第五章高压容器设计

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压力容器安全

压⼒容器安全第五章压⼒容器安全5.1压⼒容器的安全问题5.1.1压⼒容器的应⽤和特点压⼒容器是⼯业⽣产中必不可少的⼀类机械设备，压⼒容器不仅是承受流体压⼒(包括内压或外压)的密闭容器，从安全使⽤管理⽽⾔，更是⼀类具有潜在爆炸危险的特种设备。

(1)容器应⽤的⼴泛性压⼒容器⼴泛⽤于⽯油、化⼯、医药、冶⾦、机械、采矿、航天航空、交通运输等⼯业⽣产部门，且多半在压⼒条件下操作。

(2)操作条件的复杂性压⼒从真空到⾼压、超⾼压；温度从低温到⾼温。

处理介质包括：爆、燃、毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等。

(3)对安全的⾼要求压⼒容器本⾝要求有⾜够的强度、刚度和稳定性，密封性好。

5.1.2压⼒容器的安全问题压⼒容器事故有三个主要特征：（1）量⼤⾯⼴；（2）事故率⾼；（3）危害性⼤。

发⽣压⼒容器事故多是由于制造和操作管理上的原因。

压⼒容器只要在压⼒容器的材料、设计、制造、检验、运⾏、管理等各个环节循其规律，周密防范，完全可做到减少和避免事故发⽣。

压⼒容器是具有潜在爆炸危险的特殊承压设备，需要专业技术与专门管理，即技术管理和⾏政管理。

技术管理是指各种压⼒容器的安全技术，包括设计、制造、安装、检验的技术、标准与规范等；⾏政管理即政府和劳动部门的安全监察机构与技术检验单位，包括各项压⼒容器、锅炉、⽓瓶、液化⽯油⽓槽车安全监察法规、规程和条例等制度。

5.2压⼒容器的分类5.2.1压⼒容器的定义范围压⼒容器从字⾯上看，凡承受压⼒的密闭容器都属压⼒容器范围。

实际中只是将⽐较容易发⽣事故，且事故危害性较⼤的压⼒容器才作为⼀种需要实施专门安全监察的设备；即：最⾼⼯作压⼒≥0.1Ma(不包含液体静压⼒)；内直径(⾮圆形截⾯则指断⾯最⼤尺⼨)≥0.15m，且容积≥0.025m３；盛装介质为⽓体、液化⽓体或最⾼⼯作温度⾼于或等于标准沸点的液体。

5.2.2压⼒容器的分类（1）按使⽤位置分类：1)固定式压⼒容器即固定安装在使⽤地点的容器；2)移动式容器指⽓瓶、⽓桶和槽车等⽆固定安装和使⽤地点的容器。

GB50060-92 3～110KV高压配电装置设计要求规范

3～110KV高压配电装置设计规GB50060-92主编部门：中华人民国能源部批准部门：中华人民国建设部施行日期：1993年5月2日第一章总则 (1)第二章一般规定 (1)第三章环境条件 (2)第四章导体和电器 (3)第五章配电装置的布置 (4)第一节安全净距 (4)第二节型式选择 (8)第三节通道与围栏 (8)第四节防火与蓄油设施 (9)第六章配电装置对建筑物及构筑物的要求 (10)附录一裸导体的长期允许载流量 (11)附录二裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数 (14)第一章总则第1.0.1条为使高压配电装置（简称配电装置）的设计，执行我国的技术经济政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便，制定本规。

第1.0.2条本规适用于新建和扩建3～110KV配电装置工程的设计。

第1.0.3条配电装置的设计应根据电力负荷性质及容量，环境条件和运行、安装维修等要求，合理地选用设备和制定布置方案，应采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新材料。

第1.0.4条配电装置的设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远、近期结合，以近期为主，并适当考虑扩建的可能。

第1.0.5条配电装置的设计必须坚持节约用地的原则。

第1.0.6条配电装置的设计除应执行本规的规定外，尚应符合国家现行的有关标准和规的规定。

第二章一般规定第2.0.1条配电装置的布置和导体、电器、架构的选择，应满足在当地环境条件下正常运行、安装维修、短路和过电压状态的要求。

第2.0.2条配电装置各回路的相序宜一致，并应有相色标志。

第2.0.3条电压为63KV及110KV的配电装置，每段母线上宜装设接地刀闸或接地器，对断路器两侧隔离开关的断路器侧和线路隔离开关的线路侧，宜装设接地刀闸。

第2.0.4条屋配电装置间隔的硬导体及接地线上，应留有接触面和连接端子。

第2.0.5条屋、外配电装置的隔离开关与相应的断路器和接地刀闸之间应装设闭锁装置。

《压力容器设计》课程教学大纲

《压力容器设计》课程教学大纲课程名称：压力容器设计课程编号：1010540020 课程类别：必修英文名称：Pressure Vessel Design学分/学时：2学分/32学时开课学期：春季学期适用专业：过程装备与控制工程、安全工程及相关专业先修课程：理论力学、材料力学、机械工程材料后续课程：弹性力学与有限元、压力容器分析设计开课单位：化工机械与安全学院任课教师：王泽武一、课程说明《压力容器设计》是过程装备与控制工程专业一门重要的专业基础课，也是专业必修的核心主干课程。

《压力容器设计》是讲授压力容器薄壳结构应力分析与强度计算的课程，旨在让学生掌握失效形式、设计准则和规范设计方法，学会立足于材料的物理化学行为、过程与制造工艺、质量保证与安全等方面对压力容器进行强度、刚度、稳定性计算和结构设计，理解相关标准对压力容器不同部位结构设计的基本要求，具有综合运用所学知识解决复杂结构压力容器工程设计的能力。

二、课程目标1. 本课程支撑的毕业要求本课程主要支撑的毕业要求为：1.4利用过程装备、流体机械、控制工程等专业知识，掌握解决工程问题的基本思路和方法，具备综合应用所学知识解决复杂工程问题的能力。

2.3具备综合应用数学、自然科学和工程科学基本原理分析复杂工程问题，并获取有效结论的能力。

3.1理解过程装备设计、制造、检验与监管领域国际和国内相关的技术规范、标准以及管理条例，具备依照标准与规范设计元件、系统或流程以满足需求的能力。

5.1利用CAD、CFD、CAE等现代工程工具和信息技术分析、模拟及设计元件、系统及流程，对过程装备与控制系统进行模拟和预测，并能够理解其局限性。

2. 本课程拟达到的特定教学目标(1)要求学生能够通过课程学习，具备综合应用所学的筒体、封头、法兰、开孔补强等计算方法，解决压力容器复杂结构的工程计算和设计问题；(2)要求学生能够辨识压力容器结构力学行为的核心特征，掌握薄膜应力基本理论和工程计算方法；(3)要求学生了解当前国内外压力容器发展状况、未来趋势和关键科学问题，具有国际化视野的竞争和合作能力；(4)要求学生熟悉国内外压力容器主流设计规范和关键标准，能够在法规和标准的框架下开展压力容器设计工作；(5)要求学生能够通过CAD、CAE及“资源共享课”、“慕课”等网络教学内容，进行计算机与信息技术学习，提升终身学习能力的培养。

压力容器管理制度(优秀)

压力容器管理制度（优秀）第一章总则第一条压力容器是国家技术监督部门实行监察管理的设备之一，它的管理范围按国务院发布的《特种设备安全监察条例》、国家技术监督局《压力容器安全技术监察规程》规定执行，并遵守的关压力容器现行规程标准和制度，进行全过程、全方位、全天候的管理，各单位都应指定专人负责组织实施。

第二章设计第二条新到的压力容器都必须有相应资格单位设计，并在蓝图上加盖设计单位资格印章，否则不能办理压力容器使用证和使用。

第三章制造与安装第三条制造与安装：（一）所有压力容器都必须在有相应制造资格的单位进行制造，并在蓝图上加盖制造许可证的印章。

（二）现场组装的大型容器（如球罐），施工单位应按《压力容器安全技术监察规程》的规定，具有相应的制造许可证。

（三）制造单位必须进行全面质量管理。

设计总图上应有设计、校核、审核人员的签字，对于第三类中压容器的储存容器，高压容器和移动式压力容器应有压力容器设计技术负责人的批准签字。

（四）对移动式压力容器、高压容器、第三类中压反应容器和储存容器，设计单位应向使用单位提供强度计算书。

（五）制造单位应有严格的材料入（出）库管理制度和材料标记转移管理制度，施焊容器的焊工和无损探伤人员都必须有相应的资格，制造单位应有压力容器的设计、制造、检查、试验、材料质量证明书、无损探伤记录、水压、气密等完整资料。

（六）压力容器必须的完整的出厂资料，内容如下：（1）压力容器产品质量证明书（2）产品合格证（3）产品主要受压元件使用材料一览表（4）产品焊接试板力学和弯曲性能检验报告（5）压力容器外观及几何尺寸检验报告（6）焊缝射线检测报告（7）焊缝超声波检测报告（8）渗透检测报告（9）磁粉检测报告（10）热处理检验报告（11）压力试验检验报告（12）产品制造变更报告（13）钢板、锻件超声波检测报告（14）焊缝射线检测布片评定表（15）产品监检证书（16）产品竣工图（17）进口压力容器应经商检并出具商检证书第四章使用与维护第四条使用与维护在压力容器投用前，必须逐台登记，取得技术监督局的“压力容器使用登记证”。

第五章-爆破片(3、4)

爆破片的设计计算
代入公式： A
Ws 7.6 10 CKPb
2
M ZT
爆破片的泄放面积直径D为：
D =
4 A
p
.
爆破片的设计计算
爆破片厚度计算
爆破片压力主要取决与爆破元件的厚度。但迄今尚无一完整的精确计算公式。常用半经验公式。可在以下公式中任选一个。（拉伸型）（1）. pb =0-35MPa ，平板式正拱型。
爆破片和安全阀的混合使用
(1)安全阀在进口侧
爆破片的使用与管理
(2) 爆破片在进口侧
爆破片的使用与管理
(3) 两个安全阀并联使用
爆破片的使用与管理
(4) 两个爆破片并联组合
爆破片的使用与管理
除上述结构外，还有以下几种装臵：
（1）.排放管道，（由自控阀门控制）；
（2）.易熔塞（温度超标后熔化），用于储存液
S-90 型沿刻痕爆破的反拱刻槽型爆破片。即使爆破片受损或安装反了，它也仍将在 1.5 倍的额定压力内爆裂。
爆破片的结构形式
平板型爆破片
缺点：介质压力波动易使爆破片塑性变形，抗疲劳
性能差，使用寿命短，且爆破压力精度偏低。优点：加工容易。
正拱型爆破片
使用时介质压力在片凹侧，可用于气体或液体介
爆破片的结构形式
爆破片的结构形式
反拱型爆破片
正拱型爆破片
螺栓型和焊接型爆破片
石墨型爆破片
爆破片的结构形式
JRS 型 JAWS™ 反拱型爆破片，爆破压力低于 S-90 型爆破片。它沿爆破片上的环齿反拱且爆破。
RLS 型 LIQUIFLO™ 反拱型爆破片用于液体和气体介质。在全液体或气体介质系统中，爆破片上的圆刻痕和折页可使其完全打开。

压力容器的复习题

第一章化工容器设计概论知识点：1 了解压力容器常用的相关规范及标准如 TSG R0004-2009 《固定式压力容器安全监察规程》GB 150-2011 《压力容器》（所有部分）等等了解国际著名规范如ASME , EN 13445等2 压力容器分类（按照压力分类方法，按照类型分类方法，按照容规管理规定分类方法，）3 压力容器用钢的基本要求（强度、塑形、韧性、可焊性、与介质相容，应详细了解强度用哪些指标来衡量，塑性用哪些指标来衡量，韧性用哪些指标来衡量；常用的压力容器用钢的类型，常用压力容器用钢? 化学元素的作用或害处，如碳、铬、镍、锰、硫、磷、钼等；许用应力与材料哪些力学性能指标有关？）；4 压力、温度等的有关概念（掌握工作压力、设计压力、计算压力、试验压力、最高允许工作压力MAWP 等概念，工作温度、金属温度、设计温度、实验温度、最低设计金属温度等的概念；表压、绝压、真空度等关系）部分习题：1.我国压力容器设计规范标准名称是2.欧盟压力容器规范名称为3.美国压力容器设计规范中的常规设计在ASME锅炉与压力容器设计规范第卷，第分册。

名称为。

分析设计规范在第卷，第分册。

名称为。

4.我国《压力容器》GB150设计规范采用的强度理论为第强度理论。

其设计准则，将限制在许用应力以内。

5.我国《压力容器》GB150适用于设计压力不大于 MPa。

6. 按设计压力大小，容器分为四个等级：(1) 低压容器：≤P＜MPa；(2) 中压容器：≤P＜MPa；(3) 高压容器：≤P＜MPa；(4) 超高压容器：P≥MPa。

7. 对压力容器用钢的综合要求是足够的、良好的、优良的以及良好的。

8. 请说出几种常用压力容器钢板材料牌号：、、、。

9. 我国《固定式压力容器安全技术监察规程》把容器分为：、、。

10．设计P ≥10 MPa，几何容积V≥25 L的压容器划分为类容器。

第二章中低压容器的规则设计知识点：1 了解无力矩理论、有力矩理论及圆平板力学分析模型应了解其推导基本原理；应掌握容器中哪些部位应用了无力矩理论，哪些部位应用了有力矩理论；掌握第一及第二曲率半径的定义，能知道各类容器的第一及第二曲率半径；应掌握圆筒形容器、球行容器的薄膜应力表达式。

压力容器设计基础讲义

压⼒容器设计基础讲义压⼒容器设计基础讲义第⼀部分、压⼒容器设计基础知识第⼀章压⼒容器失效模式压⼒容器在载荷作⽤下丧失了正常的⼯作能⼒称为失效。

压⼒容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。

压⼒容器失效常以三种形式表现出来：强度、刚度、稳定性。

压⼒容器建造标准中主要考虑的失效模式：1）短期失效模式：（1）脆性断裂（2）韧性断裂（3）超量变形引起的接头泄漏（4）超量局部应变引起的裂纹形成或韧性剪切（5）弹性、塑性或弹塑性失稳2）长期失效模式：（1）蠕变断裂（2）蠕变超量变形（3）蠕变失稳（4）冲蚀、腐蚀（5）环境助长开裂，如：应⼒腐蚀开裂3）循环失效（1）扩展性塑性变形（2）交替塑性（3）弹性应变疲劳或弹-塑性应变疲劳（4）环境助长疲劳，如：腐蚀疲劳第⼆章 GB150适⽤范围（1）适⽤的设计压⼒①对于钢制容器不⼤于35MPa；②其它⾦属材料制容器的设计压⼒适⽤范围按相应引⽤标准确定。

（2）适⽤的设计温度范围①设计温度范围：－269℃～900℃。

②钢制容器不得超过按GB 150.2 中列⼊材料的允许使⽤温度范围。

③其他⾦属材料制容器按本部分相应引⽤标准中列⼊的材料允许使⽤温度确定。

（3）下列各类容器不在标准的适⽤范围内：①设计压⼒低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；②《移动式压⼒容器安全监察规程》管辖的容器；③旋转或往复运动机械设备中⾃成整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；④核能装置中存在中⼦辐射损伤失效风险的容器；⑤直接⽕焰加热的容器；⑥内直径（对⾮圆形截⾯，指截⾯内边界的最⼤⼏何尺⼨，如：矩形为对⾓线，椭圆为长轴）⼩于150mm的容器；⑦搪玻璃容器和制冷空调⾏业中另有国家标准或⾏业标准的容器。

（4）对不能按 GB 150.3确定结构尺⼨的容器或受压元件，允许采⽤以下⽅法进⾏设计:①按照附录C的规定，进⾏验证性实验分析（如实验应⼒分析、验证性液压试验）。

厚壁容器

当介质有腐蚀时，内筒可选用耐蚀钢板，而层板则用普通碳钢材料，降低成本；
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。
11
5.2
厚壁容器的筒体结构型式
二、多层圆筒结构
2、多层热套式圆筒（图5-7）
特点：与多层包扎式圆筒相比，不仅具有前者大多数优点，而且还避免了工序多、生产周期长的缺点；
热套容器大多采用25～80mm的中厚钢板作圆筒，故抗脆性能又比单层筒体好；
各层圆筒贴合紧密，不存在间隙，除了可以改善筒体操作时的应力状态外，对用筒壁作传热的容器也十分有利；热套式筒体的各层圆筒纵焊缝能进行100%探伤，因此，纵向焊缝质量易于证；由于热套式结构只能热套短圆筒，故筒体节连接较多，深环焊缝存在缺陷的可能性增大，增加了环焊缝焊接和探伤检测的工作量；热套式结构需要大型设备加工坡口和进行整体热处理的加热炉。常用范围：设计压力10～70MPa，设计温度-45～538°C，内直径600～ 4000mm，壁厚50～500mm，筒体长度2.4～38m。
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—— 排气、报警。
23
图5-7 多层热套式厚壁圆筒
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，将外层筒节加热到计算的温度进行套合，冷却收缩后得到紧密贴合的厚壁筒节。
24
图5-9 5-10、5-11 多层绕板式筒体及卷制示意图
12
5.2
厚壁容器的筒体结构型式
二、多层圆筒结构 3、多层绕板式圆筒（图5-9、5-10、5-11）多层错开和多层绕板式都是在多层包扎式圆筒基础上发展起来的。主要目的是为了克服多层包扎结构中焊缝多，生产周期长的缺点。与多层包扎式圆筒相比，具有纵向焊缝少，机械化程度高，绕制快，材料利用率高（达到90%以上）、操作简便等优点；由于该结构的筒节长度与钢板宽度相等，因此，筒节和封头均需要用深环焊缝进行连接，增加了焊接和检验的工作量；钢板厚度误差累计会使圆筒圆度增大；绕板不容易绕紧，层间存在间隙。 4、多层绕带式圆筒（图5-12、5-13）特点：兼有绕带式和多层包扎式筒体的优点，可用轧制容易的扁平钢带代替轧制困难的型槽钢带，钢带只需冷绕；与厚板卷焊圆筒相比，它能够提高工效一倍，降低焊接和热处理能耗80%，减少钢材消耗20%，降低制造成本约30%～50%；

第五章-超压泄放装置-安全阀(2)

全启式
封闭弹簧式
带扳手不封闭带控制机构
安全阀型号的计算
表3 密封面或衬里材料代号（4）
代号 T X N F B 阀座密封面或衬里材料合金钢渗氮钢硬质合金衬胶搪瓷代号 H D Y J C 阀座密封面或衬里材料铜合金橡胶尼龙塑料氟塑料锡基轴承合金（巴氏合金)
注：由阀体直接加工的阀座密封面材料用“W” 表示；当阀座和阀瓣密封面材料不同时，用低硬度材料阀体材料代号用汉语拼音字母表示。如表4所列。
外螺纹安全阀
手轮式安全阀
AHN42F-P25型平衡式安全回流阀
AQ-20型空压机安全阀
JA22H-2.5 型静重式安全阀
国外部分安全阀产品
系列：174A - 740 ASME（美国机械工程师协会）水减压安全阀适用于热水加热锅炉压力保护
美国全自动降温压安全阀
计算题
有一只安全阀，其规格型号为A48y-20C, DY40, 额定泄放系数k=0.8,若用压缩空气做试验（常温），试问该阀的额定泄放量是多大？阀座准径D=25mm。已知： R=1.4（空气的绝热系数） C=356（气体特性系数） M=28.96kg/kmol（气体分子量） z=1.0(气体压缩系数)
A44Y-16C型全封闭带板手全启式安全阀
微启式安全阀
微启式安全阀
A21H-16C/25/40 型微启式安全阀
A61Y-P型微启式安全阀
封闭微启系列安全阀
焊接微启式安全阀
微启式安全阀
带扳手双联微启系列安全阀敞开微启系列安全阀
高压封闭微启系列安全阀
带扳手封闭全启系列安全阀
其它形式安全阀
安全阀的工作特性

高压容器安全使用管理制度（3篇）

高压容器安全使用管理制度高压容器是指内部设计压力大于0.1 MPa（0.1 MPa≤P<10 MPa）的容器，也包括设计压力为大于 10 MPa 的压力容器。

高压容器具有高压、高能、高危等特点，其安全使用管理制度的制定非常重要。

下面是一份关于高压容器安全使用管理制度的范本，供参考。

第一章总则第一条根据国家有关标准和法律法规，制定本制度，以确保高压容器的安全使用，防止事故的发生，保护人民生命财产安全。

第二条本制度适用于本单位内部所有高压容器的安全使用管理，包括高压容器的选型、安装、使用、维修、检验和报废等环节。

第三条本单位应建立高压容器的档案管理制度，并定期组织对高压容器进行检查、维修和试验，确保其安全可靠性。

第四条本单位应定期开展高压容器的安全教育和培训，提高员工的安全意识和技能，减少事故的发生。

第五条凡违反本制度规定，造成安全事故的，将依法追究责任。

第二章高压容器的选型第六条高压容器的选型应参照相关国家标准，并考虑容器的使用环境、工艺特点和安全性能等因素，确保选用合适的高压容器。

第七条高压容器的选型应满足以下条件：（一）容器的设计压力应大于实际工艺中的最大压力；（二）容器的材质应符合相应的国家标准，并经过检验和试验；（三）容器的结构应稳固，密封性能良好；（四）容器应具备良好的防爆性能和应急处理能力。

第三章高压容器的安装第八条高压容器的安装应由具备相关资质的专业单位进行，确保安装质量和安全性。

第九条高压容器的安装过程中，应注意以下事项：（一）安装地点应满足容器的要求，具备良好的通风和排污条件；（二）容器的支撑结构和固定设备应牢固可靠，防止倾斜和下降；（三）安装过程中应注意防止容器因碰撞或其他意外因素而受损；（四）安装完成后应进行试压和漏气检查，确保容器无泄漏。

第四章高压容器的使用第十条高压容器的使用人员必须经过相关培训并持有相应的操作证书，方可进行操作。

第十一条高压容器的使用过程中，应遵守以下规定：（一）严禁超压使用容器，避免过载工作；（二）严禁擅自对容器进行改装或拆卸维修；（三）定期对容器进行巡视，发现异常情况及时处理；（四）使用过程中应加强通风，及时清理容器周围的杂物和积尘。

高压设计规范

高压设计规范.txt如果背叛是一种勇气，那么接受背叛则需要更大的勇气。

爱情是块砖，婚姻是座山。

砖不在多，有一块就灵；山不在高，守一生就行。

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3～110KV 高压配电装置设计规范 GB50060-92主编部门：中华人民共和国能源部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1993 年 5 月 1 日关于发布国家标准《3～110KV 高压配电装置设计规范》的通知建标〔1992〕652 号根据国家计委计综〔1986〕2630 号文的要求，由能源部会同有关部门共同修订的《3～110KV 高压配电装置设计规范》，已经有关部门会审。

现批准《3～110KV 高压配电装置设计规范》GB50060-92 为强制性国家标准，自 1993 年 5 月 1 日起施行。

原《工业与民用 35 千伏高压配电装置设计规范》GBJ6-93 同时废止。

本规范由能源部负责管理，其具体解释等工作由能源部西北电力设计院负责。

出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。

中华人民共和国建设部1992 年 9 月 25 日修订说明本规范是根据国家计委计综〔1986〕2630 号文的要求，由能源部西北电力设计院会同有关单位共同编制而成的。

在修订过程中，规范组进行了广泛的调查研究，认真总结了原规范执行以来的经验，吸取了部分科研成果，广泛征求了全国有关单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。

本规范共分六章和三个附录。

这次修订的主要内容有：总则，一般规定，环境条件，导体电器，安全净距，配电装置型式选择，通道及围栏，防火与蓄油设施，配电装置对建筑物及构筑物的要求。

本规范执行过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料寄送西安市西北电力设计院（邮政编码：710032），并抄送我部电力规划设计总院，以便今后修订时参考。

能源部1991 年 6 月第一章总则第 1.0.1 条为使高压配电装置（简称配电装置）的设计，执行我国的技术经济政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便，制定本规范。

《安全生产技术基础》 2021年考点汇总第五章

第一节特种设备的基本概念考点99：特种设备的分类【星级】★★★★★（必考考点）【点评】本考点主要以归类的形式或概念的形式进行考查特种设备是指对人身和财产安全有较大危险性的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用机动车辆。

1.承压类特种设备压力管道：工作压力≥0.1MPa，介质为气体、液化气体、蒸汽或可燃、易爆、有毒、有蚀性、最高工作温度≥标准沸点的液体，且公称直径≥50mm的管道；2.机电类特种设备（1）起重机械：额定起重量≥0.5t的升降机；额定起重量≥3t，且提升高度≥2m的起重机；层数≥2层的机械式停车设备；（2）大型游乐设施：最大运行线速度≥2m/s的载人大型游乐设施；运行高度距地面≥2m的载人大型游乐设施；第二节锅炉安全技术考点100：锅炉事故及预防【星级】★★★★★（必考考点）【点评】本考点主要以归类的形式或辨析的形式进行考查1.锅炉缺水事故（1）缺水时水位表内看不到水位，表内发白发亮；（2）过热蒸汽温度升高，给水流量不正常小于蒸汽流量；（3）锅炉叫水操作①打开水位表的放水旋塞冲洗汽连管和水连管；②关闭水位表汽连管旋塞和放水旋塞；（4）适用范围：相对容水量较大的小型锅炉，对于相对容水量小的电站锅炉或其他锅炉，最高火界在水连管以上的锅壳锅炉，一旦发现缺水，应立即停炉。

2.汽水共腾（重点掌握）（1）汽水共腾的后果：过热蒸汽温度急剧下降，蒸汽管道内发生水冲击；（2）形成汽水共腾的原因①锅水品质太差，其悬浮物或含盐量太高，碱度过高；②负荷增加和压力降低过快；（3）汽水共腾的处理①减弱燃烧力度，降低负荷，关小主汽阀；②加强蒸汽管道和过热器的疏水；③全开连续排污阀，并打开定期排污阀放水；④同时上水，以改善锅水品质；3.水击事故（1）易发生水击的部位：给水管道、省煤器、过热器、锅筒；（2）水击事故的处理①阀门启闭不应过于频繁，开闭速度要缓慢；②可控制出口水温低于同压力下的饱和温度40℃；③暖管之前应彻底疏水；④上锅筒进水时速度应缓慢，下锅筒进汽速度应缓慢；考点101：锅炉正常运行中的监督调节【星级】★★★（备选考点）【点评】本考点主要以辨析的形式进行考查1.锅炉水位的监督调节①锅炉水位应在正常水位线上下50mm内波动；②低负荷运行时，水位应稍高于正常水位；高负荷运行时，水位应稍低于正常水位；2.锅炉气压的监督调节（1）当负荷小于蒸发量，气压就上升，当负荷大于蒸发量，气压就下降；（2）调节锅炉气压就是调节其蒸发量，蒸发量调节通过燃烧调节和给水调节来实现。

高压电工培训第五章高压电气设备

6．关合电流（iNcl）
保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损
（5）六氟化硫断路器。额定电流和开断电流都可以做得很大；开断性能好，适合于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，故断口电
压可做得较高；断口开距小。
第二十九页，共一百零五页。
六、高压断路器的运行维护特点
3 . 运行维护特点（1）多油断路器。运行维护简单；噪声低；检修周期
短；需配备一套油处理装置。
第三十二页，共一百零五页。
七、高压断路器的技术参数
3. 额定电流（ＩN）额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超过允许值。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。 4．额定开断电流（ＩN br）额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。
（2）少油断路器。运行经验丰富，易于维护；噪声低；油质容易劣
化；需配备一套油处理装置。
（3）压缩空气断路器。维修周期长；噪声较大；无火灾危险；需要
一套压缩空气装置作为气源；运行费用大。
（4）真空断路器。运行维护简单，灭弧室不需要检修；噪声低；运行费用低；无火灾和爆炸危险。
（5）六氟化硫断路器。维护工作量小；噪声低；检修周期长；运行稳定，安全可靠，寿命长；可频繁操作。
高压电工培训第五章高压电气设备
第一页，共一百零五页。
第一节、高压隔离开关
第二页，共一百零五页。
一、高压隔离开关外观图

第5章高压容器

第五章
高压容器
第5章高压容器
5.1 高压容器的总体结构与选材要求
5.1.1 高压容器的总体结构及特点高压容器是由圆筒体、筒体端部、平盖或半球形封头、密封元件以及一些附
件组成。总体结构如图5-1所示。
第5章高压容器
5.1 高压容器的总体结构与选材要求
5.1.1 高压容器的总体结构及特点
① 高压容器的形状多为轴对称
第5章高压容器
5.2 高压容器筒体的主要结构形式
5.2.1 单层整体式
（1）
整体锻造式圆筒
整体锻造式是高压容器制造中最早采用的一种结构形式，其制造方法是：先铸钢锭，切去钢锭两头品质不良的部分，将钢锭锻造成圆柱形，再加热，用心轴锻造内壁，使内壁大致达到需要尺寸，退火消除内应力并降低硬度，然后内外壁进行切削加工，使其成形。如图5-3所示
5.4 高压容器的密封结构
5.4.1 高压容器的密封原理及类型
（2）
高压容器密封结构的类型
1
强制式密封
2自Biblioteka 式密封3半自紧式密封
第5章高压容器
5.4 高压容器的密封结构
5.4.2 高压容器常用的密封结构 5.4.2.1 强制式密封结构
（1）
平垫密封
只适用于温度不高的中小型高压容器。
第5章高压容器
5.4 高压容器的密封结构
5.4.2 高压容器常用的密封结构 5.4.2.1 强制式密封结构
（2）
卡扎里密封
卡扎里密封有三种形式：外螺纹卡扎里密封，内螺纹卡扎里密封，改良卡扎里密封，如图5-22所示。
第5章高压容器
5.4 高压容器的密封结构
5.4.2 高压容器常用的密封结构 5.4.2.2 自闭式密封结构

压力容器高压容器设计

• 4、薄壁容器和厚壁容器的主要区别是什么？
• 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？

化工机械第五章压力容器

2
即锥形壳体上环向应力是径向应力的两倍。由应力计算公式可知，应力与α角成正比，α角增大，应力也随着增加。两向应力随着r的增加而增加。在锥壳开口处，两向应力有最大值，在锥顶端r=0处，两向应力为零。
第二十三页，编辑于星期六：十八点二十五分。
第五章
压力容器
5.2.5边缘应力的概念
由应力分析及推导可知，当薄壁壳体的几何形状发生突变，或载荷分布发生突变；或壳体厚度发生突变，材料发生突变等，都会在突变处产生附加的局部应力，我们称为边缘应力。这种局部应力有时会是薄膜应力的数倍，甚至会导致容器失效，设计中应予以重视。
椭球形壳体上任一点的两向薄膜应力为：
P
2 b
a4 x2(a2 b2)
（5-4）
P
2 b
a
4
x2
(a2
b2
)[2
a
4
x
a4 2 (a2
b2
)
]
第二十一页，编辑于星期六：十八点二十五分。
第五章
压力容器
由式（5-4）可知，椭球封头上的应力是随x的变化而变化的。对于标准椭圆形封（a/b=2），封头顶点处的（x=0），两向应力有最大拉应力值，在封头边缘处（x=a），径向应力为顶点处的1/2，环向应力为负应力，且其值与顶点处值相等。
在工艺尺寸确定之后，为了满足安全和使用要求，还要确定强度尺寸，零部件在机械设计时，应满足以下要求：
<1>强度———有足够的抵抗外力破坏的能力。
<2>刚度———有足够的抵抗外力变形的能力，以防止变形过大。
<3>稳定性——有保持自身形状的能力，以防压瘪或
皱折。
第十二页，编辑于星期六：十八点二十五分。

第五章-压力容器的超压泄放装置(1)概述

第五章压力容器的安全泄压装置
(1)半球形封头的卧式容器 A r=πDo L （ m2） (2)椭圆形封头的卧式容器 A r= πDo (L+0.3Do) （m2） (3)立式容器 A r=πDo L’ （m2 ） (4)球形容器 Ar=πD02 /2 （m2）或从地面起到7.5m高度以下所包括的外表面积,取两者中较大的值。式中 Do－容器外径, m; L－容器总长, m; L ’－容器内最高液位, m。
第五章压力容器的安全泄压装置
可能产生超压的情况：
（1）自身不产生压力的容器
① 输入气量 >输出气量，压力上升→超压； ② 管道被异物堵塞（包括腐蚀产物），压力上升； ③ 阀门操作失误（出口阀关闭），压力上升。（2）较高压力系统的介质经减压阀进入较低压力系统
的容器，因减压阀失灵而形成超压。
换热中的管子渗漏使高压侧介质流入低压壳层等
第五章压力容器的安全泄压装置
第五章压力容器的安全泄压装置
第五章压力容器的安全泄压装置
第五章压力容器的安全泄压装置
1、液化气体容器的安全泄放量用以贮存或处理液化气体的压力容器，当环境温度升高时，器内的液化气体受热蒸发，体积迅速增大，从而造成压力容器超压，危及容器的安全。因此，应该按它在可能遇到的最不利的情况下的蒸发量来确定安全泄放量。对于介质为易燃液化气体，或装设在有可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气体的压力容器，其安全泄放量要按容器周围发生火灾时的蒸发量来考虑。
第五章压力容器的安全泄压装置第一节安全泄压装臵与安全泄放量
一、超压泄放装臵
1、超压泄放装臵的作用
压力容器通常在正常的工作压力下是可以安
全运行的。但由于某些物化过程或化学反应过程

四大强度理论

四大强度理论1、最大拉应力理论（第一强度理论）：这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应力状态，只要构件内一点处的最大拉应力σ1达到单向应力状态下的极限应力σb，材料就要发生脆性断裂。

于是危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏的条件是：σ1=σb。

σb/s=[σ]所以按第一强度理论建立的强度条件为：σ1≤[σ]。

2、最大伸长线应变理论（第二强度理论）：这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，无论什么应力状态，只要最大伸长线应变ε1达到单向应力状态下的极限值εu，材料就要发生脆性断裂破坏。

εu=σb/E；ε1=σb/E。

由广义虎克定律得：ε1=[σ1-u(σ2+σ3)]/E所以σ1-u(σ2+σ3)=σb。

按第二强度理论建立的强度条件为：σ1-u(σ2+σ3)≤[σ]。

3、最大切应力理论（第三强度理论）：这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，无论什么应力状态，只要最大切应力τmax达到单向应力状态下的极限切应力τ0，材料就要发生屈服破坏。

τmax=τ0。

依轴向拉伸斜截面上的应力公式可知τ0=σs/2（σs——横截面上的正应力）由公式得：τmax=τ1s=（σ1-σ3）/2。

所以破坏条件改写为σ1-σ3=σs。

按第三强度理论的强度条件为：σ1-σ3≤[σ]。

4、形状改变比能理论（第四强度理论）：这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素，无论什么应力状态，只要构件内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值，材料就要发生屈服破坏。

发生塑性破坏的条件为：所以按第四强度理论的强度条件为：sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]压力容器设计应力强度(Stress intensity) ：某处的应力若系三向或二向应力时,其组合应力基于第三强度理论的当量强度.规定为给定点处最大剪应力的两倍,即给定点处最大主应力与最小主应力的代数值(拉应力为正值,压应力为负值)之差？？容器的应力分类一次应力P(Primary stress)一次应力P也称基本应力,是为平衡压力和其他机械载荷所必需的法向应力或剪应力,可由与外载荷的平衡关系求得,由此一次应力必然直接随外载荷的增加而增加.对于理想塑性材料,载荷达到极限状态时即使载荷不再增加,仍会产生不可限制的塑性流动,直至破坏.这就是一次应力的"非自限性"特征.二次应力Q (Secondary stress)二次应力Q是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的法向应力或切应力,基本特征是具有自限性.筒体与端盖的连接部位存在"相邻部件"的约束,厚壁容器内外壁存在温差时就形成"自身约束".二次应力不是由外载荷直接产生的,不是为平衡外载荷所必需的,而是在受载时在变形协调中产生的.当约束部位发生局部的屈服和小量的塑性流动使变形得到协调,产生这种应力的原因(变形差)便得到满足与缓和.亦即应力和变形也受到结构自身的抑制而不发展,这就是自限性.峰值应力F (Peak stress峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量.峰值应力最主要的特点是高度的局部性,因而不引起任何明显的变形.其有害性仅是可能引起疲劳裂纹或脆性断裂.局部结构不连续是指几何形状或材料在很小区域内的不连续,只在很小范围内引起应力和应变增大,即应力集中,但对结构总体应力分布和变形没有重大影响.压力容器设计复习潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院基本概念(下)第四章外压容器设计压力容器设计复习(1) 了解外压容器失稳破坏特点,掌握弹性失稳,非弹性失稳,临界压力,圆筒计算长度,临界长度等概念及外压容器稳定性条件.(2) 掌握典型受载条件下(侧向均布外压,侧向与轴向同时受均布外压,仅轴向受压)圆筒临界压力(或应力)计算公式及其用作设计时相应稳定性系数m的取值.(3) 理解外压圆筒图算法原理,正确选择设计参数,并熟练运用图算法对外压圆筒和封头进行稳定性设计.(4) 掌握外压圆筒加强圈设计计算方法,了解加强圈结构和制造要求.4.1 基本要求第四章外压容器设计(1) 外压容器处于压缩应力状态,可能出现的两种失效形式是压缩屈服破坏和失稳破坏(即壳体在压应力下的突然皱折变形),失稳破坏是外压薄壁容器的主要失效形式.容器失稳时器壁中的压应力低于材料比例极限pt,则称为弹性失稳,反之为非弹性失稳,因容器用钢pt与yt相近,故可近似认为Lcr则约束件作用对筒体pcr无影响,称为长圆筒,失稳皱折波数n=2. 如L≤Lcr则约束件作用对筒体pcr有影响,称为短圆筒,失稳皱折波数n>2.一圆筒上有多个刚性约束件(如封头,法兰,加强圈,夹套封闭件等)即为多段圆筒,其中凸形封头所在圆筒段的计算长度L应包括封头直边段及1/3的封头深度.4.2 内容提要第四章外压容器设计(4) 外压容器稳定性设计目的是防止发生失稳破坏,条件是设计外压力p不得高于稳定性计算确定的许用外压[p],即满足稳定性条件p≤[p]=pcr/m;其中,设计外压力p定义与内压时定义相同,具体取值方法可查表.许用外压[p]由临界压力除以相应稳定性系数m确定;稳定性系数m是考虑公式准确性和制造所能控制的容器形状偏差等因素后所取的安全系数. 稳定性设计的核心问题是计算pcr并确定相应的m,即可计算作用外压[p].4.2 内容提要第四章外压容器设计(5) 圆筒临界压力pcr(或应力cr)计算( =0.3)①受侧向均布外压的圆筒:其pcr为可得圆筒临界长度为:失稳皱折波数n可近似计算4.2 内容提要第四章外压容器设计(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)4.2 内容提要第四章外压容器设计②侧向和轴向同时受均布外压时,因轴向外压对圆筒稳定性影响不大,失稳变形及临界压力与情况①相近,故工程上仍按受侧向均布外压情况计算.③轴向受压圆筒:因产生均匀轴向压应力的轴向外载可有多种形式,故以轴向临界应力来表征临界载荷.线弹性条件下的经验式为:④非弹性失稳圆筒临界压力或应力可采用相应弹性失稳公式并以切线模量代替弹性模式量E作近似计算.(4-6)(6) 外压圆筒设计(包括侧向均布外压或侧向与轴向同时受均布外压)①稳定性系数m:目前制造技术水平下GB150规定外压圆筒m=3,相应要求圆筒直径偏差e=Dmax-Dmin不得大于规定值.②解析法设计:一般p,m,E,L,Di可一次性给定或计算,所以设计过程核心是根据假定的tn计算pcr(或[p]),直到满足稳定性条件p≤[p]=pcr/m 式.但解析法选用公式时要先假设长圆筒或短圆筒,弹性或非弹性失稳,并由结果对假设进行校核,所以应用不方便,尤其不便于解非弹性问题,因此工程设计一般用图算法.4.2 内容提要第四章外压容器设计4.2 内容提要第四章外压容器设计③图算法原理:因为周向临界应力所以将长,短圆筒Pcr统一写成长圆筒短圆筒于是根据许用外压可得(4-7)解析法求[p]核心是计算上式右边项,而图算法则将该项计算分成两步:第一步先计算应变cr,因cr与E无关,且仅需D0/te,L/D0两个独立变量,故将其作图以便由从D0/te,L/D0直接查取cr.该图称为外压圆筒几何参数计算图,图中cr用A表示,长短圆筒,弹性或非弹性失稳均适用.4.2 内容提要第四章外压容器设计第二步再由cr计算2/3E cr,将应力一应变曲线纵坐标乘以2/3便可作出cr计算2/3E cr之关系曲线图,称为壁厚计算图.4.2 内容提要第四章外压容器设计横坐标:A= cr,纵坐标:2/3E cr=[P]D0/te用B表示,由A查B即得[p].因塑性范围使用了Et,故对非弹性失稳亦适用.④图算法设计步骤:确定p,T,L,Di,C及材料→假定tn计算te,D0,D0/te,L/D0 →由L/D0 , D0/te查几何参数计算图得A →(根据材料及温度T)由A查壁厚计算图得B或对弹性失稳B=2/3AE →计算[p]=B/(D0/te) →校核p≤[p]是否满足,若满足且接近则tn合理,反之重设tn 再次计算,直至满足稳定性条件.4.2 内容提要第四章外压容器设计(7) D0/te10%,可能发生塑性失稳或屈服,应同时考虑稳定性和强度校核.此时许用外压[p]为: 其中,B的计算与上相同,但当D0/te60 按平板设计;α≤60 看成当量圆筒,按外压圆筒方法设计.4.2 内容提要第四章外压容器设计(11) 外压容器按内压容器进行耐压试验,液压试验压力的确定见下表.4.2 内容提要第四章外压容器设计第五章高压容器设计压力容器设计复习5.1 厚壁圆筒的应力5.2 高压容器的设计本章主要研究厚壁圆筒在内外压力和温差载荷作用下的应力和变形等方面的概念和理论,及其计算方法.目的是解决高压容器的结构和强度设计问题.第五章高压容器设计(1) 理解厚壁圆筒应力,变形的特点.(2) 了解拉美公式的推导过程,熟悉厚壁圆筒内外压力作用下应力和位移的计算,掌握应力的基本特征.(3) 掌握厚壁圆筒温差应力的分布规律,正确判断在与压力产生的弹性应力组合时危险点的位置.(4) 了解组合厚壁圆筒提高筒体承载能力的原理及应力计算的方法.(5) 理解厚壁圆筒弹性应力的概念及自增强计算的基本原理5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 基本要求第五章高压容器设计(1) 工程上通常将外径与内径之比Do/Di>1.2的高压圆筒形容器或管道等统称为"厚壁圆筒".在许多应用场合,圆筒为等壁厚,并承受均匀的内压pi,外压po和沿径向分布不均的温度变化T(从均匀基准温度起计),且T通常仅为径向坐标r之函数.在这样条件下,圆筒的变形对称于圆筒轴.此外,在离开圆筒与端盖连接处足够远时,变形与轴向坐标z亦无关.由于只考虑轴对称载荷和轴对称约束,因此其位移,应力,应变均仅为r之函数(轴对称).5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计(2)厚壁圆筒与薄壁圆筒的根本差别在于必须考虑径向应力r,且这一应力在其数量上足以与周向应力,轴向应力z相较量;此外,厚壁圆筒没有薄壁圆筒中关于沿全壁厚是常数的基本假定,即厚壁圆筒中的应力是三向的,其分布也非全均匀性,因此也是静不定性的,要从几何,物理和静力等三方面进行综合分析.5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计(3)对于具有端盖的厚壁圆筒(下称闭式圆筒),承受内外压作用时的三个主应力分别为式中: .对于开式圆筒,下表示出仅受内压或外压作用时厚壁闭式圆筒内外壁面处的应力及开式圆筒之径向位移. (5-1)5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计4 在稳定温度变化和轴对称条件下,单层厚壁圆筒中的温差应力为:式中α为材料的线膨胀系数;△t=ti-to;ti内壁面温度,to外壁面温度,C.5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计筒体外壁面筒体内壁面应力表5-2 单层厚壁圆筒内外壁面处的温差应力多层圆筒温差应力内外壁面上的近似值为0t≈ it=2.0△t在内压内加热情况下,当△t≤1.1p或保温良好,△t极小或高温作业已达到发生蠕变变形可不予考虑温差应力.(5) 当内压与温差同时存在时,呈线弹性厚壁圆筒中的综合应力可由上述3,4的结果叠加,其内外壁面处的综合应力如下表所示.5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计厚壁圆筒内压下的应力分布单层厚壁圆筒的温差应力分布5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计就周向应力而言,当内压内加热时,最大应力在外壁处,外加热时最大应力在内壁处;当外压内加热时,最大应力在内壁处,外加热时最大应力在外壁外.厚壁筒内的综合应力(6) 厚壁圆筒可以靠在最大应力区域产生与工作应力符号相反的残余应力分布——"预应力法"来提高承载能力:一是由两个或更多个开口圆筒靠过盈配合而组成一个组合圆筒,因过盈量在圆筒的接触表面之间产生装配压力,由这种压力在圆筒上产生了残余应力;另一种是对单个圆筒在一开始承受很高内压使圆筒发生非弹性变形,卸去高压后在圆筒中留下了有利的残余应力分布——"自增强技术".前者应力分析的关键在于确定适当的过盈量,以及过盈量与筒体之间套合压力的关系;后者要合理确定自增强压力以及残余应力的计算.5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计5.1 厚壁圆筒的应力5.1.2 内容提要第五章高压容器设计第五章高压容器设计压力容器设计复习5.1 厚壁圆筒的应力5.2 高压容器的设计(1) 理解高压圆筒三种设计准则的基本观点及相应的最大承载能力.(2) 掌握单层和多层圆筒壁厚的工程设计方法.(3) 了解几种高压容器密封结构的原理与特点,学会对金属平垫和双锥垫的密封计算和被联接件的强度核算.5.2 高压容器的设计5.2.1 基本要求第五章高压容器设计(1) 高压容器一般处在高压高温和化学性介质条件下工作,作为工程设计的核心问题首先是形成强度必需的厚壁,其次是密封所需的结构,因此高压容器的设计以结构型式的多样性,制造要求的严格性,密封结构的复杂性而有别于中低压容器.(2) 高压圆筒按其丧失功能的可能方式或形式建立了三种设计准则,即弹性失效,塑性失效和爆破失效设计准则,它们的基本概念及最大承载能力(计算压力)的比较如表5-5所示.5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计(3) 工程上,当设计压力小于35MPa或K≤1.2时,高压圆筒的计算壁厚仍按照弹性夫效设计准则中的中径公式计算,即当器壁在操作压力和温差同时作用下,应作如下当量组合应力校核①内压内加热筒体:②内压外加热筒体:5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计对于多层组合圆筒,在不计筒体预应力下,除热应力计算以及材料[σ]t取法不同外,其余跟单层圆筒计算相同.(4) 高压容器密封按其工作原理分为强制式密封与自紧式密封两大类.强制密封完全依靠紧固件的预紧力压紧密元件使之密封;自紧密封主要依靠工作内压压紧密封元件实现工作密封.前者结构简单,连接件(如主螺栓)尺寸大,压力温度波动时密封性差;后者结构较复杂,但密封可靠.表5-6比较了分别为其代表的金属平垫和双锥环垫密封的结构牲及密封载荷的计算方法.5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计(5) 高压容器的主要零部件包括筒体端部或端部法兰,端盖或底盖,及连接件(如主螺栓)等.设计计算的任务是分析受载情况建立简化的力学模型,确定初步尺寸和危险截面的应力计算公式,进行应力强度校核,反复对尺寸进行修正,直到满足强度要求为止.学习时应注意力学模型如何从实际中抽象出来,怎样进行简化与假定,以及由此建立的计算公式应用时的条件限制,这也是对任何承压部件解题的基本方法之一.5.2 高压容器的设计5.2.2 内容提要第五章高压容器设计压力容器设计复习第六章压力容器设计技术进展6.1 近代压力容器设计技术进展6.2 压力容器的分析设计(1) 了解压力容器的失效模式(2) 了解压力容器设计准则的发展(3) 了解压力容器设计规范的主要进展(4) 了解近代压力设计方法的应用第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.1 基本要求第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(1) 容器的韧性爆破过程一台受压容器,如果材料塑性韧性正常,设计正确,制造中未留下严重的缺陷,加压直至爆破的全过程一般属于韧性爆破过程.韧性爆破的全过程可以用图示容器液压爆破曲线OABCD来说明,加压的几个阶段如下:整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(1) 容器的韧性爆破过程①OA段:弹性变形阶段内压与容器变形量成正比,呈现出弹性行为.A点表示内壁应力开始屈服,或表示容器的局部区域出现屈服,容器的整体弹性行为到此终止.整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(1) 容器的韧性爆破过程②AB段:屈服变形阶段容器从局部屈服到整体屈服的阶段,以内壁屈服到外壁也进入屈服的阶段.B点表示容器已进入整体屈服状态.如果容器的钢材具有屈服平台,这阶段包含塑性变形越过屈服平台的阶段,这是一个包含复杂过程的阶段,不同的容器,不同的材料,这一阶段的形状与长短不同.整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(1) 容器的韧性爆破过程③BC段:变形强化阶段材料发生塑性变形强化,容器承载能力提高.但体积膨胀使壁厚减薄,承载能力下降.两者中强化影响大于减薄影响,强化提高承载能力的行为变成主要因素.强化的变化率逐渐降低,到C点时两种影响相等,达到总体"塑性失稳"状态,承载能力达到最大即将爆破.整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(1) 容器的韧性爆破过程④CD段:爆破阶段,减薄的影响大于强化的影响,容器的承载能力随着容器的大量膨胀而明显下降,壁厚迅速减薄,直至D点而爆裂.整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要整体屈服压力爆破压力(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段)(C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)脆性爆破过程韧性爆破过程(2) 容器的脆性爆破过程容器的脆性爆破过程如图中OA',(或OA")曲线.这种爆破指容器在加压过程中没有发生充分的塑性变形鼓胀,甚至未达到屈服的时候就发生爆破.爆破时容器尚在弹性变形阶段或少量屈服变形阶段.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式①过度变形容器的总体或局部发生过度变形,包括过量的弹性变形,过量的塑性变形,塑性失稳(增量垮坍),例如总体上大范围鼓胀,或局部鼓胀,应认为容器已失效,不能保障使用安全.过度变形说明容器在总体上或局部区域发生了塑性失效,处于十分危险的状态.例如法兰的设计稍薄,强度上尚可满足要求,但由于刚度不足产生永久变形,导致介质泄漏,这是由于塑性失效的过度变形而导致的失效.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式②韧性爆破容器发生了塑性大变形的破裂失效,相当于图中曲线BCD阶段情况下的破裂,这属于超载下的爆破,一种可能是超压,另一种可能是本身大面积的壁厚较薄.这是一种经过塑性大变形的塑性失效之后再发展为爆破的失效,亦称为"塑性失稳"(Plastic collapse),爆破后易引起灾难性的后果.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式③脆性爆破这是一种没有经过充分塑性大变形的容器破裂失效.材料的脆性和严重的超标缺陷均会导致这种破裂,或者两种原因兼有.脆性爆破时容器可能裂成碎片飞出,也可能仅沿纵向裂开一条缝;材料愈脆,特别是总体上愈脆则愈易形成碎片.如果仅是焊缝或热影响较脆,则易裂开一条缝.形成碎片的脆性爆破特别容易引起灾难性后果.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式④疲劳失效交变载荷容易使容器的应力集中部位材料发生疲劳损伤,萌生疲劳裂纹并扩展导致疲劳失效.疲劳失效包括材料的疲劳损伤(形成宏观裂纹)并疲劳扩展和结构的疲劳断裂等情况.容器疲劳断裂的最终失效方式一种是发生泄漏,称为"未爆先漏"(LBB, Leak Before Break),另一种是爆破,可称为"未漏先爆".爆裂的方式取决于结构的厚度,材料的韧性,并与缺陷的大小有关.疲劳裂纹的断口上一般会留下肉眼可见的贝壳状的疲劳条纹.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式⑤蠕变失效容器长期在高温下运行和受载,金属材料随时间不断发生蠕变损伤,逐步出现明显的鼓胀与减薄,破裂而成事故.即使载荷恒定和应力低于屈服点也会发生蠕变失效,不同材料在高温下的蠕变行为有所不同.材料高温下的蠕变损伤是晶界的弱化和在应力作用下的沿晶界的滑移,晶界上形成蠕变空洞.时间愈长空洞则愈多愈大,宏观上出现蠕变变形.当空洞连成片并扩展时即形成蠕变裂纹,最终发生蠕变断裂的事故.材料经受蠕变损伤后在性能上表现出强度下降和韧性降低,即蠕变脆化.蠕变失效的宏观表现是过度变形(蠕胀),最终是由蠕变裂纹扩展而断裂(爆破或泄漏).第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式⑥腐蚀失效这是与环境介质有关的失效形式.化工容器接触的腐蚀性介质十分复杂,腐蚀机理属于两大类:化学腐蚀与电化学腐蚀.区别在于形成腐蚀化合物过程中是否在原子间有电荷的转移.就腐蚀失效的形态可分为如下几种典型情况:①全面腐蚀(亦称均匀腐蚀);②局部腐蚀;③集中腐蚀(即点腐蚀);④晶间腐蚀;⑤应力腐蚀;⑥缝隙腐蚀;⑦氢腐蚀;⑧选择性腐蚀.腐蚀发展到总体强度不足(由全面腐蚀,晶间腐蚀或氢腐蚀引起)或局部强度不足时,可认为已腐蚀失效.腐蚀发展轻者造成泄漏,局部塑性失稳或总体塑性失稳,严重时可导致爆破.由应力腐蚀形成宏观裂纹,扩展后也会导致泄漏或低应力脆断.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式⑦失稳失效容器在外压(包括真空)的压应力作用下丧失稳定性而发生的皱折变形称为失稳失效.皱折可以是局部的也可以是总体的.高塔在过大的轴向压力(风载,地震载荷)作用下也会皱折而引起倒塌.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(2) 容器的失效模式⑧泄漏失效容器及管道可拆密封部位的密封系统中每一个零部件的失效都会引起泄漏失效.例如法兰的刚性不足导致法兰的过度变形而影响对垫片的压紧,紧固螺栓因设计不当或锈蚀而过度伸长也会导致泄漏,垫片的密封比压不足,垫片老化缺少反弹能力都会引起泄漏失效.系统中每一零部件均会导致泄漏失效,所以密封失效不是一个独立的失效模式,而是综合性的.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(3) 容器的交互失效模式①腐蚀疲劳在交变载荷和腐蚀介质交互作用下形成裂纹并扩展的交互失效.由于腐蚀介质的作用而引起抗疲劳性能的降低,在交变载荷作用下首先在表面有应力集中的地方发生疲劳损伤,在连续的腐蚀环境作用下发展为裂纹,最终发生泄漏或断裂.对应力腐蚀敏感与不敏感的材料都可能发生腐蚀疲劳,交变应力和腐蚀介质均加速了这一损伤过程的进程,使容器寿命大为降低.第六章压力容器设计技术进展6.1 压力容器设计进展6.1.2 内容提要(3) 容器的交互失效模式。