第八章容器设计基本知识
容器设计知识点总结大全
容器设计知识点总结大全在当今社会，容器作为储存、运输和包装物品的重要工具，在各行各业中都有着广泛的应用。
随着社会的不断发展和进步，容器的设计也变得越来越重要。
良好的容器设计不仅可以提高产品的价值和品质，还能够降低运输成本和环境污染。
因此，容器设计成为了一个重要的研究领域。
下面将对容器设计的相关知识点进行总结。
一、容器设计的概念容器设计是指在满足储存、运输和包装等基本功能的前提下，通过合理布局、结构设计和材料选取等手段，创造出能够提高产品附加值，便于搬运和堆放，满足环保、节能需求的容器产品。
容器设计要以产品的功能为出发点，结合不同的使用场景和需要，进行形式和结构的创新设计，使之更加符合人们的使用习惯、美观舒适、便于使用、易于回收再利用等。
二、容器设计的原则（一）功能性原则1. 根据产品特性和使用需求，确定适合的容器类型和规格。
2. 保证容器的稳定性和承重能力，以确保产品在运输过程中不受损。
3. 考虑到容器的密封性和防潮性，以保证产品的质量和安全性。
4. 为了满足不同行业的需求，容器设计还要考虑防腐蚀、抗冲击、耐高温等特殊功能。
（二）经济性原则1. 在容器设计中尽量减少材料的使用，以降低成本并减少资源浪费。
2. 选择合适的材料和加工工艺，以提高容器的生产效率和降低生产成本。
3. 优化设计，提高容器的使用寿命，降低维护和更换成本。
（三）环保原则1. 选择可循环再利用的材料，减少废弃物的产生。
2. 提倡可降解、可回收的设计理念，以减少对环境的污染。
3. 鼓励采用节能材料和工艺，以降低生产过程对环境的影响。
三、容器设计的重点（一）结构设计1. 根据产品的特性和使用要求，确定合适的容器结构类型，如盒型、桶型、瓶型等。
2. 优化结构设计，使之更加稳固、耐用，提高承重能力和密封性。
3. 采用模块化设计，以方便拆装和堆放，节约空间。
（二）材料选取1. 根据产品的特性和使用环境，选择合适的材料，如塑料、金属、纸质等。
GB150-1998钢制压力容器
一、总
则
根据GB/T19000—ISO9000族标准的理论、原则、方法，结 合压力容器安全法规、标准的要求建立一个文件化的质量 体系并有效实施。 压力容器
压力容器 压力容器 压力容器 压力容器 G B/T 1 9 0 0 — I S O 9000 质 量 管 理 和 质量保证 安全法规 标 准 质量手册 程序文件 记录报告
堆焊
δ s2
b.下列不等板厚对接无须削薄及对口错边量规定
当δs2≤10mm且δs1-δs2>3mm及δs2>10mm且δs1-δs2≤0.3δs2或≤5mm时 无须削薄，对口错边量b以较薄板厚度为基准确定，两板厚度的 差值不计入对口错边量。
对口处钢材厚度δ ≤ 12 12<δ 20<δ 40<δ
s≤ s≤ s≤ s（
A
S≥ 100
Δ L
焊缝 A 向 180
o
焊缝
L
当 L 较 长 时 ，应 修 整 由 于 钢 丝 自 重 产 生 的 挠度而造成直线度测量的误差 S— 测 量 位 置 离 A 类 接 头 焊 缝 中 心 线 的 距 离
S≥ 100
（5）筒节最小长度和组装要求
相邻圆筒A类接头焊缝边缘的距离以及封头
A类接头焊缝的端点与相邻圆筒A类接头焊缝边缘
的距离按下图规定
A 类接头焊缝 封头 圆筒 筒 节 最 小 长 度 ≥ 300
S>3δ
s
且 ≥ 100
S>3δ
s
且 ≥ 100
A 类接头焊缝 焊缝端点
（6）法兰、接管的装配要求
法兰面应垂直于接管或圆筒的主轴中心线，
接管法兰应保证法兰面的水平或垂直，其偏差要
压力容器分析设计基础课件
18MnNiMoNbR
≥27J
6 可否使用非压 p ≤1.0MPa, t=0-350 ℃ 力容器用钢板 δ≤16mm,可用A3或阿AY3
7 可否使用沸腾 p ≤0.6MPa, t=0-250 ℃
钢板
δ≤12mm,可用A3F或AY3F
σb ≤450MPa ≥20J >450-515MPa ≥24J >515-590MPa ≥27J >590-650MPa ≥31J 不可
差
20mm<L≤30mm,允差1/1000
7 接管底部要求 没有规定
内表面转角半径r≥1/4壳厚， 且不大于20mm
对于插入接管， r≥1/4管厚， 且不大于10mm
8 对焊缝的接头 按施焊方法与焊缝深δ规定 考虑材料因素与焊缝深度δ规
余高
余高。例如手工焊， 25mm<δ≤50mm余高0-3mm δ>50mm,余高0-4mm
定余高，例σb>540MPa, 25mm<δ≤50mm,余高0-10%δ,
且≤3mm; δ>50mm,余高≤3mm
9 焊接接头表面 裂纹、气孔、弧坑、夹渣； 裂纹、气孔、咬边、弧坑、夹 不应有的缺陷 除规定材料不得咬边外，其 渣 他咬边深≤0.5mm，长 ≤100mm，两侧咬边总厂度 不得超过焊缝长度的10%
➢ 由于不考虑可变载荷对容器各个部位引起不同的应力与变 形，故无法进行疲劳分析和预计寿命，亦不能推测失效起 源于何处。
➢ 弹性失效并不表明容器的承载能力已经耗尽。不同性质的 应力取同一应力评定判据是不合理的，这对设计复杂结构 的大型容器很不经济。而有效利用结构的塑性行为已被证 明是可行的。
➢ 取较高的安全系数无疑掩盖了失效的实质。其结果增加了 材料消耗和制造成本，而对容器安全有时适得其反。
压力容器基本知识
第一部复习提纲第一章压力容器基本知识一、基本概念（应知）1、压力：垂直作用于物体表面上的力。
单位是“帕斯卡”，简称“帕”，用“Pa”表示。
表压：压力表的读数；表示压力容器内介质压力高出大气压力的部分。
真空度：真空表的读数；表示压力容器内介质压力低出大气压力的部分。
绝对压力：以绝对零压为基础的压力。
P绝＝P表+P大气P绝＝P大气–P真空一、基本概念（应知）2、压力容器：所有承受压力的密闭容器。
3、工作压力：系指容器顶部在正常工艺操作时的压力。
4、设计压力：系指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。
一、基本概念（应知）5、强度：对于某种材料所能承受的压力有一定的限度，超过了这个限度，物体就会破坏，这一限度称为强度。
6、设计温度：系指压力容器在正常操作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。
（只有当元件金属的温度低于-20℃时，在按最低温度确定设计温度）二、基本知识（应知）1、压力容器的分类：压力容器分类主要考虑事故发生的可能性与事故危害性的大小两个方面。
（1）按最高工作压力分：低压容器L（0.1≤P W＜1.6MPa）、中压容器M（1.6≤P W＜10Ma）、高压H（10≤P W＜100MPa）容器、超高压容器U(P W≥100MPa)。
（2）按壳体承压方式分：内压容器、外压容器。
1、压力容器的分类（3）按设计温度分：低温容器（t≤－20℃）、常温容器（－20℃＜t＜450℃）、高温容器（t≥450℃）。
（4）按作用原理分：反应容器、换热器、分离器、贮运容器。
1、压力容器的分类（5）《容规》根据容器的压力高低、介质的危害程度及在生成过程中的重要作用将压容器分为三类：第一类容器：低压容器（非易燃、无毒、低压，属于第二、第三类的除外）；第二类容器：中圧（属于第三类除外）、低压锅炉、毒性低压容器等。
第三类容器：高压、超高圧、毒性中圧、移动式、球形等。
2、确定设计压力的方法（1）当容器装有安全泄放装置时，设计压力应不小于安全的开启压力。
容器设计基础PPT课件
2、按承压性质分类
（1）压力方向 真空容器与外压容器的区别
内压容真器空容器指外部压力来源于大气的压 外力压（容外器压（为真1个空大容气器压:外，Ｐ即=00..11MMpPaa,）内，P<即0.1Mpa） 将设备内空气抽掉，内部压力小于大气压 （2）力压。力大小（设计压力大小） 压力外不压限大容小器低指。压外容部器压：力0来.1≤源P＜于1介.6质M压Pa力， 内压容器 中压容器：1.6≤P＜10 MPa
二类容器
高度、极度毒性 ≥0.2
三类 容器
4、按容器壁温或材料分类
低温容器：≤-20℃ 常温容器：-20～200℃ 中温容器：200～420 ℃ 高温容器：达到材料蠕变温度
蠕变碳：素在钢应或力低不合变金的钢条＞件4下20，℃应变随时间延长 而增合加金的钢现＞象4。50它℃与屈服现象不同，屈服现象 通常奥在氏应体力不超锈过钢弹＞性5极50限℃之后才出现，而蠕变 只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹 性极限时也能出现。
10.2 内压薄壁容器设计
一、薄壁容器设计的理论基础
1、薄壁容器 容器
厚壁容器 K＞1.2 薄壁容器 K ≤1.2
δ/Di≤0.1
根据容器的外径D0和内径Di的比值K来判断。
K D0 Di 2 1 2
Di
Di
Di
石油、化工中使用的压力容器大多为薄壁容器。
2、圆筒薄壁容器承受内压时的应力
2
1 2 p R1 R2
pr
1 2 cos
pr
2 cos
pr
1 2 cos
pr
2 cos
锥形壳的环向应力是经向 应力的2倍，并且应力随着 半锥角α的增大而增大。
一般α≤45°，不宜太大。
化工设备之容器设计基本知识(doc 24页).ppt
1.塔设备 3.反应釜
2.换热器 4.卧式容器
第二章 容器设计基本知识
2.1 容器的结构与分类 2.1.1 基本结构
由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结 构也不同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器， 故化工设备又称为化工容器。
化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、 密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。
烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔， 硫化氢等； • ※轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。
2.2 容器零部件的标准化
• 2.2.1 标准化的意义 • 设计——无需计算和制图，按已有标准图选
择。 • 制造——有利于成批生产，降低成本，保证
产品质量，提高竞争力。 • 维修——备件规格尺寸通用，实现互换性。 • 通商贸易——国内、国际间通用，消除贸易
D0 ——容器外径
Di ——容器内径
易燃及有毒介质分类：
• 常见易燃介质：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧 乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯， 丙烷，丙烯，甲烷等。
• 毒性程度举例： • ※极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，
氟化氢，碳酰氟，氯等； • ※中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙
易燃、中度毒性 ≥0.5 ≥10 一类 容器
二类容器
高度、极度毒性 ≥0.2
三类 容器
4）、按容器壁温分类
（1）、常温容器
壁温-20℃～200℃
（2）、高温容器
指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。
碳钢>420℃;合金钢>450℃;奥氏体不锈钢 >550℃
（3）、中温容器
指壁温在常温和高温之间的容器；
化工设备机械基础 第八章
M
课本第106页
8.1 回转壳体的几何特性
二. 基本假设
1) 直法线假设：壳体在变形前垂直于中 间面的直线段，在变形后仍保持直线段 并垂直于变形后的中间面，且直线段长 度不变。 2) 互不挤压假设：壳体各层纤维变形后 均互不挤压。
R1=∞ R2= R3=D/2
R1=∞ R2= r/cosα R3=r
课本第107页
8.2
回转壳体的薄膜应力分析
1）经向应力计算公式结果
2）环向应力计算公式
课本第109页
8.2 回转壳体的薄膜应力分析
2.轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围
1)回转壳体曲面在几何上是轴对称的、壳体 厚度无突变；曲率半径连续变化，材料均匀 连续且各向同性； 2)载荷在壳体曲面的分布是轴对称和连续的； 3)壳体边界是自由的； 4)壳体在边界上无横向剪何特性
纵截面
横截面
锥截面
一. 基本概念(四线三平面三半径） 1）纵截面：用通过回轴线的平面截得到的壳体截面 2）锥截面：用与壳体正交的圆锥面截取得到的壳体 截面 3）横截面：用与轴线垂直的平面截得到的壳体截面
课本第105页
8.1 回转壳体的几何特性
经线AB ' AB''
第八章
回 转 壳 体 的 几 何 特 性
母线 经线 法线 纬线 纵截面 横截面 锥截面
R1=MK1(K1点在法线上)
R2=MK2(K2点是法线与回转轴的交点) R3=MK3(K3点是平行圆圆心)
第八章
薄 膜 应 力 计 算 公 式
法线n 一. 基本概念(四线三平面三半径） 纬线
1）母线：形成中间面的平面曲线AB。 母线AB 2）经线：通过回转轴作任一纵截面，其与壳体曲 面相交所得到的交线AB'，AB'' 。 3）法线：通过经线上任意一点垂直于中间面的直 线n，称为中间面在该点的法线。 4）纬线：过N点作圆锥面与壳体中间面正交，所 得的交线是一个圆，称为回转曲面的纬线。
压力容器作业人员培训考核讲义
压力容器作业人员培训考核讲义第一章：压力容器基本概念1.1 压力容器的定义压力容器是一种能够承受内部压力，并用于容纳气体或液体的容器。
在工业生产中，压力容器被广泛应用于石油、化工、食品、医药等行业。
1.2 压力容器的主要参数压力容器的主要参数包括：内部压力、工作温度、容积和壁厚等。
这些参数直接影响压力容器的设计、制造和使用。
1.3 压力容器的分类压力容器根据其结构形式、材料和用途等，可以分为多种类型，如：球罐、圆筒形罐、换热器、反应器等。
第二章：压力容器的安全技术2.1 压力容器的安全重要性由于压力容器内部压力较高，若操作不当或设备故障，可能导致容器破裂、爆炸等严重事故。
因此，掌握压力容器的安全技术至关重要。
2.2 压力容器的安全法规我国对压力容器的安全管理制定了一系列法规和标准，如《压力容器安全技术监察规程》、《压力容器定期检验与评定》等。
2.3 压力容器的安全装置压力容器的安全装置包括：压力表、安全阀、爆破片、液位计等。
这些装置能实时监测容器的工作状态，并在危险情况下自动启动，防止事故发生。
第三章：压力容器的操作与维护3.1 压力容器的操作压力容器的操作人员应熟练掌握设备的操作流程，遵循安全操作规程，确保设备正常运行。
3.2 压力容器的维护与保养定期对压力容器进行维护与保养，检查设备的工作状态，发现问题及时处理，确保设备的安全可靠性。
3.3 压力容器的故障处理当压力容器出现故障时，应迅速采取措施，如：停机、泄压等，并及时报告上级，按照应急预案进行处理。
第四章：压力容器事故案例分析本章将通过分析实际发生的事故案例，使学员深入了解压力容器事故的原因、特点及预防措施。
4.1 事故案例一：压力容器破裂事故分析事故原因：设计不合理、材料缺陷、制造工艺不当等。
4.2 事故案例二：压力容器爆炸事故分析事故原因：安全阀故障、操作失误、超压运行等。
4.3 事故案例三：液位计失效事故分析事故原因：液位计损坏、未定期校验、操作人员未及时发现等。
9第八章、压力容器安全管理
2020/8/2
桂林市压力容器作业人员培训 编制：达（ 版权所有，严禁传播） 16
第一节、安全管理体系及其工作职责（例题）
• 例：未定期检验或检验不合格的压力容器，应经使用单位 负责人同意，可短期运行。
• （X） • 例：压力容器如运行状况良好，经使用单位负责人同意可
延期检验。 • （X） • 例：压力容器内如果是易燃介质，不应采用空气置换。 • （X） • 例：易燃介质的压力容器在检验或检修前应先用空气进行
使用管理：
加强在用压力容器安全管理的意义主要有：A、 确保设备安全运行,减少或防止事故发生，保障生 命和财产安全；B、延长设备使用寿命；C、提高 企业经济效益
实线证明：压力容器使用环节是事故多发环节， 使用环节事故得到控制，整个压力容器的事故就 会得到有效控制。
压力容器的使用是设计、制造、安装、检验、修 理、改造环节的中心环节。
• 例：对存在严重事故隐患、无改造维修价值的压力容器应办理判废手 续。
• （X） • 例：压力容器均应由产权单位向登记机关办理使用登记证。 • （X） • 例：固定式压力容器的年度检查可由使用单位安全管理人员与操作人
员进行。 • （X） • 例：压力容器的维修、改造单位可由企业组织专业人员进行。 • （X） • 例：压力容器维修、改造只要改造、维修单位有许可证即可从事所有
2020/8/2
编制：达（ 版权所有，严禁传播）
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第二节、压力容器的安全操作（例题）
• 例：压力容器内部有压力时，不应进行任何维修。 • （X） • 例：进入压力容器内检验照明用电不超过24V。 • （V） • 例：进入压力容器内检验时，可以直接用220V以下照明电
源。 • （X） • 例：压力容器操作人员一般应做到持证操作压力容器。 • （X） • 例：液化石油气储罐在夏季高温时，应做好喷淋降温工作
第八章内压容器案例
8.1 设计参数的确定
四、计算压力pc
计算压力pc：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的 压力，其中包括液柱静压力。 当元件所承受的液体静压力小于5%设计压力时，可忽 略不计。
8.1 设计参数的确定
常见的焊接形式：
搭接焊
角接焊
对接焊
8.1 设计参数的确定
常见的对接焊焊缝结构：
U型坡口（焊前）
U型坡口（焊后）
V型坡口（焊前）
V型坡口（焊后）
X型坡口（焊前）
X型坡口（焊后）
8.1 设计参数的确定
焊接后常出现：
① 缺陷，夹渣，未焊透，晶粒粗大等，在外观看不出 来； ② 熔池内金属从熔化到凝固的过程受到熔池外金属的 刚性约束，内应力很大。 焊缝区强度比较薄弱
2. 设计厚度（δd）
设计厚度（ δd ）：计算厚度与腐蚀裕量C2之和
d＝ C2
C2：腐蚀裕量，容器元件由于腐蚀或机械磨损而导致 厚度变薄，在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安 全性。 C n (mm)
2
λ：腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。 一般情况，λ=0.05～0.13mm/a，轻微腐蚀时，单面 腐蚀C2=1～2mm，双面腐蚀C2=2～4mm，对于不锈钢， 一般C2=0。
n：容器的设计寿命，通常为10～15年。
8.2 内压容器筒体和封头厚度的计算
3. 名义厚度（δn）
名义壁厚 δn：设计厚度加上钢材厚度负偏差C1后向 上圆整至钢材标准规格的厚度，即为名义厚度。
n d C1
《容规》GB150汇总
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（二）《容规》第三章、第四章和第五章适用于下列容器1、与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于0.15m3的储罐、锅炉房的分气缸；2、容积小于0.025m3的高压容器；3、深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱；4、螺旋板换热器；5、水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体或气压给水（泡沫）压力罐；6、水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；7、电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）；8、橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。
（三）适用于所属压力容器的附件1、安全阀；2、爆破片装置；3、紧急切断装置；4、安全联锁装置；5、压力表；6、液面计；7、测温仪表。
（四）适用于除压力容器本体外还有1、压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接的第一个密封面；2、压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；3、非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。
（五）《容规》不适用于下列压力容器1、超高压容器；2、各类气瓶；3、非金属材料制造的压力容器；4、核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军事装备用的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）、各项锅炉安全技术监察规程适用范围内的直接受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等）。
容器设计基本知识课件
05
容器行业趋势与未 来发展
容器技术趋势与创新
容器技术不断升级
随着技术的不断发展，容器技术 也在不断升级和完善，例如
Docker的出现，使得容器的使用 更加便捷和高效。
容器编排与自动化
目前，越来越多的企业开始使用容 器编排工具，如Kubernetes，实 现容器的自动化部署和管理。
安全性与隔离性
容器优化与升级
根据性能测试结果，优化容器 性能，实现容器的平滑升级。
微服务架构与容器
微服务架构
将应用拆分成多个独立 的服务，每个服务独立
部署、升级、扩展。
容器化微服务
使用容器部署微服务， 实现资源的隔离和动态
调度。
服务注册与发现
使用注册中心实现服务 的注册和发现，实现服 务的动态发现和调用。
负载均衡与容错
容器安全最佳实践
镜像安全最佳实践
监控与日志最佳实践
提供一些关于如何创建和验证镜像的 最佳实践，如使用基础镜像、清除不 必要的文件等。
分享一些关于如何进行监控和记录活 动的最佳实践，如使用ELK stack、日 志轮转等。
运行时安全最佳实践
介绍一些运行时的安全最佳实践，如 使用最小权限原则、限制网络访问等 。
Kubernetes技术
总结词
Kubernetes是一种容器编排系统，它能够自动化应用程序容器的部署、扩展和管理，以及处理容器生命周期中 的各种事件。
详细描述
Kubernetes通过使用各种容器编排策略，如副本、滚动更新等，来保证容器的高可用性和可伸缩性。此外， Kubernetes还提供了许多高级功能，如自动修复、回滚、日志收集等，使得应用程序的运维更加简单和高效。
容器安全策略
2 压力容器分析设计概述
第1章压力容器分析设计概述1.1 压力容器基本知识1.2 压力容器设计规范13压力容器分析设计思想1.3 压力容器分析设计思想从业人员要求14压力容器分析设计从业人员要求 1.4 压力容器分析设计从业人员要求1.1压力容器基本知识1.1 压力容器基本知识（1）压力容器定义《特种设备安全监察条例》的第八章“附则”中：压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0．1MPa（表压），且压力与容为最高工作压力大于或者等于（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2．5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0．2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1．0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。
（2）压力容器分类低压容器（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa中压容器（代号M） 1.6MPa≤p ＜10MPa16MPa≤高压容器（代号H）10MPa≤p ＜100MPa超高压容器（代号U）p ≥100MPa按《压力容器安全技术监察规程》（99版、09版）：按压力容器安全技术监察规程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第类压力容器第一类压力容器除第二和第三类外，所有低压容器按《固定式压力容器安全技术监察规程》（09版）第一组介质：第介质毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质；易燃介质；液化气体第二组介质：由除第组以外的介质组成如水蒸气氮气等由除第一组以外的介质组成，如水蒸气、氮气等第类第三类第二类第一组（3）压力容器失效形式强度失效：爆破、过度变形稳定性失效：失稳稳定性失效失稳刚性失效：泄漏疲劳失效：疲劳开裂腐蚀失效：均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀压力容器常规设计计算一般要解决三类问题：强度：在内压作用下不允许产生塑性（永久）变形，是涉及安全的主要问题，如筒体、封头等；刚性：在外力作用（制造、运输、安装与使用）下产生不允刚性在外力作用（制造运输安装与使用）下产生不允许的弹性变形，如法兰（密封）、管板等；稳定性：在外压作用下防止突然失去原有形状的稳定性，如在外压作用下防止突然失去原有形状的稳定性如外压及真空容器。
压力容器设计基本知识
压力容器设计基本知识（讲稿）目录一．基本概念1．1压力容器设计应遵循的法规和规程1．2标准和法规（规程）的关系。
1．3压力容器的含义（定义）1．4压力容器设计标准简述1．5D1级和D2级压力容器说明二．GB150-1998《钢制压力容器》1．范围2．标准3．总论3．1设计单位的资格和职责3．3GB150管辖的容器范围3．4定义及含义3．5设计参数选用的一般规定3．6许用应力3．7焊接接头系数3．8压力试验和试验压力4．对材料的要求4．1选择压力容器用钢应考虑的因素4.2D类压力容器受压元件用钢板4．3钢管4．4钢锻件4.5焊接材料4．6采用国外钢材的要求4．7钢材的代用规定4．8特殊工作环境下的选材5．内压圆筒和内压球体的计算5.1内压圆筒和内压球体计算的理论基础5．2内压圆筒计算5．3球壳计算6．外压圆筒和外压球壳的设计6．1受均匀外压的圆筒（和外压管子）6．2外压球壳6．3受外压圆筒和球壳计算图的来源简介6．4外压圆筒加强圈的计算7．封头的设计和计算7．1封头标准7．2椭圆形封头7.3碟形封头7．4球冠形封头7．5锥壳8．开孔和开孔补强8．1开孔的作用8．2开检查孔的要求8．3开孔的形状和尺寸限制8．4补强要求8．5有效补强范围及补强面积8．6多个开孔的补强9法兰连接9．1简介9．2法兰连接密封原理9.3法兰密封面的常用型式及优缺点9．4法兰型式9．5法兰连接计算要点9．6管法兰连接10．压力容器的制造、检验和验收10．1制造许可10．2材料验收及加工成形10.3焊接10．4D类压力容器热处理10．5试板和试样10．8无损检测10.9液压试验10．10容器出厂证明文件。
11．安全附件和超压泄放装置11．1安全附件11．2超压泄放装置11．3压力容器的安全泄放量11．4安全阀GB151-1999《管壳式换热器》01简述02标准与GB150-1998《钢制压力容器》的关系。
03基本章节1适用范围2组成3型号表示法4有关参数的确定5焊接接头系数6试验压力和试验温度7其它要点8管板计算9制造、检验与验收附录受内压薄壁容器的应力分析目录1．薄壁旋转壳体的几何概念和基本假设1．1几何概念1．2薄壁壳体的基本假设2薄壁圆筒的应力分析2．1轴向应力的计算2．2环向应力的计算3旋转薄壁容器的应力分析3．1薄壁壳体的一般方程式3．2经向应力σ1和环向应力σ2的计算4．应用举例4．1圆筒形壳体4．2球壳4．3椭球壳（椭圆封头）4．4锥形壳（锥形封头）4，5薄壁圆环（弯管段）压力容器设计基本知识一．基本概念1．1压力容器设计应遵循的法规和规程1）《特种设备安全监察条例》（本文简称《条例》），是国务院2003年3月11日公布的条例，条例自2003年6月1日起施行。
容器造型概念及设计要素
容器造型概念及设计要素在⼈类⽣活的社会中，为了⽣活或⼯作的需要，产⽣了各式各样的容器⼯它为⼈类⽣活提供了⽅便。
其中，有以实⽤为⽬的的，有以观赏为⽬的的，也有既实⽤⼜可陈设观赏的。
现代容器设计的⽬的是既要适应社会的实⽤性，⼜要满⾜⼈类社会对美的需要。
容器设计虽不同其它艺术可以反映明确的思想内容，但可以以容器造型的多样变化和艺术性，反映出美的特征和健康的情调。
容器包括的⾯很⼴，在装潢设计专业中研究的是⽇⽤品容器，其中以⾷品酒类、化妆品类的容器设计为主。
第⼀节容器的概念⼀、容器和容器的分类⼀般来讲，所有能够盛装物质的造型都可称为容器。
从材料上可分为玻璃容器、⽵⽊制容器、陶瓷容器、⾦属容器、塑料容器、草、⽪⾰、纸容器等。
从⽤途上可分为酒⽔类容器、化妆品类容器、⾷品类容器、药品类容器，化学实验类容器等。
从形态上可分为瓶、缸、罐、杯、盘、碗、桶、壶、碟、盒等。
⼆、形态的要求1．形态的设计要符合功能的需求，符合材料的加⼯⼯艺的要求。
2．符合⼤众的审美⽔准与情趣，要有地域性的区别与针对性，要有不同层次的⽂化⼈群的针对性，要符合美的法则。
3、不能有丑陋、低俗、不益于社会及不良影响的容器造型形态。
4、符合环保的要求。
三、社会的作⽤现代的容器设计已不是普通意义上的概念了，它是社会中的⼀个不可忽视的美的组成部分。
⼀件好的容器能引起⼈们⼼情的愉悦和美的联想，⽽且能点缀⼈们的⽣活，影响⼈们的观念，促进社会的进步。
第⼆节容器与⼈类⽣活⼀、⽣活是容器设计的唯⼀源泉在旧⽯器时代，⼈类为了⽣存的需要，开始制做保护⾃⼰和猎取⾷物的⼯具，⽽⼯具的出现意味着⼈类对⾃然界有改造和⽣产作⽤，这个以⽯器进⾏⽣产的整个历史时期称为“⽯器时代”。
⽣活中，⼈们为了耐⽕的需要⽽在编制或⽊制的容器上涂上粘⼟来烧煮东西，后来发现编织物烧毁后，粘⼟模型却保存下来，这就是最初的陶器。
陶器的产⽣标志着⼈类的物质⽣活和⽂化⽣活进⼊到⼀个更⾼的阶段。
原始社会的后期，农业⽣产的发展，剩余粮⾷的增多，在此种情况下发明了酿酒技术。
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2.考虑安全性
—按承压（表压）高低分类
低压容器 …0.1≤ P ＜1.6 MPa
中压容器 … 1.6≤ P ＜10
MPa
高压容器 … 10 ≤ P ＜100 MPa
超高压容器
P ≥100 MPa
（1）常温容器 （2）高温容器
（3）中温容器 （4）低温容器
——按容器壁温分： -20＜壁温≤2000C; 壁温~蠕变温度 碳钢，低合金钢 ----- ＞4200C， 奥氏体不锈钢 -------- ＞5500C。 指壁温在常温和高温之间的容器 壁温≤-200C -200C～-400C为浅冷容器， 壁温≤-400C为深冷容器。
8.2 容器零部件的标准化
8.2.1 标准化的意义
设计——无需计算和制图，按已有标准图选择。 制造——有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提
高竞争力。 维修——备件规格尺寸通用，实现互换性。 通商贸易——国内、国际间通用，消除贸易障碍。 我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰
8.1 容器的基本结构与分类
8.1.1 基本结构
例 一般容器的结构—以卧式容器为
8.1.2 压力容器分类 1.按用途分类：
※盛装或储存——储罐、计量槽、压力缓冲器；
※实现化学反应——合成塔、反应釜、变换炉等；
※实现传热——加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、废热锅炉 、水洗塔等；
※实现传质、分离——分馏塔、吸收塔、干燥塔、过滤器、分 离器等。
核反应堆 = 圆筒安全壳 + 核反零部件
塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等）
反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器
压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞
透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、食 品、冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工 业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤 以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜 、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数 是在压力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约 有793台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅 炉也属于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容 器。
同时具备如下条件： (1).最高工作压力pw≥0.1MPa（表压，不含液体静压力）； (2).内直径Di≥0.15m,且容积V≥0.025m3; (3).介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸
点（大气压力下的饱和温度）的液体。
8.3.2 相关法规及常用标准
1.基本法规： 《特种设备安全监察条例》
第八章容器设计基本知识
第八章 容器设计的基本知识
1
容器的基本结构与分类
2
容器零部件的标准化
3
压力容器的安全监察
4
容器机械设计的基本要求
现代化企业的雄姿
现代化企业的雄姿
现代化企业的雄姿
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器的特点
应用的广泛性
锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束
8.4 容器机械设计的基本要求
8.4.1 容器机械设计条件及程序： 1.容器机械设计条件： （1）工艺结构要求及基本工艺尺寸； （2）工作压力、工作温度及工作介质； （3）容器的工作环境、重要程度；
不合格
开始
2.机械设计程序
确定设计依据及相关标准
选择材料 确定容器类别
结构设计 壁厚设计 零部件设计
4.耐久性——保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为10～ 15年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。
5.密封性——包括内漏和外漏。
、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。
8.2.2 标准化的基本参数
公称直径 (DN) 公称压力 (PN)。
规定:
（1）圆筒体的公称直径：板卷制的— — 筒体内经； 无缝钢管制的——钢管外径。
（2）法兰与其相配的管子或筒体的PN 、DN相一致。
注意：钢管的DN≠Di,D0
8.3 压力容器的安全监察
8.3.1 压力容器安全监察的范围
—国务院 2003年施行 2009年重新修订 2. 压力容器常用标准： GB150-98 《钢制压力容器》国家标准 GB151-99 《管壳式换热器 》国家标准 JB4709-2000 《钢制压力容器焊接规程》 JB4730-2005 《压力容器无损检测》 HG20592~20635-97 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 JB/T4700~4707-2000《压力容器法兰》
不合格
校核
合格
审核
合格
批准
压力试验核算
绘制施工图
结束
8.4.2 机械设计的基本要求：
1.强度——不发生破坏 如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。
2.刚度——不发生过大变形 如塔体倾斜，塔盘下凹等。
3.稳定性——不发生瘪塌或褶皱 如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽
负 瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。