压力容器结构设计
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。
压力容器支座设计
支座号（1~7）
型号（A、AN、B、BN）
（4）裙式支座 应用：高大的立式容器， 特别是塔器。 圆筒形 圆筒形裙座—— 制造方便，经济上合理，故应用广泛。 圆锥形裙座—— 用于受力情况比较差，塔径小且很高的 塔（如DN＜1m，且H/DN＞25，或DN＞ 1m，且H/DN＞30），为防止风载或地 震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，要配置 较多地脚螺栓及具有足够大承载面积的 基础环。
A型支座筋板和底板的材料为Q235－A· F；B型支座钢管 材料钢号为10，底板材料均为Q235－A· F。 垫板材料一般与容器封头材料相同。
标记方法 JB/T 4724，支座 X X 支座号（1~8） 支座型号（A，B）
注：1、若支座高度h、垫板厚度δ3与标准尺寸不同，则在设备图纸 零件名称或备注中注明。如：h=450， δ3 ＝14。 2、支座及垫板的材料应在设备图样的材料栏内标注，表示方法 如下：支座材料/垫板材料。
选用：1）根据容器公称直 径DN和总质量选取相应的 支座号和支座数量，2）计 算支座承受的实际载荷，使 其不大于支座允许载荷。 应用：多用于高度较小（容 器总高小于5m）的中小型立 式容器中。
材料：A型支腿角钢支柱的材料为Q235-A· F，B型支腿 支柱材料为10号钢，底板、盖板材料均为Q235A· F ，如需要可以改用其它材料，但其强度性能 不得低于Q235-A· F或10号钢的强度性能指标， 且应具有良好焊接性能。
标记示例 JB/T 4724-92，支座 B4，h=600， δ3 ＝12
材料：10，Q235-A·F/0Cr19Ni9
（3）腿式支座（支腿）
02 压力容器设计 第1章 结构、分类与设计要求
1.1.1 压力容器及其构成 构成：本体和附件 圆筒形容器本体：筒体+封头 封头：球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形 封头、锥形封头和平盖封头等 附件：支座、法兰、接管、人孔、手孔、视镜和安 全附件等
厚基础、重能力、多实践、求创新
1.1.1 压力容器基本组成
图1-1压力容器的整体结构
1-法兰； 2-支座； 3-封头拼接焊缝； 4-封头； 5-环焊缝； 6-补强圈； 7-人孔；8-纵焊缝； 9-筒体； 10-压力表； 11-安全阀；12-液面计
按《固定式压力容器安全技术监察规程》
（2015版）
第三类 第二类
第一组 厚基础、重能力、多实践、求创新
1.2 压力容器分类
过程设备设计
1.2.2 压力容器分类（续） （2）按容器在生产中的作用分类
反应压力容器 (代号R）：完成物理、化学反应
换热压力容器（代号E）：完成介质热量交换
生产过程 中的作用
（Ⅲ）高压容器（代号H） 10MPa≤p＜100MPa
（Ⅳ）超高压容器（代号U）
p≥100MPa
厚基础、重能力、多实践、求创新
1.1.2 压力容器的分类
按《压力容器安全技术监察规程》
（2015版）：
① 第三类压力容器 高压容器；中压容器（极度毒性和高度危害） ② 第二类压力容器 中压容器；低压容器（极度毒性和高度危害） ③ 第一类压力容器 除第二和第三类外，所有低压容器
1.2.2 压力容器分类（续） 按安全技术管理分类（续1）
d. 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介
质，且pV乘积大于等于0.5MPa· m3）；
e．低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，
且pV乘积大于等于0.2MPa· m3）； f．高压、中压管壳式余热锅炉；
压力容器常见结构的设计计算方法
压力容器常见结构的设计计算方法一、静态强度计算方法：静态强度计算方法主要针对压力容器在正常工作状态下的静载荷进行计算，其主要目标是确保容器在最大工作压力下不发生破坏。
静态强度计算方法一般包括以下几个步骤：1.基本假设和假设条件：在进行静态强度计算时，需要基于一定的假设和假设条件来简化实际工作状态，如假设容器时刚体、内外压力均匀分布、材料具有均匀强度等。
2.最大应力计算：通过应力分析计算出压力容器各部位的最大应力。
一般情况下，最大应力发生在容器支座、法兰连接处、沟槽和焊接缺陷等处。
3.材料强度计算：根据容器所使用的材料及其强度参数，计算出材料的强度。
根据所处环境不同，一般会对容器进行分析、判断和选择不同材料。
4.安全裕度计算：根据最大应力和材料强度的计算结果，计算出安全裕度。
安全裕度可以通过破坏条件下材料的强度与容器内外压力之比来衡量。
二、疲劳强度计算方法：疲劳强度计算方法主要用于疲劳载荷下的压力容器设计。
工作过程中，容器可能会受到频繁的循环应力作用，从而导致疲劳破坏。
疲劳强度计算方法的主要步骤如下：1.循环载荷分析：通过实测数据或估算，分析容器在工作循环过程中所受到的应力载荷情况。
考虑到载荷的方向、大小、频率和载荷历史等因素。
2.应力集中分析：针对容器中的主要应力集中部位进行应力集中分析，计算出特定位置的应力集中系数。
3.疲劳寿命计算：基于极限疲劳荷载下的循环应力进行计算。
通过应力循环次数和材料疲劳寿命曲线，计算出容器的疲劳寿命。
4.安全裕度计算：根据疲劳寿命与容器使用寿命的比值，得出安全裕度的计算结果。
三、稳定性计算方法：稳定性计算方法用于分析压力容器在压力作用下的稳定性问题，即容器是否会发生屈曲或侧翻。
稳定性计算方法的主要步骤如下：1.稳定性分析模型：根据压力容器的几何形状和支撑方式，构建相应的稳定性模型。
常见的模型有圆筒形、球形、圆锥形等。
2.屈曲载荷计算：通过对应力分析，计算出容器发生屈曲时的承载力。
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
混凝土压力容器设计标准
混凝土压力容器设计标准一、引言混凝土压力容器是一种常见的储存和运输高压气体、液体、蒸汽和化学品的设备。
它的设计必须遵循相关的标准和规范，以确保安全和可靠性。
本文将介绍混凝土压力容器的设计标准，包括设计原则、材料选择、结构设计、安装和监测等方面的内容。
二、设计原则混凝土压力容器的设计必须符合以下原则：1. 安全性：容器必须能够承受最大工作压力和工作温度下的应力，以确保不会发生泄漏或爆炸。
2. 可靠性：容器必须经过严格的测试和检验，以确保其在整个使用寿命内保持完好无损。
3. 经济性：容器的设计必须尽可能地减少材料和制造成本，并考虑到容器的维护和修复成本。
三、材料选择混凝土压力容器的主要材料是混凝土、钢筋和钢板。
以下是材料的选择标准：1. 混凝土：应采用抗压强度高的混凝土，其强度等级不得低于C30。
2. 钢筋：应采用强度高、弯曲性能好的钢筋，其强度等级不得低于HRB400。
3. 钢板：应采用高强度、耐腐蚀的钢板，其厚度和强度等级应根据容器设计压力和温度确定。
四、结构设计混凝土压力容器的结构设计必须符合以下要求：1. 壁厚设计：容器壁厚必须根据容器设计压力、温度和材料强度等参数确定，以确保容器在最大工作条件下的安全性和可靠性。
2. 钢筋筋距和配筋设计：容器内筋距应根据容器尺寸和壁厚确定，以确保容器内钢筋的均匀分布，并能承受容器的应力。
配筋应根据容器设计压力和温度确定。
3. 泄压装置设计：容器应配备泄压装置，以确保在意外情况下能够及时泄放容器内的压力，避免容器爆炸。
五、安装和监测混凝土压力容器的安装和监测必须符合以下标准：1. 安装：容器必须按照设计要求进行安装，并且必须固定在坚固的基础上，以确保容器的稳定性和安全性。
2. 监测：容器必须定期检测，以确保容器内部的压力、温度和泄漏等参数处于正常范围内。
如果发现异常情况，必须立即采取措施进行修复或更换。
六、结论混凝土压力容器的设计必须遵循相关的标准和规范，以确保安全和可靠性。
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压力容器属于特种设备，为保障压力容器的安全使用，预防和减少事故，保护人民生命和财产安全，促进社会经济发展，压力容器结构设计工作十分重要。
由于压力容器的工作介质具有复杂多样性，操作压力、操作温度随不同的工艺单元更是不同，随着现在生产技术的飞速升级，高温、高压、低温、深冷各种工况频出，因此在结构设计中必须要注重安全性问题，需要设计者掌握压力容器结构设计要点，不断提高设计质量。
基于此，本文重点对压力容器结构设计要点进行分析。
标签：压力容器;结构设计;要点;分析0 引言压力容器设计中，合理的结构设计是设计工作的重中之重，必须要确保结构的设计质量，由于现有压力多在高温、高压、低温、疲劳及腐蚀介质等各种苛刻工况下工作，安全使用寿命要长达20年甚至更久，国家也加强了对压力容器各环节的管理特别是结构设计的管理工作，使得压力容器在制造、安装、使用、维修中的质量得到了保证。
现如今，压力容器结构设计也在逐渐摆脱传统思想的束缚，彰显了现代化工艺设计理念，以安全性、时效性、经济性和谐统一为基础，全面加强压力容器结构设计的合理性。
1 压力容器结构设计要求压力容器，特别是化工压力容器，其内部结构带有装配内件，设计工作十分繁琐、复杂，如果压力内部结构设计不当就会直接影响压力容器的性能，甚至会造成安全隐患，对设备及工艺单元的安全正常运行会造成极大的影响。
这就需要结合压力容器的具体使用条件：使用介质、工作压力、工作温度、连接管口、工作环境等，根据现行有效的压力容器的设计法规、标准进行系统风险评估后方可始设计工作，这样才能够充分考虑潜在的风险因素，在设计的过程予以规避，保障设计质量，满足日益苛刻的使用要求，使得压力容器在设计使用寿命期间，设备能够安全可靠的运行。
2 压力容器结构设計要点分析2.1 主体结构设计在进行压力容器的主体设计时，要根据设备使用条件，按规则设计或应力分析设计的方法，对设备进行综合风险评估，确定合理的设备长径比及焊接结构。
第二节 压力容器结构设计
过系数K来体现平盖周
边的支承情况，K值越 小,平盖周边越接近固支； 反之就越接近于简支。
形等。
焊接接头
一、焊接接头形式 对接接头 焊接接头形式 角接接头及 T字形接头 搭接接头
（a）对接接头； （b）角接接头； （c）搭接接头 图2-8 焊接接头的三种形式
1．对接接头
结构： 特点： 两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或 同一弧面内进行焊接的接头。 受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容 易得到保证。
之间的纵焊缝应相 互错开75°。 筒节的长度视钢板的
宽度而定，层数则随
所需的厚度而定。
一、多层包扎式(续)
图2-1 多层包扎筒节
一、多层包扎式(续)
3、优点： 制造工艺简单，不需大 型复杂加工设备； 安全可靠性高，层板间 隙具有阻止缺陷和裂纹 向厚度方向扩展的能力； 减少了脆性破坏的可能 性； 包扎预应力改善筒体的 应力分布； 对介质适应性强，可选 择合适的内筒材料。 4、缺点： 筒体制造工序多、周期长、效率 低、钢材利用率低（仅60%左 右）； 深环焊缝对制造质量和安全有显 著影响。 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 有层板，无法用超声检测，只能射 线检测；②焊缝部位存在很大的焊 接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切 削工作量大，且焊接复杂。
五、锥形封头
无折边锥壳
轴对称锥壳
折边锥壳 特点：结构不连续，应力分布不理想
排放固体颗粒和悬浮或粘稠液体 应用 不同直径圆筒体的中间过渡段 中、低压 容器
（a）无折边锥壳； （b）大端折边锥壳； 图2-7 锥壳结构形式
（c）折边锥壳
平盖
理论分析： 以圆平板应力分析 为基础，分为周边 固支或简支； 几何形状： 圆形、椭圆形、长 圆形、矩形及正方 工程计算：采用圆平板理论 为基础的经验公式，通 实际上：介于 固支和简支之间；
压力容器常见结构的设计计算方法
压力容器常见结构的设计计算方法压力容器是一种常用的装置，用于存储和运输高压流体或气体。
压力容器的设计计算是确保容器在设计压力范围内安全运行的关键步骤。
常见压力容器的设计计算方法主要包括材料选择、壁厚计算、接缝焊缝设计和支撑设计等。
首先，在压力容器的设计计算中，材料选择是非常重要的一步。
根据工作环境和储存介质的性质，应当选择适合的材料，如碳钢、不锈钢、镍合金等。
材料的选择应考虑到其机械性能（强度、韧性）、抗腐蚀性能和焊接性能等。
其次，壁厚计算是压力容器设计计算中的关键步骤。
根据设计压力、储存介质的性质、容器尺寸和形状等因素，可以采用ASMEVIII-1或其他相关设计规范进行壁厚计算。
壁厚计算要确保容器在设计压力下不会发生永久性塑性变形或失稳。
接着，接缝焊缝设计是压力容器设计计算中的另一个关键步骤。
焊缝是容器的弱点，其设计要考虑焊接工艺、焊缝质量要求和应力分布等。
根据相关规范，例如ASMEIX，应对焊缝进行强度计算和疲劳分析，以确保焊缝的可靠性和耐久性。
最后，支撑设计是压力容器设计计算中的重要环节。
支撑结构的设计要考虑到容器的重量、形状和运行条件等因素。
一般常见的支撑结构包括支座、支撑脚和支撑环等。
在设计计算中，应根据容器的重量和载荷进行支撑结构的强度计算和稳定性分析。
需要注意的是，良好的压力容器设计计算不仅要遵循相关规范和标准，还应考虑实际运行条件和安全要求。
因此，在进行设计计算之前，应对工作环境、储存介质的特性、容器的运行周期和压力变化等进行充分的分析和评估。
总之，压力容器的设计计算涉及多个方面，包括材料选择、壁厚计算、接缝焊缝设计和支撑设计等。
在进行设计计算时，需要遵循相关规范和标准，并结合实际情况和安全要求进行综合考虑，以确保设计的压力容器安全可靠地运行。
浅析压力容器结构设计的要求
压力容 器中由于泄漏而导致事故发生 的情况较多 ． 而法 兰如果密 封不好 ， 则极易导致泄漏的发生 由于法兰是一种可拆卸的结构 ． 所以 １ ． １ 应力 的均 匀性 压力容 器在 使用过程 中需要承受较大 的应力变 在确保其 连接处 的紧密性 ，则需要对压 紧面形式 的合理性进行选择 。 化． 所以在设计时需要确保 其壳体结构 的连续 性 ． 避免导致突变 现象 通常较为常用的压 紧面有平面 、 凹凸面、 槽 面和梯形槽等。 由于平面型 的发生 ． 对于壳体结构实在 没办法连续 的地方 ． 要采用平滑过渡 的形 压紧面密封性较差 ， 结构简单 ， 所以在压力不 高的容器 中会采用 ， 对于 式来确保其应力 的均匀性。 清洗和防腐 都具有较大 的便利。 而在中压及 温度较高的地方则会 采用 １ ． ２ 应力集 中或削弱强度的结构相互错开 压力容器设计时 ． 当出现 凹凸形压紧面 ， 由于此种压 紧面垫片适中 、 具有 良 好 的密封 性 。 而且在 局 部强度 有所 削弱的结构或是应力较为集中的地方 ． 则需要将二者错 压 紧后垫后也不 易被 挤 出： 而利用槽形 压紧面是 ． 往往是应用 于用于 开来 ． 避免发 生应力又叠加 的情况发生。 易燃 、 易爆和有毒介 质的密封容器 ， 虽然其密封性能非常好 ， 但却有一 １ ． ３ 避免采用 刚性过大的焊接结构 。当焊接材料具有较大 刚性时 ， 其 个 弊端 ． 想进行垫片的更换具有较大 的难度 。 利用梯形糟压 紧面时 ， 通 在焊接过程中由于发生膨胀和收缩时会产生较大的焊接应力 ． 这样就 常会需要与椭圆垫和八 角垫相互配套使用 ． 这种压紧面使用时通常都 会约束壳体发生变形 ． 而导致附加弯 曲应力 的产生 ． 所 以在设 计时要 是在结构压力和温度都呈 现较高 的时候才会采用。 避免采取刚性过 大的焊接材料 ２ ． ２ 对压力容器用钢材的要求 １ ． ４ 减少对受热部件应力 的束缚 。当部件 受热后会 导致热膨胀 的发 ２ ． ２ ． １ 具有 良好的力学性 能 生． 这样就会使其 在内部或是外部产 生热应力 ． 对结构 的安全性带来 第一 ． 制造 、 压力容器的材料应具有适当的强度 （ 主要是指屈服强 较大的影响 ． 所 以在设计 时需要尽可以的减少受热部件 自 身所受到 的 度 和抗拉强度 ） ， 以防止在承受压力时发生塑性变形甚 至断裂 。 对 于和 约束 ， 使其避免受 到外部 的约束 ， 从而减少受热部位应力的束缚 。 中、 高温压力容器 ． 还应考虑材料 的抗蠕变性能 ， 测定材料 的高温性能 １ ． ５ 为 了保证水循环 的良好性 ．需要对受 热面进 行科 学 、合理 的布 指标 ， 即蠕变极限和持久强度。 置． 确保其冷却的可靠性 第二 。 制造、 压力容器 的材料必 须具有 良好 的塑性 ， 以防止 、 压力 １ ． ６ 对压力容器结构 的其他要求 ：压力 容器在运 行时发生膨胀要按 容器在使用过程 中因意外超载而导致破坏 照设计的预定方 向进行 ，而且在确保其受压部件要具有较好 的强度 ， 第三， 制造 、 压力容器 的材料应 具有较高 的韧性 ， 使、 压力容器能 而且在配备相应的安全保护扩 。同时在设计时 ， 要避免发生应力集 中 承受运行过程 中可能遇到的冲击 载荷 的作用 。 特别是操作温度 或环境 及复合应力的情况发生。炉膛 内要具有防爆措施 ， 确保其具有 良好 的 温度较 低的压力容器 ． 更应考虑材料的冲击韧性值 密封性 。由于压力容器在使用 过程 中需要进行清洗 ． 所 以在设计 时要 ２ ． ２ ． ２ 具有 良好 的工艺性能。 由于 、 压力容器 的承压部件 ， 大都是用钢 便 于安装 、 检修和清洗地 。在设计 时还要确保承重结构 的强度 、 刚度 、 板滚卷或冲压成形 的． 所 以要求 材料有 良好 的冷塑性变形能力 ． 在加 稳定性和防腐蚀性能够达到设计载荷 的要求 工时容易成形且不会产生裂纹等缺陷 制造 、 压 力容器 的材料 应具有 较好的可焊性 ， 以保证材料在规定的焊接 工艺条件 下获得质量 优 良的 ２ 压 力 容 器 设 计 时 的相 关 要 求 焊接接头 材料具有适宜的热处理性 能． 容 易消除加工 过程中产生的 ２ ． １ 对封头及法兰结构的要求 残余应力 ． 而且对焊后热处理裂纹不敏感 。 ２ ． １ ． １ 对 封 头 的 要 求 ２ ． ２ ． ３ 具有 良 好 的耐腐蚀性能和抗氧化性能。设计 压力容器时 ， 必须 （ １ ） 椭球形封头。由于椭球壳体环向应力为压应力． 为了使这部分壳 根据其使用条件 ， 选择适 当的耐腐蚀材料。 对于和高温压力容器 ． 所选 体不至于失稳 ． 对于标准椭球形封头． 规定其有效厚度应不小于封头内直 用的材料还应具有抗氧化性能 径的 ０ ． １ ５ ％， 其他椭球形封头的有效厚度应不小于封头 内直径的 ０ ． ３ ０ ％。 ２ － ３ 对焊接的要求 （ ２ ） 球形封头 。 理论上球形封头的壁厚 为圆筒形 的一半 即可 ， 但在 压力容器结构需要焊接 的地方较多 ． 但在焊接过程中必会存在着 实 际工作 中 。 往往所采用 的厚 度是一样 的． 这样 可以更便于焊接 的进 定 的应力 ． 所 以需要对 焊接应力尽可 能的进行消除 ． 从 而避 免发生 行。 但如果采用球形封头 ， 其成型较为困难 ． 而且在焊接过程 中会有较 焊接缺陷 对 于焊接 应力的消除可 以在 焊接过程 中采取各种 技术措 多的焊缝产生 ． 所 以在实际压力容器设计 中应用 的较少 施 ．同时还要在 焊接完成后进行一 定的应力热处理 和合 理的焊接规 （ ３ ） 碟形封头 由于碟形封头的球面部分 与过渡 区、 过渡区与直边 范 ． 这样在一定程度 上可 以提高焊缝的质量 焊接应力及焊接变形不 段 的曲率半径不 同． 造成结构不连续． 会 引起连接处 的局 部高应 力 ， 因 可能完全 消除 ． 而且在处理过程 中如果 采用的措施不科学 ． 则 还会导 此 规定 碟形封头球面部分 的半径一般不大 于简体 内径 ． 通 常取 ０ ． ９ 倍 致新 问题 的发 生 ． 所以在焊接过程 中需要从焊接材料 、 方法和工艺等 的封头内直径 ． 而封头转角 内半 径应 不小于简体 内直径的 １ ０ ％． 且不 多方面采取必要的措施 ． 在结构设计时 ， 尽量应用最合理的焊接结构 ， 得小 于 ３倍封头名义壁厚 从而确保焊接的质量 （ ４ ） 锥形封头 。锥形封头分为无折边锥形 封头和带折边锥形封头 两种。 对于锥体大端 ， 当锥壳半顶角 ａ ＜ ３ ０ ｏ 时． 可以来用无折边结构 ： 当 ３ 结束 语 ａ ＞ ３ ０ 。 时， 应采用带过渡段的折边结构。 大端折边 的过渡段转角半径应 压力容器的安全性与其结构设计 的合理性息息相关 ． 所 以需要在 不 小于封头大端 内直径 的 １ ０ ％． 且不小于该过渡段厚度的 ３ 倍 压力容器设计时要给予足够的重视 ． 确保压力容器运行 的平稳性 和可 （ ５ ） 平盖 。平盖封头具有较差的受力情况 ． 所以在设计时 。 受压条 性 。 ｅ 件相同下 ． 利用平盖封 头则需要壁厚增加不 少 ． 但 由于平盖封头结构 靠 及 制作上都较为简单 ． 所 以通常都会在压力 不高 ． 而直 径也不大的容 【 参考文献 】 器中进行使用 。 同时在高压容器 中． 由于利用凸型封头制作难度较 大． ［ １ ］ 朱庆典． 万守莉． 陈辉． 压力容器的优４ Ｌ ￣ ： ｉ ｔ ［ Ｊ ］ ． 机械制造， ２ ０ １ １ （ １ ２ ） ． 所以采用平板封 头的情况较多 ［ ２ ］ 胡 艳丽． 浅谈 压力容器 设计时材 料和壁 厚的选 取Ｉ Ｊ １ ． 中小企 业管 理与科技 （ ６ ） 凸形封头 的拼接 。均多块扇形板组拼的封头必须具有 中心 圆 ２ ０ １ ２ （ ０ １ ） ． 板． 中心圆板的直径应不小于封 头直径 的 １ ， ２ ［ ３ ３ Ｙ霄霞． 关 于压力容器设计 的几个 问题［ Ｊ ］ ． 技术与市场， ２ ０ １ ２ （ ０ ３ ） ．
001压力容器结构与设计(徐锋)
容器的失效模式
容器失效 强度失效 刚度失效 失稳失效 腐蚀失效 交互失效 失效判据
中国特种设备检测研究院
1
容器的失效模式
1.1 容器失效 1）定义：压力容器在规定的使用环境和时间内，因 尺寸、形状或材料性能发生改变而完全失去或 不能达到包括功能和设计寿命等的现象，称为 压力容器失效。 2）表现形式：断裂、过度变形、泄露 3）引起原因：工艺条件、载荷、介质类别
中国特种设备检测研究院
1
1.7 失效判据
容器的失效模式
一个或一组参量，其数值可用简单实验进行测量， 可用于判别压力容器是否会发生某种形式的失效。 例：内压下结构的最大应力或应力组合是否达到屈服； 外压设计结构压应力是否达到失稳临界压力； 塔盘的变形率，法兰泄漏率—刚度失效； 厚度减少—均匀腐蚀失效； 失效判据是否正确，适用于什么场合，都必须由实 践来检验。
中国特种设备检测研究院
1
容器的失效模式
1.2 强度失效
因材料屈服或断裂引起的压力容器失效。
包括：韧性断裂、脆性断裂、疲劳失效、蠕变断裂
1) 韧性断裂：容器中应力达到或接近材料的强度极 限而发生的断裂。
特征：有肉眼可见的宏观变形；没有或偶有碎片。 原因：材料的强度不足以承受载荷。
中国特种设备检测研究院
2
压力容器失效准则（设计准则）
2.1 弹性失效准则
2）主要着眼于限制容器中的最大薄膜应力或其他由 机械载荷直接产生的弯曲应力及剪应力等。 3）应用：常规设计方法准则，如，
GB150、 ASME 元件设计。 VIII-1：内压圆筒、凸形封头等
中国特种设备检测研究院
2
压力容器失效准则（设计准则）
2.2 塑性失效准则
压力容器结构特性分析与设计
压力容器结构特性分析与设计1. 引言压力容器作为一种用于储存或输送物质的设备，广泛应用于工业生产和民用领域。
设计和使用压力容器需要考虑其结构特性，确保其能够安全可靠地承受内外压力。
本文将对压力容器结构的特性进行分析与设计。
2. 压力容器结构特性压力容器的结构特性主要包括强度、刚度和稳定性。
在设计中，强度是最基本的要求，即容器在最大工作压力下不发生塑性变形或破坏。
刚度则确保容器在内外压力作用下不会产生过大的变形，从而保证其功能的正常发挥。
稳定性考虑容器在受到外力或其他扰动时的抗倾覆和抗滚动能力。
3. 强度分析与设计压力容器的强度分析与设计主要考虑容器壁的应力分布和薄弱点的强化。
采用有限元分析等方法可以得到应力分布情况，进而对壁厚进行选择和优化。
例如，对于圆筒形容器，应力最大的地方一般位于筒体与头部的交界处，因此可以适当增加这一区域的壁厚以提高强度。
4. 刚度分析与设计刚度分析与设计旨在确保容器在工作过程中不变形或过度变形。
一种常用的方法是通过增加支撑结构或加装支撑环使容器刚度增加。
另外，也可以通过优化容器的几何形状来增加其刚度。
例如，对于圆筒形容器，增加半径或者长度可以大幅提高刚度。
5. 稳定性分析与设计稳定性分析与设计主要考虑容器在受到外力或其他扰动时倾覆和滚动的问题。
通过合理的设计和选择支撑结构、引入抗滚环或抗倾覆支撑装置等手段，可以提高容器的稳定性。
此外，对于高压容器，还可以考虑采用多层壳体结构，增加容器的整体刚度和稳定性。
6. 材料选择与焊接技术材料选择对压力容器的结构特性至关重要。
通常选择具有良好的强度和耐蚀性的材料，如碳钢、不锈钢、合金钢等。
对于一些耐高温或特殊介质的容器，还可以选择高温合金材料。
此外，焊接技术在容器的制造过程中也起到重要的作用，高质量的焊接可以提高容器的强度和密封性。
7. 结语压力容器作为一种重要的储存和输送设备，在设计和使用中必须考虑其结构特性，确保其安全可靠。
本文对压力容器结构的特性进行了分析与设计，并介绍了强度、刚度和稳定性的考虑要点。
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。
压力容器的设计_ 压力容器零部件(支座及开孔)
壳体开孔满足全部条件，可不另行补 强：
(1) 设计压力小于或等于2.5MPa； (2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距 以弧长计算)应不小于两孔直径之和的 两倍； (3) 壳体名义壁厚大于12mm，接管公称 外径小于或等于80mm；壳体名义壁厚 小于或等于12mm ，接管公称外径小于 或等于50mm (4) 接管最小壁厚满足表4-19的要求。
设备直径大，可同时用几组液面计接管。
现有标准中有反射式玻璃板液面计、 反射式防霜液面计、透光式板式液 面计和磁性液面计。
第二节 容器支座
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器 位置并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有 耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
3. 不需补强的最大开孔直径
计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳 体壁厚超过实际强度，最大应力值降低， 相当于容器已被整体加强。 且容器开孔总有接管相连，其接管多于实 际需要的壁厚也起补强作用。 容器材料有一定塑性储备，允许承受不是 十分过大的局部应力，所以当孔径不超 过一定数值时，可不进行补强。
第三节 容器的开孔补强
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续， 形成高应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。
㈠ 耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及 立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合 金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。
压力容器常见结构的设计计算方法
第三章 压力容器常见结构的设计计算方法常见结构的设计计算方法4.1 圆筒4.2 球壳 4.3 封头4.4 开孔与开孔补强 4.5 法兰4.6 检验中的强度校核4.1.1 内压圆筒 1）GB150中关于内压壳体的强度计算考虑的失效模式是结 构在一次加载下的塑性破坏，即弹性失效设计准则。
2）壁厚设计釆用材料力学解（中径公式）计算应力，利用第一强度理论作为控制。
轴向应力：环向应力：（取单位轴向长度的半个圆环）校核：σ1＝σθ，σ2＝σz ，σ1＝0 σθ≤[σ]t ·φ对应的极限压力：2）弹性力学解（拉美公式）讨论：1）主应力方向？应力分布规律？径向、环向应力非线形分布（内壁应力绝对值最大），轴向应力均布； 2）K 对应力分布的影响？越大分布越不均匀，说明材料的利用不充分； 例如，k ＝1.1时，R ＝1.1内外壁应力相差10%； K ＝1.3时，R ＝1.35内外壁应力相差35%； 4 常见结构的设计计算方法 962）弹性力学解（拉美公式）主应力：σ1＝σθ，σ2＝σz ，σ3＝σr 屈服条件：σⅠ＝σ1＝σθ＝σⅡ＝σ1－μ（σ2＋σ3）＝σⅢ＝σ1－σ3＝σⅣ＝3）GB150规定圆筒计算公式（中径公式）的使用范围为：p/[σ]·φ≤0.4（即≤1.5）4.1.2 外压圆筒1）GB150中关于外压壳体的计算所考虑的失效模式：弹性失效准则和失稳失效准则（结构在横向外压作用下的横向端面失去原来的圆形，或轴向载荷下的轴向截面规则变化）2）失稳临界压力的计算长圆筒的失稳临界压力（按Bresse公式）：长圆筒的失稳临界压力（按简化的Misse公式）：失稳临界压力可按以下通用公式表示：圆筒失稳时的环向应力和应变：定义——外压应变系数于是取稳定系数m＝3，有·应变系数A的物理意义－系数A是受外压筒体刚失稳时的环向应变，该系数仅与筒体的几何参数L、D。
、δe 有关，与材料性能无关·应力系数B的物理意义：与系数A之间反映了材料的应力和应变关系（应力），可将材料的δ－ε曲线沿σ轴乘以2/3而得到B－A曲线。
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。
压力容器设计规范
压力容器的安全附件
06
安全附件的种类和作用
压力表：用于监测容器内的 压力，保证容器在正常压力 范围内运行
安全阀：用于控制容器内的 压力，防止容器超压
温度计：用于监测容器内的 温度，保证容器内的温度在
规定范围内
安全泄放装置：用于在容器 超压时自动泄放压力，保护
安全附件的种类： 包括安全阀、爆破 片、压力表等
安装要求：按照设 计规范进行安装， 确保附件与容器连 接牢固、密封良好
使用要求：定期检 查附件的工作状态 ，确保其正常工作 ；在使用过程中应 避免超压操作
维护保养：按照规 定进行维护保养， 及时更换损坏的附 件
压力容器的制造和检验
07
制造工艺要求和质量控制
按使用介质分： 液化气体类、易 燃易爆气体类、 毒性介质类、腐 蚀性介质类等
按用途分：反应 压力容器、换热 压力容器、分离 压力容器、储存 压力容器等
按结构分：立式 、卧式、球形等
压力容器的使用条件
工作压力：容 器在正常工作
时的压力
工作温度：容 器在正常工作 时所承受的温
度
介质：容器内 所盛装的物质
材料的焊接性能和热处理要求
焊接性能：压力容器材料应具有良好的焊接性能，以确保容器的 制造质量和安全性。
热处理要求：对于某些特殊材料，需要进行热处理以改善其力学 性能和焊接性能，进一步提高压力容器的可靠性和安全性。
压力容器的设计计算
05
强度计算的基本原理和方法
强度计算的目的： 确定压力容器能够 承受的压力和保证 安全运行
安全附件设计要求
安全阀：能够自动泄压，防止容器超压 压力表：能够实时显示容器内压力，便于操作人员监控 爆破片：能够在容器超压时破裂，泄放压力，保护容器安全 紧急切断装置：能够在紧急情况下迅速切断气源，防止事故扩大
锅炉压力容器结构设计应遵循哪些原则锅炉结构应符合哪些基本要求
锅炉和压力容器的结构设计应遵循哪些原则？锅炉结构应满足哪些基本要求锅炉和压力容器的结构设计应遵循以下原则：（1）结构不连续处应平滑过渡。
压力壳体具有突然的几何变化或其他结构不连续性，都会产生较高的不连续应力。
因此设计时应尽量避免。
对于难以避免的结构不连续，应采用平滑过渡的形式，防止突变。
（2）引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开，避免高应力迭加。
在锅炉、压力容器中，不可避免地，有些结构具有较高的局部应力或削弱了部件的强度，如开孔、转角、焊缝等部位。
设计时应将这些结构相互错开，以防止局部应力迭加。
（3）避免采用刚性过大的焊接结构。
高刚度的焊接结构不仅限制了焊接构件在焊接过程中的膨胀和收缩，而且产生较大的焊接应力，而且使壳体在操作条件波动时的变形受到约束而产生附加的弯曲应力。
因此设计时应采取措施予以避免。
（4）供暖系统和部件的膨胀和收缩不应受到限制。
受热部件的热膨胀，如果受到外部或自身的限制，在部件内部就会产生热应力。
设计时应使受热部件不受外部约束，减小自身约束。
（5）合理地布置锅炉受热面，确保适当的水位和良好的水循环，使受热面得到可靠的冷却。
锅炉结构应满足以下基本要求：（1）锅炉结构的所有部件应能在运行期间沿设计方向自由膨胀。
（2）所有零件的受热面应可靠冷却。
（3）锅炉的所有受压部件应具有足够的强度，并装有可靠的安全保护设施，防止超压。
（4）受压元、部件结构的形式、开口和焊缝的布置应尽量避免或减少复合应力和应力集中。
（5）锅炉炉膛结构应具有足够的承压能力和可靠的防爆措施，并应有良好的密封性。
（6）锅炉的承重结构在承受设计荷载时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。
（7）锅炉结构应易于安装、检修和清洗内外部。
结构设计知识：反应堆压力容器结构设计原理与方法
结构设计知识：反应堆压力容器结构设计原理与方法在核能领域，反应堆压力容器（RPV）是最核心的安全设施之一，它主要承担着核反应堆温度、压力及辐射等作用下核反应所引起的热力学荷载，保证反应堆的安全稳定运转，同时预防放射性物质泄漏。
反应堆压力容器结构设计应该兼顾机械强度、核热强度和辐射强度，确保反应堆内部稳定性能，并对外具有必要的保护。
下面是反应堆压力容器结构设计原理与方法的详细介绍。
1.反应堆压力容器的结构原理反应堆压力容器一般由几种厚度不同的钢板弯曲而成，压力容器的主体结构是基于双盘式结构设计原理，通过半球形底部、厚度递减的圆筒体、半球形顶部三个部分组成。
在压力容器的上下两端，各设置厚壁体结构，用于保护燃料棒束及减缓能量释放的后果。
2.反应堆压力容器的结构设计原则反应堆压力容器首要考虑的问题是耐久性和安全性，其次是方便维护和操作，以及质量和成本的问题。
基于这些原则，结构设计应注重以下几个方面：（1）强度要求：设计要满足纵向载荷和横向载荷的强度要求，确保稳定性、抗震性、抗辐射等。
同时，应该兼顾钢板较为均匀的应力分配，避免局部应力集中导致塑性翻转，从而影响压力容器的安全和耐久性。
（2）工艺技术：反应堆压力容器结构设计应该充分考虑工艺技术，以确保生产过程中的质量和公差控制，由于其由多块钢板组装而成，如果产生偏差可能影响其强度和密封性，甚至导致早期失效。
（3）耐腐蚀性考虑：核反应堆往往面临强烈的辐射和高温的腐蚀，所以设计师需要考虑到材料的耐腐蚀性能，使用相应的材料进行压力容器的设计和制造。
（4）易于维护和检修：反应堆压力容器通常需要进行定期的检修和维护，所以设计师还需考虑如何及时的取出和还原反应堆内部的零配件，确保安全，可维护，可操作该条件的实现。
3.反应堆压力容器的结构设计方法（1）有限元方法：有限元方法是一种得到结构受力变形分析结果高精度表现的方法，在反应堆压力容器结构分析设计中应用广泛。
通过计算机模拟对受力的分析，设计工程师可以预测和评估压力容器在使用过程中的力学行为和耐久性。
压力容器设计方案
压力容器设计方案
压力容器设计方案
压力容器是一种用于存储压缩气体或液体的设备，广泛应用于工业、化工、石油、冶金等领域。
在设计压力容器时，需要注重容器的安全、可靠性、耐用性和经济性。
以下是一个针对压力容器设计的方案，包括材料选择、结构设计和安全措施。
材料选择：
压力容器的材料选择至关重要，必须具有高强度、良好的耐压性、耐蚀性和耐磨性。
常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。
根据容器的用途和工作环境的要求，选择适当的材料进行制造。
结构设计：
压力容器的结构设计应考虑容器的强度和刚度，以承受内部的压力和外部的负荷。
一般可采用球形、圆筒形或椭圆形结构。
设计时必须合理计算容器壁的厚度，以保证容器的安全运行。
安全措施：
为确保压力容器的安全运行，需要采取一系列安全措施。
首先是安装压力传感器和温度传感器，实时监测容器内的压力和温度，并及时采取措施调整运行状态。
其次是设置安全阀和爆破片，当容器内压力超过安全值时，安全阀会自动打开，释放过压气体，保护容器不会因过高压力而爆炸。
同时，还应定期进行容器的检测和维护，确保其正常运行。
此外，对于高压容器，可以考虑使用双壳结构，即在容器外再
加一层外壳，以增加容器的安全性和耐久性。
另外，可在容器内部加装隔热层，避免外界温度影响容器内液体或气体的温度。
总之，压力容器的设计方案需要综合考虑材料选择、结构设计和安全措施等多个因素。
只有在科学合理设计的基础上，才能保证压力容器的安全可靠运行。
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图2-2 热套筒节二、热套式(续)Fra bibliotek3、缺点：
2、优点： 工序少，周期短，且具有 包扎式筒体的大多数优点。
筒体要有较准确的过盈量， 卷筒的精度要求很高，且套 合时需选配套合； 套合时贴紧程度不很均匀；
套合后，需热处理以消除
套合预应力及深环焊缝的焊
五、绕带式（续）
（2）扁平钢带倾角错绕式
中国首创的一种新型绕带式筒体；该结构已被列入
ASME Ⅷ-1和ASME Ⅷ-2标准的规范案例，编号分别
为 2229和2269。 内筒
钢带层
端部法兰
底封头
图2-5（c） 扁平钢带倾角错绕式筒体
五、绕带式（续）
结构： 优点：
内筒厚度约占总壁厚的1/6～1/4， 采用 “预应力冷绕”和“压棍预弯贴紧”技术， 环向15°～30°倾角在薄内筒外交错缠绕扁平钢 带。 钢带宽约80～160mm、厚约4～16mm，其始末 两端分别与底封头和端部法兰相焊接。
封头种类
凸形封头 锥壳 变径段 平盖 紧缩口
端部法兰
底封头
图2－4 整体多层包扎式厚壁容器筒体
五、绕带式
以钢带缠绕在内筒外面获得所需厚度筒壁
两种结构
型槽绕带式 扁平钢带倾角错绕式
(1) 型槽绕带式 用特制的型槽钢带螺旋缠绕在特制的内 筒上，端面形状见图2-5（a），内筒外表面上预先加 工有与钢带相啮合的螺旋状凹槽。
缠绕时，钢带先经电加热，再进行螺旋缠绕，绕制后依次 用空气和水进行冷却，使其收缩产生预紧力，可保证每层 钢带贴紧；各层钢带之间靠凹槽和凸肩相互啮合(见图2-5 （b）)，缠绕层能承受一部分由内压引起的轴向力。
接残余应力。
三、绕板式
1、结构：由内筒、绕板层和外筒三部分组成，是在多层包扎式
筒体的基础上发展起来的。
2、制造：内筒与多层包扎式内筒相同，外层是在内筒外面连续
缠绕若干层3～5mm厚的薄钢板而构成筒节，只有内外两道
纵焊缝，需要2个楔形过渡段，外筒为保护层，由两块半圆
或三块“瓦片”制成。
3、优点：机械化程度高，制造效率高，材料利用率高（可达
五、绕带式（续）
双锥面垫片
缩套环
（a）
焊缝
（b）
图2-5 （a）型槽绕带式筒体 （b）型槽钢带结构示意图
五、绕带式（续）
优点：筒体具有较高的安全性，机械化程度 高，材料损耗少，且由于存在预紧力， 在内压作用下，筒壁应力分布较均匀。
缺点：钢带需由钢厂专门轧制，尺寸公差要求 严，技术要求高；为保证邻层钢带能相 互啮合，需采用精度较高的专用缠绕机 床。
②大型锻件、厚钢板性 能比薄钢板差，不同方 向力学性能差异大，韧 脆转变温度较高，发生 低应力脆性破坏的可能 性也较大； ③加工设备要求高。
一、多层包扎式
1、结构： 深环焊缝
筒体
为避免裂纹沿壁厚 方向扩展，各层板 之间的纵焊缝应相 互错开75°。
筒节的长度视钢板的 宽度而定，层数则随 所需的厚度而定。
与其它类型厚壁筒体相比，扁平钢带倾角错 绕式筒体结构具有设计灵活、制造方便、可 靠性高、在线安全监控容易等优点。
结构设计遵循的原则
结构不连续处应平滑过渡
在引起应力集中或消弱强度的结构应 相互错开，避免高应力叠加 避免采用刚性过大的焊接结构
受热系统及部件的涨缩不要受限制
二 主要零部件的结构设计
• 1.一般要求
内层——12～25mm 筒节
外层——4～12mm的多层层板
2、制造： 用装置将层板逐层、同心地 包扎在内筒上； 借纵焊缝的焊接收缩力使层 板和内筒、层板与层板之间 互相贴紧，产生一定的预紧 力； 筒节上均开有安全孔——报 警。
一、多层包扎式(续)
图2-1 多层包扎筒节
一、多层包扎式(续)
3、优点：
压力容器结构设计
一、压力容器的结构
单层式
整
多层式
安全性高，但是生产工序多， 劳动生产率低。
体
绕板式
不必逐层包扎层板和焊接每层层 板的焊缝
结
型槽绕带式 型槽钢带层层啮合，可使钢带层承
构
受容器的一部分轴向力；筒体上没
有贯穿整个壁厚的环焊缝；使用安
热套式
全性高；但是需要特殊轧制的型槽 钢带和专用机床。
锻焊式
4、缺点：
制造工艺简单，不需大
筒体制造工序多、周期长、效率
型复杂加工设备；
低、钢材利用率低（仅60%左
安全可靠性高，层板间
右）；
隙具有阻止缺陷和裂纹
深环焊缝对制造质量和安全有显
向厚度方向扩展的能力； 著影响。
减少了脆性破坏的可能 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均
性；
有层板，无法用超声检测，只能射
包扎预应力改善筒体的 线检测；②焊缝部位存在很大的焊
应力分布；
接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗
对介质适应性强，可选 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切
择合适的内筒材料。
削工作量大，且焊接复杂。
5、应用情况： 目前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合式 筒体结构。
二、热套式
1、结构，制造： 内筒（厚度> 30mm）卷焊成直径不同但可过盈配合的筒节，
成为轻水反应堆压力容器，石油工业加氢 反应器和煤转化反应器的主要结构形式
a)单层卷焊：
b)锻焊结构：总结了整体锻造和单层卷焊容器的优 点，进行了有机的结合。质量 好，适用于重要场 合，如核工业、加氢反应器等。
整体锻造
水晶釜
优点——简单
单层式
整体结构
缺点——
组合式
①深环、纵焊缝，焊接 缺陷检测和消除困难； 且结构本身缺乏阻止裂 纹快速扩展的能力；
各受压部件应有足够的强度，并装有 可靠的安全保护设施，防止超压； 受压元件、部件的结构形式、开孔和焊 缝的布置应尽量避免或减小复合应力和 应力集中；
承重结构在承受设计载荷时应具有足够的 强度、刚度、稳定性及防腐蚀性；
容器的结构应便于安装、检修和清洗
2.封头
压力容器封头，常见的形式有凸形封头（包括半球形封头、 椭圆形封头，碟形封头、球冠形封头）、锥形封头、变径段、平 盖等 。
90%以上）。
4、缺点：中间厚两边薄，累积间隙。
图2－3绕板式
四、整体多层包扎式
1、结构：错开环缝和采用液压夹钳逐层包扎的圆筒结构。 2、制造： 将内筒拼接到所需的长度，两端焊上法兰或封头；
在整个长度上逐层包扎层板，待全长度上包扎好并 焊完磨平后再包扎第二层，直至所需厚度。
3、优点：环、纵焊缝错开，筒体与封头或法兰间的环焊缝为一 定角度的斜面焊缝，承载面积增大。 内筒 包扎层板