺等方面都有明确 规定，以确保容器的质量和安全性能。
压力容器设计基本原则
总结词
压力容器设计应遵循的基本原则包括安全性、可靠性、经 济性等方面。设计师需综合考虑各种因素，确保容器在正 常工况和异常情况下都能安全、可靠地运行。
06
防腐与涂装
对压力容器表面进行防腐和涂装处理，以提高 容器的耐腐蚀性能和使用寿命。
焊接工艺与质量控制
焊接工艺评定
焊接材料选择与验收
根据压力容器的设计要求和相关标准，对 焊接工艺进行评定，确保焊接工艺的可靠 性和可行性。
根据母材的化学成分和力学性能，选择合 适的焊接材料，并进行质量检查和验收。
焊接方法与操作规程
机械性能
材料的机械性能如强度、 韧性等对压力容器的设计 至关重要，直接影响到容 器的承载能力和安全性。
材料腐蚀与防护
电化学腐蚀
金属材料在电解质溶液中发生的腐蚀 现象，可以通过涂层、电化学保护等 措施进行防护。
化学腐蚀
应力腐蚀
金属材料在拉应力和特定腐蚀介质共 同作用下发生的腐蚀现象，可以通过 降低应力集中、控制介质成分等措施 进行防护。
压力容器设计工作程序
压力容器设计工作程序压力容器设计工作程序1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.设计需求分析2.1 客户要求2.2 相关标准和法规要求2.3 最大工作压力和温度2.4 材料选择2.5 安全要求2.6 其他特殊要求3.压力容器设计计算3.1 设计压力计算3.2 壁厚计算3.3 连接部分设计计算3.3.1 焊接接头设计3.3.2 强固连接设计3.4 底部设计计算3.5 衬里和保温层设计计算4.压力容器结构设计4.1 容器形状选择4.2 结构配置设计4.3 支承设计4.4 支撑件设计4.5 衬里固定设计5.材料选取和验收5.1 材料机械性能要求5.2 材料选型5.3 材料验收标准6.制造和焊接过程控制6.1 制造工艺选择6.2 焊接工艺选择6.3 工艺参数控制6.4 焊工质量控制7.安全性和可靠性验证 7.1 压力试验7.2 强度计算验证7.3 安全性评估8.缺陷评估和修复8.1 缺陷检测方法8.2 缺陷评估8.3 修复方法9.容器打包、运输和安装 9.1 打包要求9.2 运输安全控制9.3 安装指导10.文件归档和备份10.1 相关文档归档10.2 项目备份和存档11.附件（添加相关附件）法律名词及注释：1.标准：按国家或行业制定的强制性规范，具有法律约束力。
2.法规：由国家法律制定的法律规章。
3.设计压力：压力容器设计中所考虑的最大压力。
4.温度：压力容器设计中所考虑的最高工作温度。
5.材料选择：根据容器设计要求和工作条件，选择适合的材料。
6.安全要求：压力容器设计中所要求的安全性能和措施。
7.容器形状选择：根据容器设计需求和工作条件，选择适合的容器形状。
8.支承设计：容器的支撑结构设计和选择。
9.支撑件设计：容器支承装置的设计和选择。
压力容器设计
压力容器设计
摘要
压力容器作为承受高压气体或液体的设备，在工业生产中扮演着重要的角色。
本文将介绍压力容器的设计原理、材料选取、结构设计以及安全性考虑等内容，从而帮助读者更好地了解压力容器的设计过程。
引言
压力容器是用于存储和传输气体或液体的设备，常见于化工、石油、航空航天等领域。
其设计涉及到材料力学、流体力学等多个学科，具有较高的技术要求。
本文将围绕压力容器设计展开详细的介绍。
压力容器的设计原理
在设计压力容器时，需要考虑到承受的压力、温度、介质等因素。
根据理想气体状态方程和安全系数要求等，可以确定压力容器的设计压力等参数。
同时，还需考虑到容器的结构形式，如球形、圆柱形等，以及容器的连接方式等因素。
压力容器的材料选择
压力容器的材料选择至关重要，常见的材料包括碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料可以提高容器的承压能力和耐腐蚀性能，从而确保容器的安全运行。
压力容器的结构设计
压力容器的结构设计需要考虑到容器的强度、刚度、稳定性等因素。
通过有限元分析等方法，可以优化容器的结构形式，提高容器的整体性能。
压力容器的安全性考虑
在设计压力容器时，安全性是至关重要的考虑因素。
除了满足设计要求外，还需要考虑到容器的泄漏、爆炸等安全问题。
通过完善的安全防护装置和监控系统，可以提高压力容器的安全性。
结论
压力容器作为重要的工业设备，在设计时需要考虑到多个因素，如材料选择、结构设计、安全性等。
通过本文对压力容器设计的介绍，希望读者能够更好地理解压力容器的设计原理和要求，为工程实践提供参考。
《压力容器课程设计》课件
采用无损检测技术，如超声波、射线、磁粉等，对压力容器进行全 面检测，发现潜在的缺陷和问题。
在线监测
利用传感器和监测系统对压力容器进行实时监测，及时发现异常情 况并采取措施。
压力容器的事故预防与处理
事故原因分析
对已发生的事故进行深入分析，找出事故原因，为预 防类似事故提供借鉴。
应急预案
制定针对压力容器事故的应急预案，明确应急处置流 程和责任人，确保事故得到及时、有效的处理。
焊接材料选择
根据压力容器的使用条件 和材质，选择合适的焊接 材料，确保焊接质量和容 器的耐久性。
焊接工艺流程
包括焊接前的准备、焊接 操作、焊接后的检验等步 骤，每一步都需要严格控 制和检验。
压力容器的热处理工艺
热处理的作用
01
热处理是压力容器制造中的重要工艺之一，主要作用是消除焊
接残余应力、提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
压力容器设计应考虑制造成本、运行成本和维护 成本，力求在满足安全性和工艺要求的前提下实 现经济性。
压力容器的材料选择
根据压力容器的使用条件（如温度、压力、介质特性等）选择合适的材料 ，确保材料具有足够的强度、耐腐蚀性和稳定性。
考虑材料的可加工性和可获得性，以便于制造和维护。
对材料进行必要的热处理和表面处理，以提高其机械性能和耐腐蚀性能。
热处理方式
02
根据材料和工艺要求，选择合适的热处理方式，如整体热处理
、分段热处理等。
热处理工艺参数
03
热处理工艺参数的制定和控制是热处理工艺的关键，需要严格
控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数。
压力容器的无损检测技术
无损检测的意义
无损检测是确保压力容器质量和 安全的重要手段，能够在不损伤 容器的情况下检测出各种缺陷和 损伤。
第四讲：压力容器设计
顶点处：
边缘处：
顶点应力最大，经向应力与环向应力是相等的拉应力。 顶点的经向应力比边缘处的经向应力大一倍； 顶点处的环向应力和边缘处相等但符号相反。 应力值连续变化。
（4-3）——平衡方程
（4-4）——区域平衡方程
无力矩理论基本方程式：
三、基本方程式的应用
1．圆筒形壳体 第一曲率半径R1=∞， 第二曲率半径R2=D/2 代入方程（4-3）和（4-4）得：
与式（4-1）、（4-2）同。
2．球形壳体
2．球形壳体
球壳 R1＝R2=D/2，得：
六、最小壁厚
设计压力较低的容器计算厚度很薄。 大型容器刚度不足，不满足运输、安装。 限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。
壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度dmin： a. 碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm b．对高合金钢制容器，不小于2mm
七、压力试验
为什麽要进行压力试验呢？ 制造加工过程不完善，导致不安全，发生过大变形或渗漏。 最常用的压力试验方法是液压试验。 常温水。也可用不会发生危险的其它液体 试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。
压力试验时，由于容器承受的压力pT 高于设计压力p，故必要时需进行强度效核。
气压试验
(4-18
(4-20)
pT -试验压力， MPa； p -设计压力， MPa； [s] 一试验温度下的材料许用应力， MPa； [s]T 一设计温度下的材料许用应力， MPa
液压试验时水温不能过低(碳素钢、16MnR不低于5℃，其它低合金钢不低于15℃)，外壳应保持干燥。 设备充满水后，待壁温大致相等时，缓慢升压到规定试验压力，稳压30min，然后将压力降低到设计压力，保持30min以检查有无损坏，有无宏观变形，有无泄漏及微量渗透。 水压试验后及时排水，用压缩空气及其它惰性气体，将容器内表面吹干
《压力容器设计基础》课件
压力容器的材料选择
压力容器的材料选择对容器的性能和寿命有重要影响。常用的材料有钢材、合金材料等，选材时需要考虑其力 学性能和腐蚀性。
压力容器设计的流程
压力容器设计通常包括需求分析、参数确定、结构设计、强度校核、材料选 择等多个步骤，每个步骤都需要严格符合相关标准和规范。
压力容器设计案例分析
通过实际案例的分析，了解不同类型压力容器的设计过程和关键要点，帮助 我们理解和应用所学的设计基础知识。
压力容器是一种能够承受内部压力的密封容器，根据其用途和结构特点可以 分为多种不同的类型，如储气罐、储液罐、反应器等。
压力容器设计的基本原理
压力容器的设计需要考虑到力学原理、材料力学、热力学等知识，确保容器 在工作条件下能够安全可靠地工作。
压力容器设计的考虑因素
在设计压力容器时，需要考虑多个因素，如工作压力、温度、容器形状、安 全性要求等，以确保容器能够满足工作条件。
《压力容器设计基础》 PPT课件
本课件旨在介绍压力容器的设计基础知识，涵盖了背景介绍、定义和分类、 基本原理、考虑因素、材料选择、设计流程和案例分析等内容。
背景介绍
压力容器是在工业领域中广泛应用的设备，承受着高压力下的气体或液体。了解背景信息有助于我们理解其重 要性和广泛应用。
压力容器的定义和分类
压力容器高压容器设计
• 5、薄壁容器和厚壁容器的壁厚计算公式相同，但 是推导所采用的强度理论是不同的。薄壁容器用 的是第一强度理论，厚壁容器用的是第三强度理 论。
• 6、厚壁圆筒的拉美公式就是薄壁圆筒的精确解， 而薄膜解就是拉美公式的近似解。薄膜解忽略了 径向应力，并且认为周向应力沿壁厚均匀分布。
超高压容器的自增强原理
• 了解厚壁圆筒容器应力、变形的特点；掌 握拉美公式的应用；清楚厚壁圆筒弹塑性 应力概念和自增强原理。
思考
• 1、高压容器就是厚壁容器。对不对？
• 2、高压容器结构应力与内壁厚外壁的温度本身 有关。对不对？
压力容器设计的概念及内容
压力容器设计的概念及内容压力容器是一种用于储藏和传输液体、气体和其他物质的设备。
它们广泛应用于化工、石油、医药、食品、能源等行业。
压力容器设计是确保容器在各种工作条件下安全运行的关键过程。
以下将详细介绍压力容器设计的概念和内容。
压力容器设计的概念：压力容器设计旨在满足容器内压力、温度和介质等工作条件下的安全性能要求。
其设计目标是确保容器能够承受预期的压力负荷，并在设计寿命内不出现破损或泄漏。
压力容器设计必须遵循相关的标准和规范，如ASME（美国机械工程师协会）标准等。
压力容器设计的内容：1. 材料选择：压力容器的材料选择至关重要，它必须具备足够的强度、耐腐蚀能力和耐高温性能。
常见的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
2. 结构设计：结构设计是指确定容器的几何形状、支撑结构和连接方式。
一般包括容器的形状（圆柱形、球形、圆锥形等）、底部设计（平底、圆顶、封头等）以及支承和固定结构。
3. 强度计算：强度计算是压力容器设计中最关键的内容之一。
它涉及到静态和动态载荷下容器的强度分析和计算。
常用的计算方法包括有限元分析、弹性力学理论和裂纹力学等。
4. 泄漏检测和防护：泄漏是压力容器的一个重要安全问题，容器设计必须考虑泄漏的预防和检测。
常见的防护措施包括安全阀、压力表、泄漏传感器等。
5. 热力学计算：热力学计算是指根据容器内压力、温度和介质等参数，计算容器在不同工况下的热力学性能。
热力学计算可以帮助确定容器的工作温度、蒸发蒸发能力以及热力膨胀等。
6. 应力分析：应力分析是指计算容器在工作过程中各个部位的应力分布情况，以及设计材料的安全裕度。
应力分析可以帮助确定容器的局部强化区域和材料厚度。
7. 焊接设计：压力容器的焊接连接在容器强度和密封性方面起着重要作用。
焊接设计包括焊缝类型、焊接连接方式以及焊接质量控制等。
8. 衬里材料选择：对于储存腐蚀性介质的压力容器，常常需要在内部设置一层衬里材料以保护容器壁面。
衬里材料选择需要考虑介质的腐蚀性质和温度要求等因素。
压力容器设计的概念是什么
压力容器设计的概念是什么压力容器是一种特殊的容器，可以在其内部存储气体、液体或其他物质。
它们在工业、建筑、石油化工等领域被广泛使用，用于储存和运输高压物质。
压力容器设计是指根据一定的原理和标准，对压力容器的结构和材料进行设计和选择，以确保其在高压环境下的安全、有效运行。
在压力容器设计中，有两个基本概念需要考虑：强度和可靠性。
首先，强度是指压力容器在承受内外压力负荷时，能够保持其结构完整性和不发生破坏的能力。
由于压力容器内部的物质通常处于高压状态，容器壁需要足够强度和刚度来承受压力的作用。
因此，在设计过程中，必须充分考虑材料的强度特性和容器的结构形式，以确保容器在正常使用过程中不会发生破裂、泄漏等事故。
其次，可靠性是指压力容器在设定的设计条件下，能够在规定的时间内保持其正常工作。
为了确保压力容器的可靠性，设计人员需要考虑以下几个方面：1. 材料选择：在压力容器设计中，需要选择合适的材料来满足设计要求。
这些材料需要具备足够的强度和耐腐蚀性，以及适应高温、低温和变形等环境要求。
2. 结构形式：不同的压力容器结构形式有其各自的特点和适用范围。
比如，常见的压力容器结构形式包括球形容器、圆柱形容器、圆锥形容器等。
在设计过程中，需要根据容器的使用场景和载荷情况选择最合适的结构形式。
3. 压力计算：为了确保压力容器的工作可靠性，需要进行严格的压力计算。
这些计算包括内部压力、外部载荷和容器壁的应力分析等。
通过这些计算，可以确定容器的最大承载能力，从而保证其安全可靠运行。
4. 检测和监控：除了设计过程中的计算和分析，压力容器还需要进行定期的检测和监控。
这些检测包括压力测试、渗漏测试等，以确保容器在使用过程中没有损伤和泄漏等问题。
综上所述，压力容器设计是一个综合性的工程，需要考虑材料、结构、计算和监控等多个方面。
只有在设计过程中充分考虑到这些因素，才能确保压力容器在高压环境下的安全运行。
这是一个非常重要的工程领域，对于人们的生产和生活有着重要的作用。
压力容器设计
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脆性断裂
（低应力脆断）
器壁中的应力远低于材料强度极限时发生的断裂。
特点 ① 断口平齐，且与最大主应力方向垂直。
② 容器断裂时可能裂成碎片飞出，往往引起严重 后果。
③ 断裂前没有明显塑性变形，断裂时应力很低， 安全阀、爆破膜等安全附件不起作用，断裂具有 突发性。
焊接接头系数
材料许用应力
强度极限值
[ ] 安全系数
安全系数
碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢： nb≥3.0 ns≥1.6 nD≥1.5 nn≥1.0
奥氏体高合金钢： nb≥3.0 ns≥1.5 nD≥1.5 nn≥1.0
压力试验
压力试验
耐压试验
液压试验 气压试验
气密性试验
2、强度校核
T
pT (Di e ) 2 e
0.8 S ( 0.2 )
气密性试验
● 容器上没有安全泄放装置，气密性试验压力 PT=1.0P。 ● 容器上设置了安全泄放装置，气密性试验压力应 低于安全阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力。
通常取PT=1.0PW。
练习题
设 计 压 力 为 1.6 Mpa 的 储 液 罐 罐 体 ， 材 料 Q235-A ， Di=1800mm ， 罐 体 高 度 4500mm ， 液 料 高 度 3000mm ， C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=1.5mm，焊缝系数φ=1.0，液体密 度为1325kg/m3，罐内最高工作温度50ºC 。
元件金属温度高于零度时，设计温度不得低于元 件可能达到的最高温度； 元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元 件可能达到的最低温度。
钢板厚度负偏差
根据规定：当钢板厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名 义厚度的6%时，可取C1=0。所以在设计计算中，对于 GB6654-1996、GB3531-1996种的钢板（如20R、16MnR、 16MnDR等），均可取C1=0。
压力容器设计
设计厚度 计算厚度 腐蚀裕度
td
pDi
2[ ]t P
C2
2.51200 1.0 11.47mm 2170 0.85 2.5
8.3 内压薄壁容器的设计
名义厚度 设计厚度 钢板厚度负偏差 圆整值
tn td C1 11.47 0.8 12.27 14mm
该厚度同时满足最小壁厚要求。 储罐的水压实验压力：
F
F=Fcr
压
杆
临界载荷
失
稳
T
的
概
念
6.１ 压杆失稳的概念
稳定性：构件保持原有形状的能力。
失稳：构件失去原有形状的平衡。失稳现象 的发生决定于构件及其作用载荷。
压杆的临界载荷Ｆcr：压杆保持直线稳定平衡时所 能承受的最大轴向压力。当轴向压力达到Ｆcr时， 压杆随时有失稳的可能，一旦失稳变弯，将不可能 恢复。
d 环向应力为:
pD 2t
• 球形壳体的应力分析
• 环向应力和经向应力相等：
PR PD 2t 4t
椭球形壳体的应力分析
x
M
b
a
P 2tb
a4 x2 (a2 b2 )
P 2tb
a4
x 2 (a2
b2
)
2
a4
a4 x 2 (a 2
b2
)
•
顶点：
Pa a 2t b
薄壁壳体： R0 / Ri 1.2或 tn / Di 0.1
p
B
二向应力状态：经向应力、周向应力
Di
1. 经向应力 (轴向应力)
截面法求 取右半部分受力分析：
p
Di
列平衡方程：
Fx 0
4
D2
第七章 压力容器设计
常压、低压计算的壁厚可能很小，GB150 规定了最小壁厚（不包括腐蚀裕量） 对碳素钢、低合金钢容器不小于3mm； 对高合金钢制容器不小于2mm 时，取 为 ； C 时， C 可以为0 ； C 时， C 必须计入 中去，
第七章 内压薄壁容器设计
本章重点介绍设计压力不大于35Mpa的内压容器 的筒体和封头的设计计算，容器的设计计算通常是 根据工艺条件和要求，选择使用材料、确定设计参 数，并计算容器筒体和封头等受压元件的强度尺寸。 压力容器设计以GB150《钢制压力容器》为依据 的，该标准以弹性失效为设计准则，这种设计主要 是控制壳体主体的基本（薄膜）应力不超过材料的 许用应力值，对于结构不连续引起的边缘应力主要 以结构的局部处理为主，必要时则以应力增强系数 的形式引入设计计算式予以考虑。
2K
4 p
t
pc Di
2 0.5 p
t
Kpc Di
标准封头：K=1
2 0.5 p
t
pc Di
2 Di 1 K 2 6 2hi
碟形封头（带直边球形封头）
碟形封头由三部分组成， 即以R为半径的球面部分, 以高度为 h2 的圆筒形部 分及以r为半径的过渡区, 在这三部分的连接处经线 曲率半径有突变,连接处附 近将产生边缘应力,为减少 边缘应力,碟形封头均有过 渡区,碟形封头设计有圆筒 部分,目的是为了避免边缘 应力作用在封头和筒体连 接的焊缝上.
7.1设计参数的确定
根据GB150的有关规定正确选定设计参数。 两个基本参数： 公称直径DN：指标准化以后的标准直径， 以DN表示，单位mm，例如内径1200mm 的容器的公称直径标记为DN1200。 公称压力PN：容器及管道的操作压力经标准 化以后的标准压力称为公称压力，以PN表 示，单位MPa。
压力容器设计
2、计算厚度
3、设计厚度
4、名义厚度
5、校核
例3: 对一储罐的筒体进行设计计算。已知：设计压 力p=2.5MPa, 操作温度-5~44 ℃,用16MnR制造，储罐 内径 Di=1200mm，腐蚀裕量C2=1mm,焊接接头系数 =0.85,试确定筒体厚度.
练习：P61 1-9 作业：P62 2-2，2-3
第二节 压力容器设计基础
压力容器的设计是一项非常关键的工作,设计单 位必须取得国家颁发的相应资格,并遵守国家有关压 力容器的设计、制造和使用等方面的各项规定。
(一)设计内容：容器应根据工艺过程要求和条件，进行 结构设计和强度设计。
结构设计：
主要选择适用、合理、经济的结构形式，同时满 足制造、检测、装配、运输和维修的要求。
HG20593-1997 法兰 PL 100-1.0
法兰材 料20钢
RF S=4mm 20
板式平焊法兰,见表1-22
管壁厚4mm 公称压力1.0MPa
公称直径100mm
二、人孔与手孔：
目的：为了便于内件的安装、清理、检修、取出内件及工作 人员的进出。
1、人孔：
常压平盖人孔 (b)回转拱盖快开人孔 (c)手摇快开人孔
表2-3 焊缝系数
焊缝类型与检测要求：
按照GB150-1998中“制造、检验与验收”的规定， 容器主要受压部分的焊接接头分为ABCD四类，分别 有不同的检验要求。
5、壁厚附加量： C=C1+C2
C1：钢板厚度负偏差，见表1-8，1-9，1-10 C2：腐蚀裕量 C2 =ka B
Ka: 腐蚀速率，见相关手册 B：设计寿命，不低于15年。
强度计算：
内容包括选择容器的材料，确定主要尺寸，满 足强度、刚度和稳定性的要求，以确保容器安全可 靠地运行。
压力容器设计基础
态时，材料进入塑性流动而失效 工程上广泛应用
13
❖ 歪曲应变能理论——第四强度理论
考虑了三个主应力对材料强度的共同影响
压力容器失效准则及设计理论基础
GB150压力容器常规设计
❖ 基于第一强度理论，弹性失效，不允许进入塑性变形 ❖ 结构部件的应力状态计算
薄膜无力矩理论：将整体部件视为厚度方向应力相同的薄膜，只能承 受拉、压应力，不能承受弯曲应力
压力容器的概念
正确使用法规、标准、规范
❖ 法规与标准、规范的关系 ❖ 正确使用标准规范（摘自ASME前言）
压力容器的建造包括选材、设计、制造、检验、试验等一系列工作内容 标准规范包括了对压力容器建造工作的如下三方面的基本内容：强制性要
求，特殊禁用规定，非强制性指南 标准规范不可能涉及容器建造的所有方面、细节，对于那些没有提及的内
（ 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
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）
在外压作用下，短轴缩短，产生压应力，球面部分存在失稳可能，用 图表法进行校核计算。
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
压力容器的设计—容器设计的基本知识
单元六 容器设计的基本 知识
1
第一章化工容器
容器设计的基本知识
2
第一节 容器的分类与结构 一、容器的结构
液位计
管口
人孔
封头
支座
筒体
图2-1 卧式容器的结构简图
3
压力容器主要结构包括：
筒 体
封 头
密 封 装 置
开 孔 和 接 管
支 座
附 件
4
5
二、压力容器的分类
1.按压力等级分类
15
2、管辖范围 除壳体本体外，还包括
与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、 第一个螺纹接头端面、第一个法兰密封面，以及专 用连接件或管件连接的第一个密封面。
其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧 固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直 接连在容器上的超压泄压装置。
16
(二) JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》
12
二、容器零部件标准化的基本参数 1. 公称直径DN 标准化的直径
1）压力容器
2）管子 3）其它零部件 2. 公称压力PN
规定的标准压力等级
13
第三节 压力容器的安全监察 一、安全监察的意义与监察范围 不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰 加热的容器以及真空容器等外压容器。 二、压力容器相关的法规和标准 技术性标准
内压：
低压容器（L） 0.1MPa ≤ P<1.6MPa
中压容器（M） 1.6MPa ≤ P<10.0MPa
外压：
高压容器（H） 10.0MPa ≤ P<100MPa 超高压容器（U） P≥100MPa
容器外部压力大于内部压力时
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第四章压力容器设计
CHAPTER ⅣDesign of Pressure Vessel
概述
设计准则
常规设计
分析设计
疲劳分析
&
压力容器设计技术进展
压力容器发展趋势：①高参数
②大型化
③选用高强度材料。
本章着重介绍：①压力容器的设计思想
②常规设计方法——弹性失效
③分析设计方法——不同失效形式
/
第一节概述
设计要求、设计文件、设计条件是设计的基本知识。
什么是压力容器设计应综合考虑哪些因素
压力容器设计：根据给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，在确保安全的前提下，经济、正确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。
结构设计——确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配、运输和维修等要求。
强（刚）度设计——确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求，以确保容器安全可靠地运行。
密封设计——选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。
]
设计要求：安全性与经济性的统一
安全性指结构完整性和密封性。
安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。
经济性包括材料的节约，高的效率，经济的制造过程,低的操作和维修费用等。
设计文件
设计文件包括：设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。
若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。
设计的表现形式，是设计者的劳动体现
强度计算书：
包括设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。
,
装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积。
当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量监督检验检疫总局特种设备局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。
设计图样：①总图②零部件图
总图包括压力容器名称、类别；设计条件；必要时应注明压力容器使用年限；主要受压元件材料牌号及材料要求；主要特性参数（如容积、换热器换热面积与程数等）；制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌的位置；包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其它特殊要求。
设计条件
工艺设计条件（原始数据、工艺要求）→→设计
设计条件——设计的已知条件：简图、用户要求、接管表等
简图——示意性地画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其它需要表达的内容。
、
用户要求包括：
（1）工作介质：介质学名或分子式、主要组分、比重及危害性等；
（2）压力和温度：工作压力、工作温度、环境温度等；
（3）操作方式与要求：注明连续操作或间隙操作，以及压力、温度是否稳定；对压力、温度有波动时，应注明变动频率及变化范围；对开、停车频繁的容器应注
明每年的开车、停车次数；
（4）其它：还应注明容积、材料、腐蚀速率、设计寿命、是否带安全装置、是否保温等。
设计条件图：
①一般容器条件图
②换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等；
.
③塔器条件图：应注明塔型（浮阀塔、筛板塔或填料塔）、塔板数量及间距、基本
风压和地震设计烈度和场地土类别等；
④搅拌容器条件图应注明搅拌器形式、转速及转向、轴功率等。
设计的基本步骤
1.物料衡算；
2.热量衡算；
3.设备的类型选择；
4.设备工艺尺寸确定；
5.设备部件的受力分析；
6.材料的选择；
7.设备初步设计；
8.施工图设计；
9.设备附件的选择；
10.安全附件的配用。
11.制造、验收与装配的技术条件：。