外压容器壁厚计算
外压容器壁厚计算
Lcr 1.17Do
Do
e
＊ 区分短圆筒和刚性圆筒的临界长度Lˊcr
◆ L'cr
计算长度确定
1.3E e
t s
Do
e
● 计算长度
计算长度是指圆筒上相邻两刚性构件（如封头、加 强圈等）的距离。
对具有凸形封头无加强圈的圆筒其计算长度L=圆
筒长度+两封头直边高度+两封头曲面深度的1/3 。
四、圆筒壁厚确定的图算法
◆ 图解法的依据
图算法的基础是解析法，将解析法的相关公式经过分析整理， 绘制成两张图。一张图反映圆筒受外压力后，变形与几何尺寸之 间的关系，称为几何参数计算图，另一张图反映不同材质的圆筒 在不同温度下，所受外压力与变形之间关系的图，称为厚度计算 图，此图不同的材料有不同的图。
◆ 圆筒的厚度表达式
● 长圆筒
e Do
3 pc 2.2E
◆● 短圆筒
e
Do
3pc L 2.59EDo
0.4
壁厚确定的步骤
●确定、pc、t、C、E、L、、、等相关参数；
●假设圆筒的名义厚度 n ，得 e n C ；
● 计算临界长度Lcr 、 L'cr 并与L
加强圈组合截面实际具有的惯性矩Is≥保持加强圈 不失稳所需要的组合截面惯性矩I。
◆ 保持加强圈稳定所需要的组合截面惯性矩I
● 计算 B pc Do
e
A1 Ls
● 根据加强圈所用材料，在所选的外压容器厚度计
算图上，由以上所计算出的B值和设计温度在横坐标上
找到系数A值；若图中无交点无法得到A值，则可直接
压力容器的壁厚计算公式
S壁厚(mm)
1
5.30292599
S壁厚(mm) 10
满足σt≦[σt]
S壁厚(mm)
10
P压力 (kg/cm2) 20.86709806
σt最大允许 应力
(kgf/cm2) 656.5359477
C壁厚附加量 (mm)
S壁厚(mm)
1
2.934235977
S壁厚(mm)
P压力 (kg/cm2)
10 须满足σt≦[σt]
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
压力校核
2000
1370
0.85
1
应力校核公
σt=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt]
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
应力校核
10
2000
0.85
压力容器壁厚计算
壁厚公式 S=PDi/(2*[σt]*Φ-P)+C
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
壁厚计算
8
500
1370
0.85
圆
最大允许工 作压力
[P]=(2[σt]φ(S-C))/((Di+(S-C))
筒 符号意义 壳 及单位
D直径(mm)
S壁厚(mm)
10
10.45697181
σt最大允许 应力
(kgf/cm2) 1310.130719
D直径(mm)
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
外压容器壁厚计算
外压容器的工作原理
外压容器是一种承受外部压力的容器，其壁厚设计需满足一定的压力承载要求。 当外压容器内压力低于外界压力时，容器外壁受到压力作用，产生向外扩张的趋势。
为了防止容器破裂，需要计算并确定适当的壁厚，以抵抗外部压力。
壁厚计算的基本公式
根据材料力学和压力容器的相关理论，可以推导 出外压容器壁厚的基本计算公式。
对未来外压容器设计的展望
智能化设计
绿色环保
定制化设计
跨界融合
随着人工智能和数值模拟技术 的发展，未来外压容器设计将 更加智能化，通过建立更加精 确的数学模型和优化算法，实 现更加快速、准确的设计和计 算。
未来外压容器设计将更加注重 环保和可持续发展，采用更加 环保的材料和制造工艺，降低 容器的能耗和排放，满足日益 严格的环保要求。
公式中包含了压力、容器半径、材料强度等参数， 用于计算所需的最小壁厚。
计算结果可为容器的设计和制造提供依据，确保 其安全性和可靠性。
壁厚计算的参数
压力
外压容器所承受的外部压力是决定壁厚的重 要因素。
容器半径
容器的尺寸直接影响壁厚的计算，半径越大， 壁厚需求也越大。
材料强度
容器的制造材料需具备足够的强度和韧性， 以满足外压承载要求。
其他因素
还包括温度、腐蚀等环境因素，这些因素可 能对外压容器的壁厚产生影响。
力等级
确定容器的直径、长度和压力等级， 这些参数将影响壁厚的计算。
了解容器的工作压力、设计压力、试 验压力等参数，以确保安全性和可靠 性。
选择合适的材料和厚度
根据容器的使用环境和压力等级，选 择合适的材料，如碳钢、不锈钢、铝 合金等。
随着市场需求的变化和多样化 ，未来外压容器设计将更加注 重定制化，以满足不同客户和 特定应用场景的需求。
外压容器的图算法(精)
[ p] 0.0833 E(
e
Ro
)
2
（5）比较：若[p]≥Pc，则以上假设的壁厚满足要 求，否则重新假设，重复以上步骤，直至[P]大于并接 近Pc为止。
【例题】
确定一外压圆筒的壁厚，如图所示。已 知：设计压力 p 0.2MPa ， Di 1800mm ，设 t 250 C ，取壁厚附加量C=2mm， 计温度 材料Q345R。取 pc p 0.2MPa
hi
hi / 3 L
L 10350
hi / 3 L
【例题】
解：（1）假设名义厚度
n 14mm
e n C 12mm
D0 Di 2 n 1800 2 14 1828 mm
L 10350 / 3 3450 mm
L / D0 3450/ 1828 1.9
p B
e
D0
若A值落在设计温度下材料线的左方，则直接用 下式计算许用外压力[p]，即
e 2 p EA 3 D0
n
一、外压圆筒的图算法
（5）比较：若[P]≥Pc，则以上假设的满足要求， 否则须重新假设名义厚度，重复上述步骤，直至[P] 大于并接近Pc为止。
二、外压封头的图算法
D0 / e 1828/ 12 152
【例题】
解： （2）由图1-134查得A=0.00035； （3）由图1-136可知A=0.00035，落在 250 C 线(插值)直线段,所以
1.86 1.69 E 10 5 1.775 10 5 MPa 2
【例题】
2 2 B EA 1.775 10 5 0.00035 41.42 MPa 3 3 (或从图中直接查取B值)
压力容器壁厚标准计算书(附带公式编辑)
10.45697181 σ t最大允许 应力 (kgf/cm2) 1310.130719
标 准 椭 圆 形 封 头
壁厚公式 S=PDi/(2*[σ t]*Φ -0.5P)+C 符号意义 [σ ]许用应 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) 壁厚计算 10 2000 1370 0.85 最大允许工 [P]=(2[σ t]φ (S-C))/((Di+0.5(S-C)) 作压力 符号意义 [σ ]许用应 C壁厚附加量 D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) (mm)
标 准 椭 圆 形 封 头
压力校核 应力校核公 符号意义 及单位 应力校核
2000 1370 0.85 1 σ t=(P(Di+0.5(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] P压力(kg/cm2) 10 D直径(mm) 2000 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量 (mm) 1
球 壳 与 球 形 封 头
壁厚公式 S=PDi/(4*[σ t]*Φ -P)+C 符号意义 [σ ]许用应 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) 壁厚计算 10 2000 1370 0.85 最大允许工 [P]=(4[σ t]φ (S-C))/((Di+(S-C)) 作压力 符号意义 [σ ]许用应 C壁厚附加量 D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) (mm) 压力校核 2000 1370 0.85 1 应力校核公 σ t=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] 符号意义 及单位 应力校核 P压力(kg/cm2) 10 D直径(mm) 2000 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量 (mm) 1
压力容器壁厚计算
压力容器壁厚计算
椭圆型封头
压力容器壁厚计算公式：
圆桶壁厚:封头壁厚S':
S
计算壁厚,mm P
计算压力,MPa D
内径，mm σ
设计温度下材料的许用应力,MPa（150℃以下Q235钢取113)φ焊接接头系数(一般取0.8)K
封头形状系数（标准椭圆形封头K=1）条件：
P
0.60MPa D
800.00mm σ
113.00MPa ρ
7930.00kg/m3φ
0.80K
1.00计算结果：
圆桶壁厚S
2.66mm 封头壁厚S' 2.6592798mm
设计圆桶壁厚：20
mm 设计封头壁厚：20
mm 桶体高度：
1800mm 圆桶的内表面积：
4.5216m2圆桶的体积：
0.90432m3圆桶的质量：
717.126kg 封头的内表面积：
0.785m2封头的质量：
124.501kg 容器共有2
个椭圆形封头容器的内表面积：
6.0916m2容器的总重：966.128kg
常规压力容器，CS每吨制造价：10000SUS304每吨制造价：60000内衬天然橡胶3mm，单价每平米：160内衬天然橡胶5mm，单价每平米：250EPOXY 防腐，单价每平米：85FRP 防腐，单价每平米：150容器的制造价：9661.2776衬胶费用：1522.9总价：11184.178
X 1.2=13421.013P PD s -=σφ2P
KPD
s 5.02'-=σφ。
外压容器的设计计算
外压容器的设计计算哈尔滨市化工学校 徐 毅 李喜华 在外压容器设计时,筒体的壁厚计算按文献〔1〕和〔3〕应采用图算法。
图算法要先假设筒体的壁厚,通过查图表后计算使P≤〔P〕且较接近,则所设壁厚可用;否则应重新假设,直至满足为止。
为简化设计计算,本文将外压容器的解析法与图算法结合,使外压容器的壁厚的假设一次完成。
1 壁厚的计算按文献〔2〕外压容器壁厚的计算公式S≥D0(m pL2.6ED0)0.4+C(1)式中S———外压容器筒体的壁厚,mm;D0———外压容器的外径,mm;L———外压容器的计算长度, mm;C———壁厚附加量, mm;m———稳定系数, m=3;P———设计压力, MPa;E———材料在设计温度时的弹性模量, MPa;设壁厚为S,计算步骤如下:1.计算壁厚S0=S-C,算出所要设计筒体的L/D0和D0/S0值;2.按文献〔2〕在图6-10(文献〔2〕)的左侧纵坐标上找到L/D0值,由此点引水平线向右与相应D0/S0线相交。
若L/D0>50,则按L/D0=50查图,由交点沿铅垂方向向下求得横坐标系数A(即ε);3.根据筒体材料选用相应的材料温度线。
文献〔2〕中的图6-12、6-13、6-14,在图的下方横坐标找到由2求得的系数A,若A在材料温度线的右方,则由此点沿铅垂上移,与材料温度线相交,再将此点沿水平方向向右求得纵坐标系数B;4.按系数B用式〔P〕=BS0/D0〔2〕求得许用外压〔P〕;5.比较设计外压P与许用外压〔P〕,若P≤〔P〕,则所假设的壁厚可用。
6.根据钢板规格,最后确定所用钢板厚度。
2 计算实例设计氨合成塔的内筒,已知筒体外径D0= 410mm,计算长度L=4m,材料为oCr18Ni19Ti,弹性模量E=1.58×105MPa,壁温为480℃,壁厚附加量C=0.8m m,所受外压P=0.5MPa,试确定其壁厚。
由(1)式得: S≥D0(m pL2.6ED0)0.4+C=410 (3×0.5×4×1032.6×1.58×105×410)0.4+0.8=7.6mm假设壁厚S=7.6mm,计算S0=S-C=7.6-0.8 =6.8mm,L/D0=4/0.41=9.75D0/S0=410/6.8 =60.28按文献〔2〕在图6-10查得A=0.00032按文献〔2〕在图6-14查得B=34MPa 按文献〔2〕式〔P〕=BS0/D0=34×6.8/410 =0.57MPa比较P<〔P〕,即0.5MPa<0.57MPa,即假设壁厚可用。
压力容器壁厚快速计算
及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
标 壁厚计算 10 2000 0.85 准 最大允许工作压力 [P]=(2[σ t]φ (S-C))/((Di+0.5(S-C)) 椭 [σ ]许用应力 圆 符号意义 及单位 D直径(mm) Φ 焊缝系数 C壁厚附加量(mm) (kgf/cm2) 形 压力校核 2000 1370 0.85 1 封 应力校核公式 σ t=(P(Di+0.5(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] 头 符号意义 及单位 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 C壁厚附加量(mm) 应力校核 10 2000 0.85 1
压力容器壁厚计算 壁厚公式 符号意义 及单位 S=PDi/(2*[σ ]*Φ -P)+C P压力(kg/cm2) 10 D直径(mm) 2000 [σ ]许用应力 (kgf/cm2) 1370 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量(mm) 1
t
计算结果 S壁厚(mm) 9.624407072
壁厚计算
S壁厚(mm) 10 S壁厚(mm) 10
P压力(kg/cm2) 10.43354903 σ t最大允许应力 (kgf/cm2) 1313.071895
应力校核
壁厚公式 符号意义 及单位
S=PDi/(4*[σ t]*Φ -P)+C P压力(kg/cm2) D直径(mm)
球 壁厚计算 10 2000 0.85 壳 最大允许工作压力 [P]=(4[σ t]φ (S-C))/((Di+(S-C)) 与 [σ ]许用应力 球 符号意义 及单位 D直径(mm) Φ 焊缝系数 C壁厚附加量(mm) (kgf/cm2) 形 压力校核 2000 1370 0.85 1 封 应力校核公式 σ t=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] 头 符号意义 及单位 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 C壁厚附加量(mm) 应力校核 10 2000 0.85 1
压力容器壁厚快速计算
壁厚公式 S=PDi/(2*[σt]*Φ-P)+C
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
壁厚计算
100
65
1150
1
圆
最大允许工 作压力
[P]=(2[σt]φ(S-C))/((Di+(S-C))
筒 符号意义 壳 及单位
D直径(mm)
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
压力校核
65
1150
1
0.3
应力校核公
σt=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt]
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
应力校核
100
65
1
0.3
壁厚公式 符号意义 及单位
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
标 准 椭 圆 形
壁厚计算
10
2000
1370
0.85
最大允许工 作压力
[P]=(2[σt]φ(S-C))/((Di+0.5(S-C))
符号意义 及单位
D直径(mm)
[σ]许用应 力(kgf/cm2)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
封
头
标
准
椭
圆
形 封 头
S壁厚(mm) 5
满足σt≦[σt]
S壁厚(mm)
5
P压力 (kg/cm2) 155.0932568
压力容器壁厚计算公式
压力容器壁厚计算公式压力容器是一种重要的工业设备，常用于储存和输送浓缩气体、液体和固体粉末等物质。
为了保证压力容器的安全使用，压力容器壁厚的计算是非常重要的。
圆筒形压力容器的壁厚计算公式：圆筒形压力容器是最常见的压力容器类型，其壁厚计算公式如下：t=(P×r)/(S×E-0.6P)或t=(PD)/(2×S×E-0.2P)其中，t为壁厚，P为设计压力，r为容器内径，S为允许应力，E为焊缝系数。
球形压力容器的壁厚计算公式：球形压力容器常用于储存高压气体，其壁厚计算公式如下：t=(P×r)/(2S×E-0.2P)椭圆形压力容器的壁厚计算公式：椭圆形压力容器常用于输送流体，其壁厚计算公式如下：t=(P×D)/(2S×E-0.4P)环形压力容器的壁厚计算公式：环形压力容器也称环形管道，常用于输送液体和气体，其壁厚计算公式如下：t=(P×(D-d))/(4S×E)其中，D为外径，d为内径。
常见材料的允许应力和焊缝系数如下：-碳钢：允许应力为120MPa，焊缝系数为1.0；-不锈钢：允许应力为150MPa，焊缝系数为1.0；-铝合金：允许应力为50MPa，焊缝系数为1.0。
需要注意的是，在进行压力容器壁厚计算时，还需要考虑到使用条件、工作温度和材料的强度等因素。
此外，还应遵守相关的国家和行业标准，确保压力容器的安全使用。
以上是常见压力容器壁厚计算的公式和一些注意事项。
不同的设计要求和使用条件可能会有所不同，因此在具体计算壁厚时，应遵循相应的规范和标准，以确保压力容器的安全可靠。
真空容器壁厚计算
真空容器壁厚计算 The manuscript was revised on the evening of 2021
真空容器壁厚计算：
内筒壁厚的选取原则：为了降低冷损，在保证足够的强度和较好的工艺条件下，应尽量减少厚度。
内压圆筒壁厚计算公式如下：
[]0)0.2/(C P D P +-⨯⨯⨯=φσδ
式中：
δ为内壁厚
P 为设计工作压力，取P=4Kgf/cm 2
D 为内筒直径，D=600mm ；
[]σ为材料的许用应力，SUS304的[]σ=1430Kgf/cm 2 φ为焊缝系数，取φ=
0C 为壁厚余度，取0C =0.18mm
经计算δ=＋=1.23mm
考虑一定的裕度及焊接工艺性，取δ=1.5mm
外筒壁厚的选取原则：应保证足够的刚度，以免丧失稳定。
外压中圆筒壁厚计算公式如下：
04.06
.0)59.2/(C E l p m D i +•••⨯=δ
式中： δ为筒体计算壁厚
P 为工作压力，取P=1Kgf/cm 2
i D 为筒体内径，i D =700mm
m 为稳定系数，一般取m=3
L 为计算长度，L=900mm
E 为材料的弹性模数，SUS304的E=×105Kgf/cm 2 0C 为壁厚余度，取0C =0.22mm
经计算δ=＋=2.65mm
我们取外筒壁厚为δ=3mm。
真空容器壁厚计算
真空容器壁厚计算:
内筒壁厚的选取原则：为了降低冷损，在保证足够的强度和较好的工艺条件下，应尽量减少厚度。
内压圆筒壁厚计算公式如下：
式中：
为内壁厚
P为设计工作压力，取P=4Kgf/cm2
D为内筒直径，D=600mm
丨为材料的许用应力，SUS304的L」=1430Kgf/cm2
为焊缝系数，取=0.80
C o为壁厚余度，取C°=o.i8mm
经计算=1.05 + 0.18=1.23mm
考虑一定的裕度及焊接工艺性，取;=1.5mm
外筒壁厚的选取原则：应保证足够的刚度，以免丧失稳定。
外压中圆筒壁厚计算公式如下：
式中：
为筒体计算壁厚
P为工作压力，取P=1Kgf/cm2
D i为筒体内径，D i=700mm
m为稳定系数，一般取m=3
L为计算长度，L=900mm
E 为材料的弹性模数，SUS304的E=20.9 x 105Kgf/cm2 C o为壁厚余度，取C o=o.22mm
经计算=2.43 + 0.22=2.65mm
我们取外筒壁厚为：=3mm。
(优选)外压容器壁厚计算
应用以上两式应满足两个条件：
＊ 临界应力
cr
pcr Do
2 e
t S
＊ 圆筒的圆度应符合GB150的规定。
● 刚性圆筒
pmax
四、外压圆筒类型的判定
2 e
Do
s
t
◆ 临界长度计算
● 临界长度
区分不同类型圆筒的特征长度。
● 临界长度的计算
＊ 区分长圆筒和短圆筒的临界长度Lcr
Lcr 1.17Do
◆ 试验压力
外压容器依然以内压力进行压力试验，其试验压力为：
● 液压试验
pT 1.25 p
● 气压试验
pT 1.15 p
二、外压薄壁容器不失稳的条件
容器的稳定条件为：
pc [ p]
[ p] pcr m
式中 —pc计算外压力，MPa
[p]—许用外压力，MPa.
三、圆筒壁厚确定的解析法
◆ 圆筒的厚度表达式
● 当L≥Lcr时，为长圆筒； ● 当L≤Lˊcr时，刚性圆筒；
● 当Lcr＞L＞Lˊcr时，为短圆筒。
第二节 外压薄壁容器壁厚确定
一、设计参数
◆ 设计外压力
对真空容器当在容器上装有安全阀时，设计外压力取 1.25倍的最大外、内压力差与0.1MPa二者中的小值； 当容器未装有安全阀时，设计外压力取0.1MPa。
● 轴向失稳
薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷 达到某一数值时，也会丧失稳定性。
失稳，仍具有圆环截面，但破坏 了母线的直线性，母线产生了波形， 即圆筒发生了褶绉。
● 局部失稳
在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局 部外压也可能引起局部失稳。
◆ 临界压力的概念
临界压力是导致容器失稳的最小外压力。
压力容器的壁厚计算公式
圆 筒 壳
符号意义 [σ ]许用应 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) 壁厚计算 10 2000 1370 0.85 最大允许工 [P]=(2[σ t]φ (S-C))/((D +(S-C)) i 作压力 符号意义 [σ ]许用应 C壁厚附加量 D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) (mm) 压力校核 2000 1370 0.85 1 应力校核公 σ t=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] 符号意义 及单位 应力校核 P压力(kg/cm2) 10 D直径(mm) 2000 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量 (mm) 1
S壁厚(mm) 10
P压力 (kg/cm2) 20.86709806 σ t最大允许 应力 (kgf/cm2) 656.5359477
满足σ t≦[σ t] S壁厚(mm) 10
C壁厚附加量 S壁厚(mm) (mm) 1 9.605851979
S壁厚(mm)
P压力 (kg/cm2)
10 须满足σ t≦[σ t] S壁厚(mm) 10
计算结果 C壁厚附加量 S壁厚(mm) (mm) 1 9.624407072
S壁厚(mm) 10
P压力 (kg/cm2) 10.43354903 σ t最大允许 应力 (kgf/cm2) 1313.071895
满足σ t≦[σ t] S壁厚(mm) 10
C壁厚附加量 (mm) 1
S壁厚(mm) 5.30292599
球 壳 与 球 形 封 头
壁厚公式 S=PDi/(4*[σ t]*Φ -P)+C 符号意义 [σ ]许用应 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) 壁厚计算 10 2000 1370 0.85 最大允许工 [P]=(4[σ t]φ (S-C))/((Di+(S-C)) 作压力 符号意义 [σ ]许用应 C壁厚附加量 D直径(mm) Φ 焊缝系数 及单位 力(kgf/cm2) (mm) 压力校核 2000 1370 0.85 1 应力校核公 σ t=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ )； 必须满足σ t≦[σ t] 符号意义 及单位 应力校核 P压力(kg/cm2) 10 D直径(mm) 2000 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量 (mm) 1
外压容器壁厚计算
二、外压容器的失稳过程及临界压力的概念
◆ 失稳的概念
容器强度足够却突然失去了原有的形状，筒壁被压瘪 或发生褶绉，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形。这种 在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称弹性失稳 。
容器发生弹性失稳将使容器不能维持正常操作，造成 容器失效。
◆ 容器失稳形式
● 侧向失稳
由于均匀侧向外压引起失稳叫侧向失稳。
[ p] 0.0833 E( e )2
Ro
● 比较：
若[p]≥pc,则以上假设的满足要求,否则重新假设另一较
大的，重复以上各步、直至满足要求为止。 对于承受外压力的锥形壳体，当半顶角α＞60o时，按平
封头计算；当α≤60o时，因锥壳与圆筒连接处存在变形不 协调而产生的边缘应力，所以在连接处附近圆筒和锥壳都 要有足够的刚度，保证其在外压力作用下不会失稳。具体
● 当L≥Lcr时，为长圆筒； ● 当L≤Lˊcr时，刚性圆筒；
● 当Lcr＞L＞Lˊcr时，为短圆筒。
第二节 外压薄壁容器壁厚确定
一、设计参数
◆ 设计外压力
对真空容器当在容器上装有安全阀时，设计外压力取 1.25倍的最大外、内压力差与0.1MPa二者中的小值；当 容器未装有安全阀时，设计外压力取0.1MPa。
较大的 ，重复以上n各步、直至满足要求为止。
● 校核压力试验时圆筒的强度 。
五、外压封头壁厚确定的图算法
受外压力的凸形封头（半球形、椭圆形、碟形），利 用图算法按如下步骤确定壁厚。
●假设封头的名义厚度 ， n得 e n C
●计算 Ro 的e 值
对半球形封头 Ro ，Ri Ri为n 半球形内半径； 对椭圆形RO=K1Do，K1按表3-1查取；
三、临界压力的计算
压力容器壁厚成本计算
椭圆型封头
压力容器壁厚计算公式：
圆桶壁厚:封头壁厚S':
S
计算壁厚,mm P
计算压力,MPa D
内径，mm σ设计温度下材料的许用应力,MPa（150℃以下Q235钢取113)φ焊接接头系数(一般取0.8)
K 封头形状系数（标准椭圆形封头K=1）
条件：
P 0.60MPa
D 800.00mm 钢板厚度规格4,5,6,8,10,12,14 mm σ113.00MPa
ρ7850.00kg/m3
φ0.80
K 1.00
计算结果：
圆桶壁厚S 2.66mm
封头壁厚S' 2.6592798mm
设计圆桶壁厚：20mm
设计封头壁厚：20mm
桶体高度：1800mm
圆桶的内表面积： 4.5216m2
圆桶的体积：0.90432m3
圆桶的质量：709.891kg
封头的内表面积：0.785m2
封头的质量：123.245kg
容器共有2个椭圆形封头
容器的内表面积： 6.0916m2
容器的总重：956.381kg
常规压力容器，CS每吨制造价：10000
SUS304每吨制造价：60000
内衬天然橡胶3mm，单价每平米：160
内衬天然橡胶5mm，单价每平米：250
EPOXY 防腐，单价每平米：85
FRP 防腐，单价每平米：150
容器的制造价：9563.812
衬胶费用：1522.9
总价：11086.712
X 1.2=13304.0544P PD s -=σφ2P
KPD
s 5.02'-=σφ。
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◆ 试验压力
外压容器依然以内压力进行压力试验，其试验压力为：
● 液压试验
pT 1.25 p
● 气压试验
pT 1.15 p
二、外压薄壁容器不失稳的条件
容器的稳定条件为：
pc [ p]
[ p] pcr m
式中 —p计c 算外压力，MPa
[p]—许用外压力，MPa.
三、圆筒壁厚确定的解析法
◆ 圆筒的厚度表达式
第三章 外压容器设计
目录
1 外压容器的稳定性 2 外压薄壁容器壁厚确定 3 外压薄壁圆筒的加强圈
第一节 外压容器的稳定性
一、外压容器的失效形式
◆ 基本概念 ●外压容器：容器外部压力大于内部压力。
●失效：容器失去了正常的工作能力。
◆ 外压容器的失效形式
● 外压容器的失效一是强度不够，二是稳定性不足。 外压薄壁容器失稳是主要的失效形式。
● 轴向失稳
薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷 达到某一数值时，也会丧失稳定性。
失稳，仍具有圆环截面，但破坏 了母线的直线性，母线产生了波形， 即圆筒发生了褶绉。
● 局部失稳
在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部 外压也可能引起局部失稳。
◆ 临界压力的概念
临界压力是导致容器失稳的最小外压力。
● 当L≥Lcr时，为长圆筒； ● 当L≤Lˊcr时，刚性圆筒； ● 当Lcr＞L＞Lˊcr时，为短圆筒。
第二节 外压薄壁容器壁厚确定
一、设计参数
◆ 设计外压力
对真空容器当在容器上装有安全阀时，设计外压力取 1.25倍的最大外、内压力差与0.1MPa二者中的小值；当 容器未装有安全阀时，设计外压力取0.1MPa。
二、外压容器的失稳过程及临界压力的概念
◆ 失稳的概念
容器强度足够却突然失去了原有的形状，筒壁被压瘪 或发生褶绉，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形。这种 在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称弹性失稳 。
容器发生弹性失稳将使容器不能维持正常操作，造成 容器失效。
◆ 容器失稳形式
● 侧向失稳
由于均匀侧向外压引起失稳叫侧向失稳。
三、临界压力的计算
◆ 影响临界压力的因素
临界压力的大小与筒体几何尺寸、材质及结构因素有关
。 ◆ 外压圆筒形容器的分类：
按失稳情形式将外压圆筒分为三类：
长圆筒、短圆筒、刚性圆筒
◆ 临界压力的计算
● 长圆筒
pcr
2.2E( e )3
Do
● 短圆筒
pcr
2.59E
( e / Do )2.5
L / Do
对碟形封头Ro=球面部分内半径。
● 计算临界应变A值
A 0.125 e
● 根据圆筒所用材料选厚度计算图，在Ro 此图上由第（3）步
所得A值和设计温度t在纵坐标上找到系数B值，并按下式
计算许用外压力[p],即
[ p] B e
Ro
若A值落在设计温度下材料线的左方，则直接用下式计
算许用外压力[p],即
应用以上两式应满足两个条件：
＊ 临界应力
cr
pcr Do
2 e
t S
＊ 圆筒的圆度应符合GB150的规定。
● 刚性圆筒
pmax
四、外压圆筒类型的判定
2 e
Do
s
t
◆ 临界长度计算
● 临界长度
区分不同类型圆筒的特征长度。
● 临界长度的计算
＊ 区分长圆筒和短圆筒的临界长度Lcr
Lcr 1.17Do
[ p] 0.0833 E( e )2
Ro
● 比较：
若[p]≥pc,则以上假设的满足要求,否则重新假设另一较
大的，重复以上各步、直至满足要求为止。
对于承受外压力的锥形壳体，当半顶角α＞60o时，按平 封头计算；当α≤60o时，因锥壳与圆筒连接处存在变形不 协调而产生的边缘应力，所以在连接处附近圆筒和锥壳都 要有足够的刚度，保证其在外压力作用下不会失稳。具体
较大的 ，重复以上n各步、直至满足要求为止。
● 校核压力试验时圆筒的强度 。
五、外压封头壁厚确定的图算法
受外压力的凸形封头（半球形、椭圆形、碟形），利 用图算法按如下步骤确定壁厚。
●假设封头的名义厚度 ，得n e n C
●计算 Ro的值e
对半球形封头 Ro ，Ri Ri为n 半球形内半径； 对椭圆形RO=K1Do，K1按表3-1查取；
● 长圆筒
e Do
3 pc 2.2E
◆● 短圆筒
壁厚确定的步骤
e
Do
3pc L 2.59EDo
0.4
●确定、pc、t、C、E、L、、、等相关参数；
●假设圆筒的名义厚度 ，得 n
e ； n C
● 计算临界长度 、Lcr并L与'cr 比L较，确定圆筒的类型；
● 计算 、p[cpr ]、 cr
Do
e
＊ 区分短圆筒和刚性圆筒的临界长度Lˊcr
◆ 计算长度确定
L'cr
1.3E e
t s
Do
e
● 计算长度
计算长度是指圆筒上相邻两刚性构件（如封头、加强 圈等）的距离。
对具有凸形封头无加强圈的圆筒其计算长度L=圆筒长度
+两封头直边高度+两封头曲面深度的1/3 。
● 外压圆筒
计算长度
◆ 圆筒类型的判定
● 比较：
若 [ p]、 且pc cr，则 st以上假设的满足要求；若 ＜
[，p] 则p重c 新假设另一较大的 ，重复n 以上各步、直至满足
要求为止；若
、[但p] pc＞ ，则 c改r 用 图st 壁厚确定的图算法
◆ 图解法的依据
图算法的基础是解析法，将解析法的相关公式经过分析整理，绘制成 两张图。一张图反映圆筒受外压力后，变形与几何尺寸之间的关系， 称为几何参数计算图，另一张图反映不同材质的圆筒在不同温度下， 所受外压力与变形之间关系的图，称为厚度计算图，此图不同的材料 有不同的图。
●根据圆筒所用材料选厚度计算图，在此图上由第（4）
步所得A值和设计温度t在纵坐标上找到系数B值，并按 下式计算许用外压力[p],即
[ p] B e
Do
若A值落在设计温度下材料线的左方，则直接用下式计 算许用外压力[p],即
● 比较
[ p] 2 EA e
3
Do
若[p]≥pc,则以上假设的 满足要n 求,否则重新假设另一
◆ 图算法的步骤
利用图算法设计不同类型的圆筒其过程也有所不同，现 以≥20的圆筒为例说明
● 确定、pc、t、C、E、L、 p、T 等s相关参数；
● 假设圆筒的名义厚度 ，n得 e n C Do Di 2 n
● 计算 L Do , D的o 值e ；
● 在几何参数计算图上，由L/Do和Do/δe在横坐标上 找到系数A值，若L/DO大于50、用L/DO=50查图， 若L/DO小于0.05，用L/DO=0.05查图；