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压力容器的常规设计和分析设计

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２１年第２期０２ｌ
压力容器的常规设计和分析设计
高峰ｆ矿煤化工程有限公司山东兖
【摘
兖州
２２Ｏ）７１０
要】当前，分析设计目前已成为压力容器的重要设计方法。文首先阐述了压力容器分析设计与常规设计的不同。本然后分析设计中应
形而破坏。一次应力又分总体薄膜应力、一次弯曲应力和局部薄膜应力例如承受内压圆筒的器壁中的环向应力即为总体薄膜应力：平封头或顶盖中央部分在内压作用下产生的应力即为一次弯曲应力：壳体在固定支座或接管处由外载荷和力矩产生的应力为局部薄膜应力：二是二次应力。二次应力是由于容器部件的自身约束或相邻部件的约束而产生的正应力或剪应力。它的基本特点具有 “ 自限性 ” ，即局部屈服和小量变形就会使约束缓和、变形协调．只要不反复加载，二次应力不会引起容器结构破坏：三是峰值应力峰值应力是因局部结构不连续１常规设计与分析设计．它具有最高的应力值它的基本特过去压力容器及其部件的设计基本上属于常规设计．我国现在执或形状突变引起的局部应力集中。自限性” 局部性”峰值应力不会引起容器明显的变形和“ ，行的相应的设计规范是《钢制压力容器）ｉＳ — ９１常规设计的特点具有“ ）ｎ０（Ｇ８。３常规设计和分析设计比较．点是：简体及其部件的应力不允许超过弹性范围内的某一许用值如果达到这一要求．为筒体或部件就是比较可靠的这样做比较简即认常规设计是一种简单易行的传统设计方法．而分析设计则不同．它单．以现成的设计公式及曲线为依据．多年来一直按这样的方法进行需要详尽的应力分析报告为依据需要近代的分析计算工具和实验技设计。然而，这种方法比较粗糙．许多重要因素都未考虑进去。以内压术为手段，因而提供了充分的强度数据对新工艺、新材料、新结构和新圆筒为例，常规设计时只考虑薄膜应力，在至于温差应力、边缘应力以工况更具科学性和可靠性分析设计提高了许用应力．降低了安全系及交变应力引起的疲劳等问题均未考虑所以在规范中．为了保证容数３多年来的实际运行表明：Ｏ采用分析设计的容器安全可靠．且具有器的安全可靠在设计中就采用了较高的安全系数。最早的安全系数经济胜；与常规设计相比，可节省材料２％～０在一定程度上有效减０３％．ｎ５４年代末改为ｎ４这样做实际上是企图以高的安全系数来包罗少制造加工量、：．０＝。降低运输费用但对于选材、制造、检验和验收规定了各种因素的影响．存在一些问题比常规设计更为严格的要求下面是常规设计与分析设计的对比近年来，由于锅炉、石油、化工等行业的发展，压力容器设计参数 ① 比较项目：设计准则。常规设计：弹性失效：只允许存在弹性变提高．使用条件也越来越苛刻．如果单纯依靠提高安全系数的办法来分析设计：弹性失效＇塑性失效；ｊ单允许出现局部的、可控制的塑性变保证强度．导致设计变得不合理。会为了防止这种现象的发生．我们在形（．１极限载荷（一次加载２安定载荷反复加载）．。结构型式与材料方面采取相应措施外．还必须从设计观点和设计方法 ② 比较项目：载荷。常规设计：静载荷。分析设计：静载荷、交变载上加以改进和发展目前世界上一些先进的国家都在运用应力分析方荷。法．国也于１９年颁布了ｆ我９５钢制压力容器一一分析设计标准）Ｂ７（４Ｊ ③ 比较项目：分析方法。常规设计：薄膜理论、材料力学方法、简化犯一９）要求把零部件中的应力较为准确地设计出来或用应力测试公式加经验系数。分析设计：５．弹性或塑性力学分析ｆ理论方法、数值方法测定出来。其次是引入了极限分析与安定性分析的概念，对求得的法、实验方法）板壳理论。、应力加以分类和加以限制 ④ 比较项目：应力评定。常规设计：应力不分类、同一的许用应力、分析设计和常规设计的主要区别如下：用第一强度理论、基本安全系数较大。分析设计：力分类、应用应力强用第基本安全系数较小。 ①分析设计比常规设计在选材、结构、设计、制造、检脸和使用等度对各类应力进行评定、三强度理论、方面都提出了较高的要求和较多的限击峰件。 ⑤ 比较项目：材料。常规要求。分析设计：质、优延性好、性能稳定 ②分析设计考虑容器低循环疲劳失效。而常规设计并未包括疲劳 ⑥ 比较项目：制造、检验。常规设计：常规要求。分析设计：整体陛、连续性、相贯处光滑过渡、全焊透、０％１０探伤。分析。 ③分析设计考虑疲劳分析时要求详细计算温差应力．而常规设计分析设计方法虽然合理而先进－却需要进行大量复杂的分析计ｆ旦除个别元件外一般无此要求算．需要计算机才能完成，因而提高了设计费用和时间，以。所只有当设 ④ 分析设计采用最大剪应力理论．而常规设计．最大主应力计高参数、采用重要的容器时才采用这种方法。但有些容器必须采用分析理论。设计而无其它选择对一般的常规容器．长期的实践证明采用传统的 ⑤ 分析设计原则上要求对容器元件各个部位的应力进行详细计常规设计方法完全可以满足容器的安全性。如采用分析设计方法．虽然算．根据各种应力对元件失效所起不同的作用予以分类．并然后对不节省部分钢材，却提高了设计、制造费用，实际上是不合算的。因而美国同类别的应力采用不同的应力校核条件加以限制。而常规设甘一般不ＡＭＳＥ规范同时规定了上述两种设计准则 ’ 我国也颁布了Ｇ１０１９Ｂ５— ９８计算某些局部应力．针对具体结构引人不同的结构系数．仅也不对应《钢制压力容器》Ｊ４３ — ５钢制压力容器—— 分析设计标准》和Ｂ７２９《，根力进行分类。据不同情况进行不同选择分析设计是一个整体。计准则的不同．设要求与之配套的一系列规范和措施也不同，包括材料选用、制造工艺、检２分析设计中应力分类及其应用．分析设计涉及了各种可能失效模式中一些主要的失效模式，计验要求、程序、制造资格等方面；常规设计方法简单易行，设计算设计而具但根据所考虑的失效模式比较详细地计算了容器及受压元件的各种应有丰富的使用经验，有时却无法解释压力容器出现的一些事故所设计者应根据实践经验，经济通过力．根据各种应力本身的性质及对失效模式所起的不同作用予以分以常规设计和分析设计不能混用，并

压力容器设计：技术策略与方案深度分析

压力容器设计：技术策略与方案深度分析压力容器（Pressure Vessel）是一种普遍应用于工业领域的设备，它可以承受高压、高温等极端条件下的工作环境。

随着科技的不断发展，人们对压力容器的要求也越来越高，需要设计出更加稳定、可靠、安全的压力容器。

本文将就压力容器设计的技术策略与方案进行深入分析，并通过2023年的前瞻展望，展望未来压力容器领域的发展趋势。

一、压力容器设计中需要考虑的因素压力容器设计需要考虑的因素有很多，包括但不限于以下内容：1.材料选择压力容器的材料选择直接关系到容器的牢固程度和承载能力。

一般来说，压力容器可以采用不锈钢、合金钢、钛合金等材料。

2.结构设计良好的结构设计可以提高压力容器的抗压性能。

设计包括容器壳体结构形式、截面形状和尺寸、孔口的设置和布局等方面。

3.制造工艺制造工艺是保证压力容器制造质量和使用寿命的重要因素。

制造工艺包括热处理、造型、焊接、压力测试等过程。

4.使用环境压力容器的使用环境是影响容器使用寿命的关键因素，需要考虑温度、压力骤变等外界因素。

二、大规模工业制造对压力容器设计的影响随着制造业的不断发展，越来越多的企业开始使用大规模工业制造方法来生产压力容器。

大规模工业制造在提高生产效率的同时也加大了压力容器的制造难度。

这就需要在设计压力容器时更加注重规范标准和精细化技术。

为了保证生产效率和质量，压力容器制造需要遵循相关标准规范，例如ASME BPVC、EN 13445、GB 150等。

在设计过程中，应遵循相关标准规范，保证压力容器在材料选择、结构设计、制造工艺、压力测试等方面的安全性和可靠性，从而保障使用过程中的安全。

在大规模工业制造下，压力容器制造除了考虑工艺上的难点，还需要更高的自动化技术和专业化生产设备。

尤其在焊接技术方面，自动化水平提高将有利于提高生产效率，减少制造误差。

三、未来的压力容器设计趋势未来压力容器设计趋势主要表现在以下几个方面：1.轻量化设计轻量化设计是未来压力容器设计的一个重要趋势。

压力容器的常规设计和分析设计

劳分析。（３）分析设计考虑疲劳分析时要求详细计算温差应力，而常规设计除个别元件外一般无此要求
弹性失效．弹塑性失效设计准则
弹性析设计
应力；平封头或顶盖中央部分在内压作用下产生的应力即为一次弯曲应力；壳体在固定支座或接管处由外载荷和力矩产生的应力为局部薄膜应力。２．２二次应力
过去压力容器及其部件的设计基本上属于常规设计．我国现在执二次应力是由于容器部件的自身约束或相邻部件的约束而产生自限性 ” ，即局部屈服和小量行的相应的设计规范是《钢制压力容￣）（ｃｍ５ｏ一９８）。常规设计的特点的正应力或剪应力。它的基本特点具有 “ 变形协调，只要不反复加载，二次应力不会引起是：筒体及其部件的应力不允许超过弹性范围内的某一许用值。如果变形就会使约束缓和、达到这一要求。即认为筒体或部件就是比较可靠的。这样做比较简单，容器结构破坏２．３峰值应力以现成的设计公式及曲线为依据．多年来一直按这样的方法进行设峰值应力是因局部结构不连续或形状突变引起的局部应力集中．计。然而。这种方法比较粗糙，许多重要因素都未考虑进去。以内压圆自限性” 和“ 局部性 ” ，峰值筒为例．在常规设计时只考虑薄膜应力，至于温差应力、边缘应力以及它具有最高的应力值。它的基本特点具有“ 交变应力引起的疲劳等问题均未考虑。所以在规范中．为了保证容器应力不会引起容器明显的变形的安全可靠在设计中就采用了较高的安全系数最早的安全系数ｎ＝３．常规设计和分析设计比较５．４０年代末改为ｎ＝４。这样做实际上是企图以高的安全系数来包罗各常规设计是一种简单易行的传统设计方法，而分析设计则不同。它种因素的影响，存在一些问题。需要详尽的应力分析报告为依据．需要近代的分析计算工具和实验技近年来。由于锅炉、石油、化工等行业的发展，压力容器设计参数术为手段，因而提供了充分的强度数据，对新工艺、新材料、新结构和提高．使用条件也越来越苛刻．如果单纯依靠提高安全系数的办法来新工况更具科学性和可靠性。分析设计提高了许用应力，降低了安全保证强度．会导致设计变得不合理。为了防止这种现象的发生，我们在系数。３Ｏ多年来的实际运行表明：采用分析设计的容器安全可靠，且结构型式与材料方面采取相应措施外．还必须从设计观点和设计方法具有经济性；与常规设计相比，可节省材料２０％～３０％，在一定程度上上加以改进和发展。目前世界上一些先进的国家都在运用应力分析方有效减少制造加工量、降低运输费用。但对于选材、制造、检验和验法．我国也于１９９５年颁布了ｆ钢制压力容器一一分析设计标准）０Ｂ４７收规定了比常规设计更为严格的要求常规设计与分析设计的对比．犯一９５）．要求把零部件中的应力较为准确地设计出来或用应力测试法见表１测定出来。其次是引入了极限分析与安定性分析的概念．对求得的应表１常规设计与分析设计力加以分类和加以限制比较项目常规设计分析设计分析设计和常规设计的主要区别如下：（１）分析设计比常规设计在选材、结构、设计、制造、检脸和使用等方面都提出了较高的要求和较多的限击峰件（２）分析设计考虑容器低循环疲劳失效，而常规设计并未包括疲

压力容器的设计问题分析

压力容器的设计问题分析摘要：本论文旨在对压力容器的设计问题进行分析，并探讨相关的挑战和未来发展方向。

首先介绍了压力容器的定义、分类和设计原则，以及力学性能要求。

然后详细讨论了材料选择与应力分析、结构设计与优化、焊接和连接技术，以及压力容器的安全性评估和监测等关键问题。

在现有问题和挑战方面，指出了安全性问题、材料选择和性能、环境影响以及监测与维护等方面的挑战。

本论文的研究有助于同业者更好地理解和解决压力容器设计中的问题，提高其安全性、可靠性和可持续性。

关键词：压力容器，容器设计，问题分析，探讨1压力容器设计的基本原理1.1 压力容器的定义和分类压力容器是指能够承受一定的内外压力，并用于储存、运输或处理液体、气体或多相物质的设备。

它们通常由金属或合金材料制造而成，具有一定的强度和密封性能。

现如今，压力容器广泛应用于化工、石油、能源、制药、食品等不同的领域。

根据结构和功能特点的不同，压力容器可分为以下几类：（1）容器类型：常见的容器类型包括储罐、反应器、分离器、换热器等等。

（2）压力等级：根据承受的压力范围，压力容器可分为低压容器、中压容器以及高压容器。

（3）安装位置：压力容器可以分为立式容器、卧式容器和倾斜式容器，根据实际需要安装在不同位置和方向上。

1.2 压力容器设计的基本原则和流程压力容器设计需要遵循以下基本原则和流程：（1）确定设计条件：确定容器的工作压力和温度等不同的设计条件，并根据相关规范和标准进行选择。

（2）材料选择：根据设计条件、介质性质和环境要求选择合适的材料，比如常用的钢材、合金材料等等。

（3）结构设计：设计容器的结构形式、壁厚、尺寸和连接方式等，以满足强度、刚度和泄漏要求。

（4）强度校核：进行容器的应力分析和强度校核，确保设计的容器在工作条件下具有足够的强度和稳定性。

（5）密封性设计：确保容器具有良好的密封性能，防止泄漏和安全隐患的发生。

（6）监测和维护设计：考虑容器的监测和维护手段，以保证容器安全运行和使用寿命。

压力容器标准和规范中分析设计方法的进展

第４８卷第１期
２１年２月０１
化
工
设
备
与
管
道
Ｖｏ．Ｎｏ１４８．１
ＰＯＥＳＥＵＰＮ＆ＰＰＮＲＣＳＱＩＭＥＴＩＩＧ
Ｆｅ２ｂ．０１１
・
压力容器
・
一一～～一一一．压力容器标准和规范中分析设计方法的～展蛳一进一一
加载循环次数很低时（５０次）按膨胀节标准如０，
化工、医药等领域出现的装置大型化的趋势，对设备
ＤｅｅｏｍｅｆＡｎｌｔｃｌＤｅｉｎＭｅｈｏｓｉＰｒｓｕｒｖｌｐｎｔｏａｙｉａｓｇｔｄｎｅｓｅ
ＶｅｓｌＳｔｎｄｒｎｄｓｓｅａａｄｓａｄＣｏｅ
ＱＩｈ－ｎＮＳｕｊｇｉ
力容器设计软件的开发工作以及应力分析的工作和研究。
・
２・
化
工
设
备
与
管
道
第４第１期８卷
随着计算机软、件技术的飞速发展以及有限元分硬析方法的研究进展，得对复杂结构进行应力分析使完全有了实现的可能。另外，近年来随着石油化工、
许多结构形状比较复杂或组合载荷作用的设计条件
提供了可进行详细设计的手段。以后，多国家的许压力容器设计标准和规范均吸收了这种设计方法。

压力容器设计方法分析对比

压力容器设计方法分析对比压力容器在化工、石化、工程机械等领域得到广泛的应用，而正确的设计是压力容器安全运行的基础。

本文将介绍三种常用的压力容器设计方法，并分析其各自的优缺点，以便应用者根据实际需求选用合适的设计方法。

1. ASME VIII-1 标准ASME VIII-1 标准是美国机械工程师学会发布的压力容器设计规范，适用于低压容器 (设计压力不大于 10MPa)。

该标准要求设计考虑容器的载荷、材料性能、焊接、校核、检验等各方面问题，并对各个部位的厚度、连接件的要求以及强度校核进行详细规定。

ASME VIII-1 标准以其全面、详细的设计要求而得到了广泛应用。

优点：•ASME VIII-1 标准设计要求全面、严谨，设计过程具有一定保障。

•认可度高，符合国际标准，可以接受国际认可。

缺点：•该标准要求详细、繁琐，需要对标准内容熟悉，且容器设计需要由认可的专业人员进行。

•需要经过审查与认证，过程较为繁琐。

2. CODAP 标准CODAP (Construction Operation Design of Pressure Vessels) 标准是欧洲标准委员会发布的压力容器设计规范，适用于设计压力不超过3000MPa 的容器。

通过规定基本要求、公差、厚度、防腐、焊接、检验、强度校核等方面的规范，保证了压力容器的安全性和可靠性。

优点：•CODAP 标准对压力容器的设计和制造过程提供了全面的规范，以保证容器在长时间的使用中保持良好的使用性能。

•该标准可以适用不同条件下的容器，使得设计者可以根据实际条件来选择不同的设计方案。

•CODAP 标准的认同度很高，在国际上具有广泛的通用性和识别度。

缺点：•该标准的设计过程繁琐，需要一定的设计经验和专业技能。

•CODAP 标准可能不适合一些非欧洲的国家，需要根据不同的国家标准进行认证。

3. CNS 三合标准CNS 三合标准是由中华民国国家标准局颁布的压力容器设计标准，适用于设计压力不超过 50MPa 的容器。

压力容器结构设计要点分析及解读

压力容器结构设计要点分析及解读摘要：随着现代化工企业的发展，压力容器越来越广泛地使用在石油、化工、制药、食品等各个领域。

压力容器作为承受压力等较高载荷的设备，若设计不合理，可能会导致容器变形甚至爆炸，给人员和环境带来严重危害。

为此，笔者结合多年的工作实践经验，对现代压力容器结构设计的要点进行了分析和总结。

关键词:压力容器;结构设计;要点引言随着工业化进程的不断推进，各类化工制品的需求量也与日俱增，压力容器作为一种安全系数较高的特种设备，在生产中承担了越来越重要的作用。

压力容器是一种封闭结构，通常用于储存或运输气体、液体或其他物质。

它们必须承受高压和高温等特殊工作状态，同时还必须防止泄漏和爆炸等危险。

这些要求使压力容器的设计变得至关重要，这不仅涉及容器中包含的介质，还涉及压力的大小、温度以及容器的结构、尺寸等方面。

因此，压力容器结构设计是至关重要的。

注重立足于安全、及时、经济和谐的原则，全面优化压力容器结构设计，会使其设计更加科学合理。

1压力容器结构设计要求压力容器广泛应用于精细化工、石化、医药行业、石化电子和机械电器等行业，特别是化工压力容器，其内部采用的材料大多为装配式的内件，设计过程复杂繁琐，如果产品设计有问题，将对压力容器的稳定性造成威胁，甚至可能形成重大安全隐患，影响设备的正常运行。

在压力容器的设计过程中，应根据其工况、介质特性、环境温度、工作气压、连接管口等使用条件，结合当前压力容器的相关设计法规和标准，进行系统风险评估，以确保产品在设计过程中不会出现风险问题，确保容器质量达到使用最高要求。

2压力容器结构设计的原则2.1 应力的均匀性在设计压力容器时，应该特别注意壳体结构的连续性，以确保它能够承受较大的应力变化，避免突变情况的发生。

如壳体结构有难于连续之处，为保证应力的均匀分布，应采用圆滑过渡的办法。

2.2应力集中或削弱强度的结构相互错开在设计压力容器时，应该尽量避开在结构强度较弱或应力集中的部位进行设计，以防止应力的叠加情况发生。

压力容器管口局部应力校核方法对比分析

图１参数化分析模型

图２开口接管外载荷方向（ＳＨ／Ｔ３０７４）
收稿日期：２０２３０７２０作者简介：胡峰源（１９９５－），男，中级工程师，研究方向为压力管道应力分析。Ｅｍａｉｌ：２７７１７４３０７＠ｑｑｃｏｍ
２０２４，３４（２）
胡峰源等压力容器管口局部应力校核方法对比分析
ＦＧ／Ｎ－５９３２１１２３８１２９６６１０８００２００．６％３４８２６９２０７０３２７２００９７．７％
ＦＬ／Ｎ６４９６１０２３３１１００３１４４００７６．４％－８８２７２００－８６５０９６００９０．１％
ＭＴ／Ｎ·ｍ８８６４２３０９１－７８２０１２９６０
入开孔外接管和压力容器自身的外径、壁厚、弹性
模量、泊松比和腐蚀余量等参数，设置真实存在的
操作、设计和持续工况以及可能发生的地震、风载
等偶然工况，如图３所示。根据开孔外接管荷载计
算出一次薄膜应力和二次应力，根据总应力和合成应力可计算出其他应力强度，分析开孔外接管处的局部应力是否小于许用应力。
图３ＷＲＣ２９７柔性管口参数设置
荷载持续工况操作工况偶然工况许用荷载９０．９％持续工况操作工况偶然工况许用荷载最大比值
表２不同工况下Ｎ１、Ｎ２管口校核结果（ＷＲＣ１０７模拟）
ＦＡ／Ｎ
ＦＧ／Ｎ
ＦＬ／Ｎ
ＭＴ／Ｎ·ｍ
ＭＧ／Ｎ·ｍ
１９３３
－２７３４
８９６
８０３
－１３１１
９０９７
１２０４３
８４３０
２４０１５
４０２２
２０
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ

压力容器分析设计方法和标准简介与比较

ＤｉｃＲｕｅ和基于应力分类法（ｓｎＢｒｔｏｔ）ｅＤｅｉｙｇ
Ａａｓ－ｔｏａｅｎｓｅｓａｅｏｉｓｎｌｉＭｅｄｂｓｄｏｔｓｃｔｒ）ｙｓｈｒｇｅ
法。目前通用的有限元分析软件有ＡＮＳ、ＹＳ
ＮＡＳＲＴＡＮ、ＡＤＩ、ＡＢＵＳ和ＭＡＲＮＡＡＱＣ
件。另一种更科学更严密的设计规范分析设
析设计允许结构内出现可控制的局部塑性
变形，允许对峰值应力部位进行有限寿命设
计。分析设计不但有效防止了相关的失效模
式产生，而且还充分地发挥了材料的承载潜计方法，要求对压力容器进行应力分析和疲力。劳分析，由于这种定量分析结果使结构趋于应力分析的方法手段一般有三种：解更合理，因此，该规范设计的容器，以达析方法，值方法和实验应力分析。析方用可数解到较高的应力而并不削弱安全裕度。法采用弹性力学方法，过平衡方程、通几何近年来，随着石油化工、化工、医药等领方程、物理方程、形协调方程及边界条件变域装置大型化的趋势，设备安全性和轻量求得问题的解答。对但上述方程都是偏微分方化等要求日益提高，得分析设计方法在压使力容器设计中的应用越来越普遍。
又可把整体分解为筒体、头、兰、封法开孔、
２压力容器分析设计方法

压力容器分析设计基础

一、应力性质
1.薄壁容器
pr2 2T
pr2 2T
(2
r2 ) r1
应力特点：
➢ 沿壁厚均布；
➢ 平衡外载，无自限性；
➢ 外压时为压应力，需考虑失稳。
一、应力性质
2. 厚壁容器
K
p 2
1
(1
R02 r2
)
r
K
p 2
1
(1
R02 r2
)
z
K
p 2 1
K R0 Ri
一、应力性质
2. 厚壁容器
为了分析应力的性质，将非线性分布的应力视为均匀分布、线性分布和非线性分布的三部分的叠加。
许用应力分类 GB150-98,约27种
JB4732-95,约27种
15 制造与检验
按压力容器常规要求比前者要求严格
制造资格 16 综合经济性
要有压力容器制造许可证
一般结构的容器综合经济性好
必须有相应的许可证，例如第三类压力容器许可证
大型、复杂结构的容器综合经济性好（用户需提供详细的设计任务书）
16MnR正火，6-100mm -20 ℃ 16MnDR正火，6-32mm, -40 ℃ 09Mn2VDR正火,6-20mm,-50 ℃ 09MnNiDR正火,6-60mm,-70 ℃
5 钢板的韧性要 20R
≥18J
求(以冲击功Akv 16MnR,15MnVR
≥20J
表示)
15MnVNR,18MnMoNbR,
2、分析设计
设计准则
塑性失效准则——只有当结构沿厚度方向全部屈服时，结构才失效。
疲劳失效准则——一定许循环应力幅作用下的构件，只有其循环次数超过允许的最大循环次数后，才会发生疲劳破坏。

浅谈压力容器的设计方法及其合理性

浅谈压力容器的设计方法及其合理性摘要：压力容器的设计应该在遵循合理性原则前提下进行，但也会有一些例外情况。

文章分析其设计，探讨设计技术。

关键词：压力容器；常规设计；分析引言在日常生活中压力容器作为使用较为广泛的设备,其主要特点为能够在特定的压力、温度、易燃易爆等环境下对物质进行加工及处理。

倘若出现质量问题,不但导致大规模安全事故的发生,还会对企业及个人带来巨大的损失,因此压力容器的质量是否符合规定的要求显得尤为重要。

一、压力容器设计（一）载荷当低温压力容器建造成为塔式容器时，除了要考虑容器在低温下，满足内压作用下的强度要求外，还要考虑风载和地震载荷; 里面有内件，还要考虑流体压降带来的冲击。

用于支撑设备的裙座或耳座，也处于低温环境中，支撑件在弯曲应力的作用下，发生脆断可能性变得非常大，在选择支撑件材料时，应采用与容器受压件相同等级的材料。

四耳座或腿座的容器，在实际的服役状态中，可能出现仅有三个支座承受载荷的状况，每个支座按三分之一总载荷进行安全核算。

如前所述，温度低于材料的使用温度下限后，其韧塑性急剧下降，因此，要控制设备的温度不能超过材料的使用温度，有必要在低温容器的侧壁上设置温度传感器，最大限度地采集低温容器的金属温度，设备突发故障时，可能导致温度下降，通过温度传感器报告智能控制系统后，紧急停车装置启动，避免容器发生失效而酿成事故。

（二）结构由于低温压力容器对温度极其敏感，标准规范对低温压力容器的设计有特殊的规定。

设计低温压力容器时，在结构上应充分考虑以下几点：1) 避免复杂的结构，减少零件之间相互的约束。

2) 结构设计应避免温度梯度的产生。

3) 避免急剧变化的截面结构。

4) 非受压件的焊缝应采用连续焊。

5) 避免非受压件直接与容器壳体相焊，应在它们之间设置垫板。

6) 与受压件相焊的垫板、吊耳、制作等的材料应与受压件相一致，其焊缝应为全焊透。

7) 接管补强应采用整体补强或锻件补强。

（三）焊接低温容器的焊接质量是影响设备性能的另一个重要因素。

浅谈压力容器的两种设计方法

关键词：力容器；压常规设计；分析设计
Ｋｅｒｓｒｓｕｅｖｓｅ；ｏｖｎｉｎｌｄｓｇ；ｎｙｉｎｅｉｎｙｗｏｄ：ｐｅｓｒｅｓｌｃｎｅｔａｅｉｎａａｓｓａｄｄｓｇｏｌ
中图分类号：Ｈ９Ｔ４
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１６・６
价值工程
浅谈压力容器的两种设计方法
ＤｉｃｓｏｔｓｕｓｎｈｅＴｗｏＤｅｉｎＭｅｈｏｆＰｒｓｕｅＶｅｓｌｓｇｔｄｓｏｅｓｒｓｅ
王艳ＷａｇＹａｎｎ
（开泰镁业有限公司，川７００银５０２）（ｉｉｇｅｉｍｄｓｙＣｏ，ｔ．Ｙｎｈａ５０２ＣｉａＫａｔｎｓｕＩｕｔ．Ｌｄ，ｉｃｕｎ７００，ｈｎ）ａＭａｎｒ
摘要：文介绍了压力容器的两种设计方法，出分析设计方法虽然相对复杂，本指但较常规设计方法更安全更经济，随着计算机技术的发且
展、限元方法的应用及各种功能软件的使用它将会得到更广泛的应用。有
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓｐｐｒｉｔｏｕｃｓｔｉｄｆｐｅｓｒｅｓｌｄｓｇｔｏｓａｄｐｉｔｈｔａａｙｉｎｅｉｎｍｅｈｄｒｅａｉｅｙｃｍｐｌｘａｄｉａｅｎｒｄｅｗｏｋｎｓｏｒｓｕｅｖｓｅｅｉｎｍｅｈｄｎｏｎｓｔａｎｌｓｓａｄｄｓｇｔｏｓａｅｒｌｔｌｏｖｅｎｍｏｅｅｏｏｃｌｂｔｓｆｒｔａｈｏｖｎｉｎｌｄｓｇｔｏａｄｗｉｈｅｅｏｍｅｔｏｏｕｅｅｈｏｏｙｆｎｔｌｍｅｔｍｅｈｄａｄｓｆｗａｅｒｃｎｍｉａ，ｕａｅｈｎｔｅｃｎｅｔａｅｉｍｅｈｄ，ｔｔｅｄｖｌｐｎｆｃｍｐｔｒｔｃｎｌｇ，ｉｅｅｅｎｔｏｎｏｔｒｏｎｎｈｉａｐｉａｉｎｌｅｍｏｅｗｉｅｙｕｅｐｌｃｔｓｗｉｌｂｒｄｌｓｄ．ｏ１（００）５０６一１１０ — ３２１１— １６Ｏ１

压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法

压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法压力容器在石油化工行业的应用非常广泛，通过分析压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法的发展，可以实现压力容器应用前景的扩大，并为其良好运行提供参考意见。

进一步推动压力容器在石油化工行业的应用，有效提高压力容器的经济效益。

标签：压力容器;应力分类法;塑性分析法近年来很多研究学者对压力容器的工作原理、性能等方面进行研究，并取得了显著效果。

以往的压力容器在设计过程中，都是采用薄膜应力的方式进行设计，将其他应力影响包括在安全系数之中。

但是在实际应用过程中，压力容器及承压部件中，除去介质压力所形成的薄膜应力之外，还会受到热胀冷缩变形而导致的温差应力以及局部应力，因此，在进行压力分析设计时，需要利用应力分类法和塑性分析法，才能够明确不同应力对压力容器安全性的影响，从而有效提高压力容器的科学性和合理性。

1应力分类法1.1一次应力一次应力是指压力容器因为受到外载荷的影响，压力容器部件出现剪应力。

一次应力超过材料屈服极限时压力容器就会发生变形破坏。

主要可以分为以下几种情况：第一，总体薄膜应力。

因压力容器受到内压的影响在壳体上出现薄膜应力，总体薄膜应力会在整个壳体上均匀分布，当应力超过材料屈服极限时，壳体壁厚的材料会发生变形。

第二，局部薄膜应力。

是指压力容器的局部范围内，应受到机械载荷或者压力所导致的薄膜应力，其中主要包括支座应力以及力距所形成的薄膜应力。

第三，一次弯曲应力。

由于压力容器受到内压作用的影响，在平板盖中央位置会出现弯曲引力，随着载荷的不断增加，应力会进行重新调整。

1.2二次应力二次应力是指压力容器部件受到约束而出现的剪应力。

二次应力满足变形条件。

例如，在压力容器的半球形封头以及薄壁圆筒的连接位置，由于受到压力容器内压的作用，两者会出现不同的径向位移，因此两者的连接部位会形成相互约束关系，出现变形协调情况。

在这种情况下，连接部位会附加剪力应力，从而形成二次应力。

压力容器优化设计分析

压力容器优化设计分析摘要：机械最优化设计大多属于约束非线性规划问题，因其目标函数和约束函数普遍具有非线性。

压力容器为专有的轻化工设备，源于生产和使用的安全性使得其设计参数难度增大。

本文概述了压力容器优化设计的特点，分析了工作条件对其影响，并提出了压力容器优化设计模型建立的一般方法。

关键词：压力容器优化设计数学模型1、压力容器优化设计的特点对于压力容器的优化设计，主要是基于安全性的考虑。

除了满足强度、刚度、运动学约束条件之外，还需要顾及加工制造方式、工作环境对使用性能的影响。

压力容器优化设计有以下几个显著的特点：(1)设计变量多。

压力容器大多用于化工材料的存储和运输，为了达到预定的使用或生产工艺要求，需要设计成不同的几何形状和复杂的结构（如单层、多层、包扎、缠绕等），使得筒体及其他部件的几何结构参数多。

此外，在执行操作时，常设计到工作环境等多因素，这就形成了设计参量众多的特点。

(2)多目标与单目标优化设计并存。

在压力容器优化设计中，常期望几项设计指标达到最优值。

除了要考虑机械设计的一般要求之外，还需要兼顾容器的工作效能，包括生产能力、制品等，这就需要设立多个优化目标。

采用多目标优化设计，几项设计指标同时达到最优值，这增大了寻优的难度。

有时可以根据主要是生产及工艺要求，在某一优化目标下求取一些参数的最佳值。

从而形成了单目标和多目标优化设计并存的特点。

(3)数学模型的多维性和非线性。

压力容器优化设计的数学模型包括目标函数和约束条件函数。

在设计时，必须同时考虑一般机械设计的限制和生产工艺条件的制约，从而形成约束条件多的特点，再加上材料性能设计参数之间的复杂度，导致数学模型的多维性和非线性。

2p(2)数学模型要容易处理，计算过程要简化且易于实现。

如果数学模型过于复杂，尽管能正确地表达设计问题，但是不便于处理和设计，反而限制了它的应用；反之，则不一定能全面而准确地描述设计问题。

2.2 建立压力容器优化设计数学模型的步骤与方法(1)首先，对设计问题需要加以认真的研究并抓住其本质的特征，了解常规所用的设计方法，然后研究适当的数学、物理和力学的方法。

压力容器设计方法对比与应力分类

压力容器设计方法对比与应力分类压力容器是用于贮存或运输气体、液体或蒸汽的设备。

压力容器在化工、石油、航空航天等领域中广泛应用，因此其设计和制造至关重要。

在设计压力容器时，工程师需要考虑材料选择、设计方法和应力分类等许多因素。

本文将对不同的压力容器设计方法进行对比，并介绍常见的应力分类。

一、压力容器设计方法对比1. 牛顿法牛顿法是最简单、最常见的设计方法之一，用于计算压力容器的壁厚。

它基于材料的抗拉强度和设计压力来确定壁厚。

牛顿法适用于一些简单的压力容器设计，但对于复杂的容器来说，往往需要更加精确的方法。

2. ASME标准ASME（美国机械工程师学会）发布的压力容器设计规范是工程师设计压力容器时参考的标准之一。

ASME标准涵盖了压力容器的设计、制造、检验和安全要求，可以确保压力容器的安全性和可靠性。

ASME标准考虑了诸多因素，如材料强度、焊接、腐蚀等，适用于各种不同类型的压力容器。

3. 有限元分析有限元分析是一种先进的设计方法，通过建立复杂的数学模型来模拟压力容器在不同工况下的受力情况。

有限元分析可以更精确地计算应力分布，帮助工程师发现潜在的问题，并进行优化设计。

有限元分析需要借助计算机软件，并且对工程师的要求更高，但可以提供更加精确的设计方案。

4. 材料弹性理论材料弹性理论是一种基于材料力学性质进行压力容器设计的方法。

通过对材料的本构关系和应力应变关系进行分析，可以得到压力容器在不同载荷下的应力和变形情况。

材料弹性理论考虑了材料的非线性特性和弹塑性行为，适用于各种复杂工况下的压力容器设计。

二、应力分类在压力容器的设计和制造过程中，应力是一个非常重要的参数。

应力分类是将应力分为不同类型，并根据不同类型的应力进行分析和设计。

常见的应力分类主要有以下几种：1.轴向应力轴向应力是指垂直于截面的应力，是压力容器中常见的一种应力类型。

轴向应力的大小取决于容器的载荷和几何形状，对容器的稳定性和强度有重要影响。

压力容器设计方法对比与应力分类

压力容器设计方法对比与应力分类压力容器是一种用来储存或输送高压液体或气体的装置。

设计压力容器时，需要考虑到容器的安全性和可靠性，以避免压力容器在运行过程中发生破裂或泄漏的情况。

在压力容器的设计中，有很多不同的方法和原理可以使用，而应力分类则是对应力分布进行分类的方法。

1. 材料选取：在设计压力容器时，首先需要选取合适的材料。

常用的材料有钢、铝、铜等。

不同的材料具有不同的力学性能和化学性能，因此需要根据容器的使用环境和条件选择合适的材料。

2. 结构设计：压力容器的结构设计包括容器的形状、尺寸和连接方式等。

常见的结构设计包括球形、圆柱形、椭球形等。

在设计时需要考虑容器的强度和刚度，以及容器与其他部分的连接方式。

3. 强度计算：在压力容器设计中，强度计算是非常重要的一步。

强度计算需要考虑到容器内外部的压力、温度和材料的力学性能等因素。

常见的强度计算方法包括静态强度计算、疲劳强度计算和爆破强度计算等。

4. 安全阀设计：安全阀是压力容器的重要组成部分，用于减压和释放过高的压力。

安全阀的设计需要考虑容器的工作压力、流量和温度等因素。

安全阀的选取和校验是保证压力容器安全性的关键。

二、应力分类应力分类是对压力容器中的应力分布进行分类和划分的方法。

常见的应力分类有以下几种：1. 轴向应力和周向应力：轴向应力是指容器内外表面上的拉伸或压缩应力，沿容器的轴向方向作用。

而周向应力是指容器内外表面上的剪切应力，垂直于容器轴向的方向作用。

3. 轴对称应力和非轴对称应力：轴对称应力是指容器在承受内外表面压力时，应力沿容器轴向具有对称性。

而非轴对称应力是指容器在承受内外表面压力时，应力沿容器轴向不具有对称性。

应力分类的目的是为了理解和分析容器中的应力分布情况，从而根据应力的大小和分布来确定容器的设计强度和稳定性。

应力分类也是设计和制造压力容器的基础，可以为容器的强度计算和结构设计提供重要的依据。

压力容器设计方法对比与应力分类

压力容器设计方法对比与应力分类压力容器是工业生产中不可少的组成部分。

在设计压力容器时，需要考虑到很多因素，如材料选择、壁厚计算、强度校核等。

在本文中，我们将对比常见的压力容器设计方法，并介绍压力容器的应力分类。

常见的压力容器设计方法有以下几种：1. ASME Boiler and Pressure Vessel CodeASME是美国机械工程师学会的缩写，ASME Boiler and Pressure Vessel Code是针对设计、制造和检验压力容器的标准。

这个标准对于压力容器的安全性和可靠性有着很高的要求，因此常被用于设计和制造要求高的压力容器。

2. EN13445EN13445是欧洲压力容器标准，类似于ASME标准，但设计和制造要求略有不同。

EN13445标准要求对材料、制造、检验和标记等方面做出详细的规定。

3. API 620API 620标准是针对大型液态贮罐的设计和制造的。

这个标准要求对安全性、可靠性和完整性做出了详细的规定，并需遵循材料选择、制造、安装和测试等方面的准则。

虽然这三种标准有着相同的目的和原则，但其设计和制造的要求有所不同。

在选择标准时，需要根据具体的设计要求和使用条件进行选择。

压力容器的应力分类主要有以下三种：1. 内压应力在容器内灌入高压气体或液体时，容器壁会受到内压的作用，从而产生内压应力。

内压应力是通过容器壁的弹性变形来分散压力的。

2. 外部应力外部应力是指容器表面受到的外力作用，如风力、重力等。

外部应力会对容器壁产生弯曲和撕裂等形变。

当容器表面温度发生变化时，容器壁会产生热膨胀或收缩。

如果热膨胀或收缩过大，就会对容器壁产生热应力。

热应力可能导致容器开裂或失去原有的强度。

因此，在设计压力容器时，需要充分考虑这些应力，并采取相应的措施来确保容器的安全性和可靠性。

总结。

压力容器设计方法对比与应力分类5篇

压力容器设计方法对比与应力分类5篇第1篇示例：压力容器是工业生产中常见的一种设备，用于存放气体或液体，并承受内部或外部的压力而不泄漏。

在设计压力容器时，需要考虑材料的选择、结构的设计、应力的分类以及安全性等因素，以确保其可以安全可靠地工作。

本文将对压力容器设计方法进行对比，并介绍压力容器中常见的应力分类。

一、压力容器设计方法对比在压力容器的设计中，常见的方法有ASME（美国机械工程师协会）标准、PD 5500（英国压力容器标准）、EN 13445（欧洲压力容器标准）等。

这些标准都是为了确保压力容器的安全可靠而制定的，但在具体的设计方法上有一些差异。

1. ASME标准ASME标准是美国机械工程师协会制定的压力容器设计标准，被广泛应用于全球范围内。

ASME标准强调了对材料强度、焊接、设计压力、热处理等方面的要求，并将压力容器分为不同的等级，以满足不同工作条件下的需求。

2. PD 5500标准PD 5500标准是英国的压力容器设计标准，与ASME标准类似，也着重于对材料、焊接、设计压力等方面的要求。

PD 5500标准在设计方法上与ASME有一些不同，但在实际应用中也得到了广泛的认可。

3. EN 13445标准以上三种标准在压力容器的设计方法上都有一些差异，但它们都致力于确保压力容器在工作过程中的安全和可靠性。

在实际应用中，设计人员需要根据具体的情况选择适合的标准进行设计。

二、应力分类压力容器在工作过程中会承受各种各样的力，这些力会导致容器内部产生应力。

根据受力的不同方向和性质，可以将压力容器中的应力分为以下几种：1. 内压应力当压力容器内部充满气体或液体时，容器壁会承受内部的压力而产生内压应力。

内压应力是压力容器设计中最重要的一种应力，需要通过合理的材料选择和结构设计来保证其安全。

外压应力是指在容器壁外部承受外部载荷或介质的作用下产生的应力。

在设计压力容器时，需要考虑外部载荷对容器的影响，并采取相应的措施来减小外压应力的影响。