压力容器设计要点

《压力容器设计》重点、难点及解决方法

《压力容器设计》课程共分6章，其中第二、三、四和五章是本课程的重点。1、第二章中低压容器设计

重点主要包括：容器壳体的应力分析、内压薄壁容器的设计计算、螺栓法兰连接及密封设计三部分。

学习难点主要集中在容器壳体的应力分析和螺栓法兰连接及密封设计两节，其中容器壳体的应力分析部分是压力容器设计的基础。主要学习内容为无力矩理论、有力矩理论和圆平板中的应力计算。

学习这一部分内容，不但要深刻理解微元受力分析、掌握相关公式推导方法、熟悉公式中各符号的意义，关键要学习准确选择研究对象。

在课堂教学时为了较好地解决这些问题，让学生理解并掌握这些重点，我们主要采用：

a.制作大量的图片和flash动画，采用多媒体技术，增强直观性；

b.深入浅出，难点重点讲解，讲透；

c.增加例题讲解，由简入繁，从原理至应用，让学生能够全面理解掌握。

2、第三章应力容器的总体设计问题

重点主要包括：容器壳体开孔及补强设计、结构设计及局部应力计算、卧式容器设计三部分。

学习难点主要集中在容器壳体开孔及应力集中、局部应力计算和卧式容器筒体应力分析。

在学习这一部分内容的时候，不但要深刻理解开孔周边受力分析、圆柱筒体和球壳局部的受力分析及卧式容器壳体各部分的受力分析，掌握相关公式推导方法，关键要学习准确选择研究对象如何进行应力限制和结构设计。

在课堂教学时为了较好地解决这些问题，让学生理解并掌握这些重点，我们主要采用：

a.课堂教学与实验教学相结合，利用实验结果阐述壳体开孔周边应力、壳体基本应力和卧式容器各部分应力的分布情况；

b.制作大量的图片和flash动画，采用多媒体技术，讲解压力容器结构设计；

c.归纳规律，增加例题讲解，让学生能够全面理解掌握容器壳体开孔补强设计方法和卧式容器设计方法。

3、第四章外压容器设计

重点主要包括：外压容器失稳与临界压力概念、临界压力计算、外压筒体的设计计算三部分。

学习难点主要集中在外压容器失稳临界压力的计算、外压圆筒封头的设计计算和加强圈设计计算。

在学习这一部分内容的时候，首先要理解外压容器失稳和临界压力的基本概念，在此基础上了解相关公式推导方法，关键要学习准确选择设计参数，准确合理地进行应力限制和结构设计。

在课堂教学时为了较好地解决这些问题，让学生理解并掌握这些重点，我们主要采用：

a.课堂教学与实验教学相结合，利用实验结果阐述外压容器失稳基本概念；

b.结合弹性力学讲述外压容器筒体受力分析；

c.例题分析，让学生能够全面理解掌握外压容器设计过程和设计方法。

4、第五章高压容器设计

重点主要包括：高压容器壳结构特点，高压容器筒体、零部件设计，高压容器的密封结构与设计计算三部分。

学习难点主要集中在高压容器的设计选型及强度计算，高压容器密封结构设计计算，高压螺栓、端盖和端部的设计计算。

在学习这一部分内容的时候，首先要准确选择研究对象，深刻理解厚壁筒体受力分析方法，掌握拉美公式推导方法。在此基础上进一步学习高压厚壁筒体的设计，密封结构设计计算，高压螺栓、压盖和筒体端部的设计计算。

在课堂教学时为了较好地解决这些问题，让学生理解并掌握这些重点，我们主要采用：

a.课堂教学循序渐进、先基础理论后设计应用，难点问题分开解决；

b.与中低压容器设计对比学习，归纳高压容器设计与中低压容器设计的异同点，加强理解和掌握；

c.增加例题讲解，让学生能够全面理解掌握高压容器设计方法。

5、焊接质量检查

1)RT(射线检验)：

适用于检查材料内部缺陷；例：对焊缝气孔和夹渣敏感．

检验原理：

X和γ射线的波长短,能够穿过一定厚度的物质，并且在穿透的过程中与物质中的原子发生相互作用。这种相互作用引起辐射强度的衰减，衰减的程度又同受检材料的厚度、密度和化学成分有关。因此，当材料内部存在某种缺陷而使其局部的有效厚度、密度和化学成分改变时，就会在缺陷处和周

射线检验

围区域之间引起射线强度衰减的差异。如果用适当介质将这种差异记录或显示出来，就可据以评价受检材料的内部质量。

X射线检验和γ射线检验,基本原理和检验方法无原则区别,不同的只是射线源的获得方式。X射线源是由各种X射线机、电子感应加速器和直线加速器构成的从低能(几千电子伏)到高能(几十兆电子伏)的系列，可以检查厚至 600mm的钢材。γ射线是放射性同位素在衰变过程中辐射出来的。常用的γ射线源及其主要特性见表。

检验方法：

射线检验因记录或显示介质的不同，有多种方法。常用的方法：①胶片照相法。用X射线胶片作为记录介质,这种方法直观、可靠，而且灵敏度较高。用X射线源时，分辨力较高(用γ射线

射线检验

源时，分辨力要低些),并能提供永久性记录；其缺点是成本较高。②荧光屏观察法。这种方法是：射线束透过物体直接照射在荧光屏上，转换成可见的图象。这种方法的优点是快速、简便、检验费用低。但由于亮度较低，难于观察细节，分辨力较差。因此多采用图象增强器，使亮度提高几千倍。如果配合工业闭路电视系统,就成为工业X射线电视。它不仅具有荧光屏观察法的优点，而且易于实现检验的自动化，主要适用于形状简单的零部件检查，不过灵敏度仍不如胶片照相法。③还有一些应用较少的方法，如干板射线照相法、辐射测量法和高速射线照相法等。目前在医疗诊断上已用电子计算机控制的层析照相法（通称CT），可望应用于工业。无论采用何种射线检验都要加强人身安全防护。

参考书目

ASM Metals Handbook, 8th ed.,Vol.11,Non-Destructive Inspection and Quality Control,ASM,1976. J.F.Hinsley,Non-Destructive Testing, MacDonald & Evans Ltd.,London, 1959. Richard A. Quinn, Claire

C.Sigl,Radiography in Modern Industry,4th ed., Eastman Kodak Co.,Rochester, NeW York,1980.

2)UT(超声波检验)：

适用于检查材料内部缺陷；例：对焊缝热裂纹敏感．

超声检测（UT）基本原理为：

金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件重的深度、位置和形状。

目前普通材料的UT检测较为成熟，争议较大也即难度较高的属奥氏体不锈钢，因为奥氏体不锈钢的晶粒比较粗大，同时部分奥氏体不锈钢属铸造，相比锻