第八章 内压容器

3.8～ 4 0.2
4.5～ 5.5 0.2
0.13 0.14 0.15 6～7 8～25 0.6 0.8 26～ 30 0.9
42～50 52～60 1.2 1.3
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腐蚀裕量C2应根据各种钢材在不同介质中的腐蚀
速度和容器设计寿命确定。 塔类、反应器类容器设计寿命一般按20年考虑， 换热器壳体、管箱及一般容器按10年考虑。 腐蚀速度＜0.05mm／a 时，碳素钢和低合金钢 单面腐蚀C2=1mm，双面腐蚀取C2=2mm； 腐蚀速度＞0.05mm／a时，单面腐蚀取C2=2mm， 不锈钢取C2=0。
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（3）碟形封头
Mpc Rci 1.4 0.8 720 3.7m m t 2[ ] 2 110
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锥形封头
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三、内压锥形封头厚度计算
（一）锥形封头的结构形式 多用于立式容器底部以便于卸除物料。 根据锥形封头与圆筒连接外有无过渡圆弧和直边， 有不带折边和带折边两种形式。 带折边锥形封头：直边高度选取同标准椭圆形封 头，r ≥0.1Di 、r>3δ ，α ≤60º。 不带折边锥形封头：α ≤30º。
pc Di 0.18 2000 1.9m m t 2[ ] 2 133 0.85
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因为δ <δ min，且δ min-δ =3-1.9=1.1mm>C1 所以 δ n=δ min+C2=3+2=5mm=δ d δ e =δ n-C2-C1=5-2-0.5=2.5mm 当pc=0.28MPa时 pc Di 0.28 2000 2.9m m t 2[ ] 2 133 0.85 因为δ <δ min，取δ =δ min=3mm δ d=δ +C2=3+2=5mm δ n=δ +C2+C1+Δ =3+2+0.6+0.4=6mm δ e=δ n-C1-C2=6-2-0.6=3.4mm
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椭圆形和碟形封头的直边高度
封头 材料 封头 壁厚 直边 高度 碳素钢、普低钢、 复合钢板
4 ～8 25 10～18 40 ≥20 50
不锈钢、耐酸钢
3～9 10～18 ≥20 25 40 50
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3、碟形封头 （１）几何尺寸 碟形封头又叫带折边球形封头，由三部分组成： 以Ｒc为半径的球面壳体，半径为r的环状壳体 （过渡圆弧）和高为h0的圆柱形壳体（直边部 分）。 Ｒc ≤Di； r ≥10％Ｒc ，r>3δ 。
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例8-2 按如下设计条件确定容器筒体的计算厚度 δ ，设计厚度δ d，名义厚度δ n，有效厚度δ e。 计算压力pc为0.18MPa和0.28MPa，筒体Di=2m， 材料[σ ]t =133MPa，φ =0.85,腐蚀裕量C2=2mm。 解：当pc=0.18MPa时，筒体的计算厚度
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（２）封头内的应力 碟形封头受内压作有用时，球面部分一次薄膜应 力可按球壳应力公式计算，其值为：
sp
pRc 2
在封头折边内除了薄膜应力外，变形时还将产生
弯曲应力，二者叠加后，折边内的总应力可用下 式计算： Mp27
压力容器的公称直径/mm
300 (350) 400
(450)
500
(550)
600
(650)
700
(750)
800
1800 3000 4600
900
(1900) 3200 4800
1000 (1100) 1200 (1300) 1400 (1500) 1600 (1700)
2000 (2100) 2200 (2300) 2400 3400 5000 3500 5200 3600 5400 3800 5500 4000 5600 2500 4200 5800 2600 4400 6000 2800 4500
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4、有效厚度δ
e
真正可以承受介质压强的厚度
δ e=δ +Δ =δ n-C1-C2 5、最小厚度δ min （1）对于碳素钢和低合金钢制容器，δ 3mm。 （2）对于高合金钢制容器，δ
min不小于
min不小于2mm。
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当筒体的计算厚度小于δ min时，应取δ min作为
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4
设计压力应该高于其最大工作压力：
（1）装有安全阀的容器，其设计压力不得低于 安全阀的开启压力PK ，容器设计压力可取 P=（1.05-1.1）PW。 （2）装有爆破片的容器，其设计压力不得低于 爆破片的设计爆破压力上限，容器设计压力可 取P=（1.15-1.75）PW。
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pc Di 可简化成： 2[ ]t
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2、设计厚度 δ d 计算厚度δ 与腐蚀裕量C2之和 δ d=δ +C2 3、名义厚度δ n 将设计厚度加上钢板负偏差C1后向上圆整至钢 板标准中规定的厚度。 设计图样上标注的壳体厚度应为此厚度。 δ n=δ d+C1+Δ
1.0 0.9
符合《压力容器安全技术检察规程》才允许作局 部无损探伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的 20％。
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§8-2 内压容器筒体与封头厚度的计算
一、内压圆筒的五种厚度及其确定方法 1、理论计算厚度 δ 为能安全承受计算压力所需的最小理论计算厚 度。
pc Di 2[ ]t p
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封头的设计
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二、内压凸形封头厚度计算
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内压凸形封头包括四种形式：半球形，标准椭圆
形，碟形和无折边球形。 1、半球形封头
pc Di t 4[ ]
δ d、δ
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n
、δ e的计算同筒体。
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2、标准椭圆形封头
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厚度附加量 满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度 量，包括钢板负偏差Cl、腐蚀裕量 C2，即 C = C l + C2
厚 度
负偏差 厚 度 负偏差
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2
2.2
2.5
2.8～ 3.0 0.16 32～34 1
3.2～ 3.5 0.18 36～ 40 1.1
计算厚度，这时筒体的δ n可视以下两种情况分 别计算。 （1）当δ min-δ >C1时，即理论计算厚度非常中， 加上钢板负偏差后还不到规定的最小厚度。 δ n=δ min+C2+Δ （Δ 可以等于零） （2）当δ min-δ <C1时，负偏差必须计入。 δ n=δ min+C1+C2+Δ
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解：将所给条件分别代入有关公式
（1）计算厚度 δ
pc Di 2 1000 7.58m m 7.6m m t 2[ ] p 2 1331 2
按简化式计算有：
pc Di 2 1000 7.52m m 7.5m m t 2[ ] 2 133 1
注：带括号的公称直径应尽量不采用。
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无缝钢管制作筒体时容器的公称直径/mm
159
219
273
325
377
426
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公称直径：指标准化以后的标准直径，以DN表示，
单位mm，例如内径1200mm的容器的公称直径标记 为DN1200。 公称压力PN：容器及管道的操作压力经标准化以 后的标准压力称为公称压力，以PN表示，单位 MPa。
M pc Di 2[ ]t
式中α＝0.9或１，常用0.9 。
碟形封头的厚度如果太薄，有效厚度也会发生
内压下的弹性失稳，规定： M≤1.34时δ e ≥0.15％Di ； M>1.34时δ e ≥0.3％Di 。
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4、球冠形封头
（１）封头结构 为进一步降低凸形封头的高度， 将碟形封头的过渡圆弧及直边部分都去掉，只留 下球面部分。球面半径一般取等于圆柱筒体的内 直径或0.9倍至0.7倍的内直径。 这种封头的使用压力一般不高。
设计时，应将工艺计算初步确定的设备内径，调
整为符合表中所规定的公称直径。 封头的公称直径与筒体一致。
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二、工作压力与设计压力 p 设计压力P是指设定的容器顶部的最高压力，与 相应的设计温度一起作为设计载荷条件，即标注 在铭牌上的压力。 工作压力是由工艺过程决定的，可能是变动的， 在顶部和底部也可能是不同的。 在正常操作情况下容器顶部可能出现的最高工作 压力称为容器的最大工作压力，用PW表示。
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六、焊接接头系数 φ 通常在钢板许用应力[σ ]t基础上乘以一个等于 或小于1的焊接接头系数φ 作为焊接接头处金属 的许用应力。
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焊接接头形式
无损检测的长度比例
100% 局部 0.85 0.8
双面焊对接接头或相当于双 面焊的对接接头 单面焊对接接头或相当于单 面焊的对接接头
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例8-３为一直径Di=800mm的圆柱形筒体选配凸形封 头，已给设计条件如下头：设计压力p＝0.8MPa ， 许用应力[σ ]t =110MPa ，焊接接头系数φ =1 。 试比较选用以下三种形式凸形封头： 半球形封头；标准椭圆形封头； 球面半径Rci=720mm，折边半径ri=108mm的碟形封 头。 封头的计算厚度各等于多少？