压力容器设计步骤
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。
压力容器的设计步骤
储气罐——压力容器的设计步骤1. 确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度最高工作压力为1.5MPa,工作温度为常温20℃,工作介质为压缩空气，容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。
储气罐为低压（＜1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第I类容器。
2. 确定设计参数（1）确定设计压力容器的最高工作压力为1.5MPa,设计压力取值为最高工作压力的1.05〜1.10倍。
取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。
介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4（2）确定设计温度一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。
《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。
假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。
（3）确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。
（4）确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。
先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1〜2mm即可满足使用寿命的要求。
取腐蚀裕量为2mm。
（5）确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。
压力容器安全技术—压力容器的设计、制造和安装
3.压力容器的安装 压力容器的专业安装单位必须经劳动部门审核批 准才可 以从事承压设备的安装工作。 安装作业必须执行国家有关安装的规范。 安装过程中应对安装质量实行分段验收和总体验收。验 收由使用单位和安装单位共同进行。总体验收时，应有上 级主管部门参加。 压力容器安装竣工后，施工单位应将竣工图、安装及复 验记录等技术资料及安装质量证明书等移交给使用单位。
压力容器的设计、制造、安装
1.压力容器的设计 （1）强度确定 （2）材料选用 （3）合理的结构
2
压力容器的设计、制造、安装
2.压力容器的制造 为了确保压力容器制造质量，国家规定凡制造和现场组焊 压力容器的单位必须持有劳动部颁发的制造许可证。制造 单位必须按批准的范围制造或组焊。无制造许可证的单位 不得制造或组焊压力容器。 压力容器质量优劣取决于材料质量、焊接质量和检验质量。 压力容器的制造质量除钢材本身质量外，主要取决于焊接 质量。为保证焊接质量，必须做好焊工的培训考试工作， 保证良好的焊接环境，认真进行焊接工艺评定，严格焊前 预热和焊后热处理。 压力容器制成后必须进行压力试验。包括耐压试验和气密 性试验。耐压试验包括液压试验和气压试验。压力试验要 严格按照试验的安全规定进行，防止试验中发生事故。
压力容器设计
六、封头
按构造形状分为： 半球形封头
凸形封头 椭圆形封头 碟形封头
锥形封头 平盖封头：
1、凸形封头
（1）半球形封头
是半个球壳。 从受力来看，
球形封头是最理想旳构造。 但整体冲压困难，加工工作 量大。
其厚度计算公式：
p c
Di
4[ ]t
p
c
（2）碟形封头
由球面、过渡段及圆柱 直边段三段构成。成型加 工以便，但在三部分连接 处，因为经线曲率发生突 变，受力情况不佳。
2、锥形封头
有两种，一种是无折边锥 形封头，另一种是与筒体连接 处有一过圆弧和一圆柱直边段 旳折边锥形封头。在厚度较薄 时，制造比较以便。
3、平板封头
是最简朴，制造 最轻易旳一种封头。 但相同直径和压力旳 容器，平板封头厚度 过大，材料花费过多 而且十分笨重。
第四节 压力容器附件
设备旳壳体能够采用铸造、铸造或焊接成一种整体， 但大多数化工设备是做成可拆旳几种部件，然后把它们 连接起来。这一方面是设备旳工艺操作需要开多种孔， 并使之与工艺管道或其他附件相连接；另一方面也是为 了便于设备制造、安装和检修。化工设备中旳可拆连接 应该满足下列基本要求：
在设计或选用压力容器零部件时需要将操作温 度下旳最高操作压力（或设计压力）调整为所要 求旳公称压力等级，然后再根据DN与PN选定零 部件旳尺寸。
练一练: P27，1-2，1-3 拟定计算压力、许用应力 P61，6，7 P62，2-3 拟定计算压力、许用应力
四、压力容器旳校核： 1、圆筒容器旳校核
筒体旳强度计算公式：
pD t
2
公式旳应用： 拟定承压容器旳厚度 对压力容器进行校核计算 拟定设计温度下圆筒旳最大允许工作压力 在指定压力下旳计算应力
压力容器设计流程及须注意的几个问题
压力容器设计流程及须注意的几个问题摘要：本文概要论述了压力容器的设计流程及在设计过程中需要重点关注的几个问题，使压力容器初级设计人员可以方便的进入角色，缩短设计人员的探索周期，为提高设计水平提供帮助。
关键词：压力容器设计质量进度一，设计流程压力容器设计是从收到设计条件，经过设计过程，最后完成设计任务，形成设计成果（设计蓝图和计算书等）的一系列活动的总称。
压力容器设计成果直接面向生产制作过程，为容器制造提供服务，并为生产制作提供依据。
设计成果是容器制造前的重要技术准备工作，容器制造中的重要技术指导工作，同时也是容器制造完成后的质量验收工作依据和相关部门监检的主要资料来源，也是提供给建设单位制造资料的重要组成部分。
压力容器设计过程内容繁多，对象种类杂，涉及因素多，波及范围广，需要压力容器设计人员通盘考虑，综合集成，掌握多方面的知识，积累较丰富的经验，才能较为出色的完成设计任务，并不断提高设计水平和设计效率。
这需要一个长期的和渐进的过程，需要在日常设计过程中经常总结，认真钻研，需要长期坚持，不懈努力。
现在的设计工作，是一项极其耗费精力的脑力劳动，设计工作中的一些环节正逐步由计算机代劳，如设计结构及参数确定之后，绘图过程基本由计算机代替，借助绘图软件（如AutoCAD），可以提高绘图效率和质量，减少图纸出错次数。
以下说一下进行压力容器设计的必需条件1，需要掌握压力容器设计的一些标准，规范。
如：TSG R0004-0009《固定式压力容器安全技术监察规程》；GB150.1~150.4-2011《压力容器》；GB151-1999《管壳式换热器》；NB/T47003.1《钢制焊接常压容器》；．．．．．．以上标准只要认真研究，弄懂学透，就可以成为合格设计人员。
2，需要精通几个绘图软件。
如：AutoCAD，CAXA，Solidwork。
3，需要具备压力容器计算软件，对压力容器进行强度，刚度和稳定性分析、校核。
目前流行的计算软件是SW6-2011。
压力容器设计工作程序
压力容器设计工作程序0范围本标准规定了压力容器设计工作程序，涵盖了从设计策划、输入、输出、评审、验证、更改、确认的全过程。
设计工作基本程序见附图。
本标准适用于与压力容器设计有关的部门及人员。
1设计合同评审由设计室主任接收设计合同、设计指令或设计条件，根据相关法规要求、用户要求、设计资质许可情况、人力资源情况等进行设计合同评审，提出是否接受设计委托的决定。
如不接受设计委托，及时退回处理。
2设计条件、原始资料收集、初审由设计室主任组织收集与本设计需要的条件、现场信息以及同类设计参考文献或资料，并负责组织对设计条件初审，特别注意条件完整性、准确性及有效性。
3设计策划、下达设计任务书设计室主任根据评审后的《设计合同》、审查后的设计指令或设计条件要求，组织编制设计工作计划，形成《设计任务书》，对设计全过程进行划分，明确项目和各级设计人员、进度安排，设计任务书经单位技术负责人批准（100万元以下的项目或设备可由设计室主任批准）后下达执行。
设计策划遵循“压力容器设计策划程序”。
4方案设计、审查设计人按照设计条件对容器的选材、结构等做出方案设计，完成后，提交给校、审人员共同审查，集中集体智慧，以优化设计。
5设计文件编制10设计人员根据规定要求与用户的需要，全面开展设计工作。
绘制设计施工图，编制《压力容器计算书》、《压力容器使用说明书》等技术文件。
设计文件输入遵循“压力容器设计输入程序”。
6校核与审核与标准化审查校审人员按技术岗位责任制规定，把好校、审的质量关。
校、审人员如实填写校审记录，设计人员认真阅读校核、审核的意见，统一的意见立即修改，若有不同意见，可以同校、审人员协商，仍有争议的问题可以提交单位技术负责人决定，对形成决定的意见设计人无条件执行，但可在《压力容器设计校审记录》上表明个人观点。
设计输出符合“压力容器设计输出程序”。
7设计评审、用户会审校审后的图纸，由设计室组织设计评审与用户会审。
设计评审、会审符合“压力容器设计评审程序”。
压力容器设计工作程序(2023版)
压力容器设计工作程序一、引言本文档旨在规范压力容器设计工作的程序，确保设计过程符合相关法律法规，保障工作安全、高效进行。
本工作程序适用于所有涉及压力容器设计工作的项目。
二、设计前准备2.1 设计目标确定2.1.1 确定压力容器的使用场景和要求。
2.1.2 确定设计制造标准和规范。
2.1.3 确定设计计算参数和约束条件。
2.2 压力容器数据收集2.2.1 收集压力容器的基本参数，包括容积、工作压力、工作温度等。
2.2.2 收集压力容器所处环境的相关数据，包括环境温度、介质特性等。
2.2.3 收集压力容器材料的相关数据，包括材料强度、腐蚀性等。
2.3 设计计算2.3.1 根据压力容器的基本参数和环境数据，进行强度计算。
2.3.2 根据压力容器的使用要求，进行稳定性和安全性计算。
2.3.3 根据压力容器的工作温度和介质特性，进行热力学计算。
2.4 压力容器材料选择2.4.1 结合设计计算结果，选择适合的材料。
2.4.2 考虑材料的可用性、成本、可焊性等因素。
2.4.3 根据相关标准和规范，确定材料的合格证明和检测要求。
三、设计阶段3.1 绘图设计3.1.1 根据设计计算结果，绘制压力容器的结构图。
3.1.2 绘制压力容器的制造图，包括组装结构图、焊接工艺图等。
3.2 核查和校对3.2.1 进行设计计算的核查和校对，确保计算准确无误。
3.2.2 进行绘图设计的核查和校对，确保图纸符合设计计算结果。
四、制造阶段4.1 材料采购4.1.1 根据设计要求，采购符合要求的压力容器材料。
4.1.2 对所采购的材料进行验收，确保材料质量符合标准要求。
4.2 制造过程控制4.2.1 确定适用的制造工艺和方法。
4.2.2 进行制造过程控制，包括焊接、热处理等。
4.3 制造记录和报告4.3.1 记录制造过程中的关键数据和参数。
4.3.2 编制制造报告，包括制造图纸、焊接工艺记录等。
五、质量控制5.1 检测和检验5.1.1 进行压力容器的外观检查。
压力容器设计工作程序
压力容器设计工作程序压力容器设计工作程序1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.设计需求分析2.1 客户要求2.2 相关标准和法规要求2.3 最大工作压力和温度2.4 材料选择2.5 安全要求2.6 其他特殊要求3.压力容器设计计算3.1 设计压力计算3.2 壁厚计算3.3 连接部分设计计算3.3.1 焊接接头设计3.3.2 强固连接设计3.4 底部设计计算3.5 衬里和保温层设计计算4.压力容器结构设计4.1 容器形状选择4.2 结构配置设计4.3 支承设计4.4 支撑件设计4.5 衬里固定设计5.材料选取和验收5.1 材料机械性能要求5.2 材料选型5.3 材料验收标准6.制造和焊接过程控制6.1 制造工艺选择6.2 焊接工艺选择6.3 工艺参数控制6.4 焊工质量控制7.安全性和可靠性验证 7.1 压力试验7.2 强度计算验证7.3 安全性评估8.缺陷评估和修复8.1 缺陷检测方法8.2 缺陷评估8.3 修复方法9.容器打包、运输和安装 9.1 打包要求9.2 运输安全控制9.3 安装指导10.文件归档和备份10.1 相关文档归档10.2 项目备份和存档11.附件（添加相关附件）法律名词及注释：1.标准：按国家或行业制定的强制性规范，具有法律约束力。
2.法规：由国家法律制定的法律规章。
3.设计压力：压力容器设计中所考虑的最大压力。
4.温度：压力容器设计中所考虑的最高工作温度。
5.材料选择：根据容器设计要求和工作条件，选择适合的材料。
6.安全要求：压力容器设计中所要求的安全性能和措施。
7.容器形状选择：根据容器设计需求和工作条件，选择适合的容器形状。
8.支承设计：容器的支撑结构设计和选择。
9.支撑件设计：容器支承装置的设计和选择。
压力容器的设计
03
设计规范及流程
Design Specifications and Processes
1、主要设计规范
常规设计GB/T150-2011压力容器,分析设计JB/T4732-1995 R2005 压力容器分析设计标准，产品设 计规范有GB/T151-2014热交换器，NB/T47041-20144塔式容器，NB/T47042-2017卧式容器等。
2、设计流程 工艺向设备专业提交设计数据等工艺参数，管道专业向设备专业提供管口方位，设备专业进行压
力容器设计，并将管口数据反馈给管道专业确认，设备专业将压力容器的基础在和数据提交给土建专 业，以便于土建专业进行土建施工。
设计文件： 施工图纸+强度计算书+风险评估报告（Ⅲ类容器）等
3、与压力管道设计相比
压力容器的设计
Pressure Vessel Design
目录
Content
01 主要法规
02 设计特点
03 设计规范及流程
01 主要法规 Main regulat016《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》 主要内容包括：安全技术监规程（包含固定式、非金属、超高压、简单压力容器）+使用管理规则+ 定期检验规则+监督检验规则等。
02 设计特点 Design Features
设计特点
1.单体性设计； 2.主要进行强度分析，其中包括主体承压 强度，管口载荷，支座承载力等； 3.分析结果主要是各个元件的厚度：封头 筒体厚度，接管壁厚，补强板厚度，支座厚度 等。
与压力管道相比
压力容器为单体设计，主要分析点在于受压元件厚度的计算，分析的结果就是各元 件的壁厚。
4压力容器设计范文
4压力容器设计范文压力容器是用于存储或运输高压气体、液体或混合物的设备。
它们广泛应用于化工、石油、天然气、能源、制药等行业。
在设计压力容器时，必须考虑到各种因素，如安全、可靠性、耐用性和经济性。
本文将介绍压力容器的设计原理和关键要素。
压力容器的设计过程可以分为以下几个步骤：1.确定工作条件：包括工作介质、工作压力、工作温度等。
工作介质的化学性质、物理性质和工作压力及温度是确定容器材料的基础。
2.选择材料：根据工作条件选择合适的材料。
常用的压力容器材料包括碳钢、不锈钢、钛合金等。
选择材料时需要考虑其耐腐蚀性、强度、韧性、可焊性等性能。
3.确定容器结构：根据工作条件和容器用途确定容器的结构形式，包括圆柱形、球形、扁球形等。
同时还需要确定容器的尺寸和壁厚，以确保容器的强度和稳定性。
4.进行强度计算：根据容器的几何形状和材料特性进行强度计算。
强度计算包括静态强度计算和疲劳强度计算。
静态强度计算主要考虑压力和温度对容器的影响，疲劳强度计算主要考虑容器在循环载荷下的疲劳寿命。
5.进行热力计算：根据容器的工作介质和工作温度进行热力计算。
热力计算主要包括热膨胀计算和热应力计算。
热膨胀计算是为了确定容器在工作温度下的尺寸变化，热应力计算是为了确定容器在工作温度下的应力分布。
6.进行可靠性分析：对容器进行可靠性分析，评估容器的设计可靠性。
可靠性分析包括应力分析、疲劳分析、裂纹扩展分析等。
7.进行安全阀和压力表的选型：根据容器的工作压力确定安全阀和压力表的选型。
安全阀用于保护容器免受超压的损害，压力表用于监测容器的工作压力。
8.进行焊接和无损检测：对容器的焊缝进行焊接和无损检测。
焊接质量对容器的强度和稳定性至关重要，无损检测可以检测焊缝、材料中的缺陷，保证容器的安全使用。
9.编制压力容器设计报告：对容器设计过程进行总结和归纳，编制压力容器设计报告。
设计报告应包括容器的基本信息、工作条件、设计原理、强度计算结果、热力计算结果、可靠性分析结果等。
真空压力容器设计
元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元 件可能达到的最低温度。
钢板厚度负偏差
根据规定：当钢板厚度负偏差不大于0.25对于 GB6654-1996、GB3531-1996种的钢板（如20R、16MnR、 16MnDR等），均可取C1=0。
液压试验
1、试验压力 [ ] p 1 . 25 p ● 内压容器： T [ ]t
●
外压容器和真空容器： pT 1.25 p
夹套容器：视内筒为内压或外压容器，分别按内压 或外压容器的试验压力公式确定试验压力；夹套按内 压容器确定试验压力。
●
* 需校核内筒在夹套液压试验压力下的稳定性，如不 满足稳定性要求，则需在夹套液压试验时，内筒内保 持一定的压力。
（2）整体绕制，无环焊缝。
（3）带层呈网状，不会整体裂开。 扁平钢带倾角错绕式 （4）扁平钢带成本低，绕制方便。
内压圆筒强度设计
单层内压圆筒
壁厚计算
pc Di t 2[ ] pc
pc 计算压力
焊接接头系数
适用范围： pc 0.4 [ ]t
强度校核
工作应力
高合金钢制容器：δmin≥2mm
设计参数的选取
设计压力p
1、设计压力由工艺条件确定，在设计过程中是一个 定值；工作压力在容器正常工作过程中可能变动，容 器顶部和底部的工作压力也可能不同。 2、要求设计压力不低于最大工作压力。 即：P≥ PW 3、PC= P+PL (当PL≤5% P时， PL可忽略不计)
缺点 （1）包扎工序繁琐，费工费时，效率低。
（2）层板材料利用率低。3）层间松动问题。
整体多层包扎式
热套式
优点
（1）套合层数少，效率高，成本低。 （2）纵焊缝质量容易保证。
压力容器的设计步骤
储气罐——压力容器的设计步骤1.确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度最高工作压力为1.5MPa，工作温度为常温20C,工作介质为压缩空气，容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。
储气罐为低压（＜1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第I类容器。
2.确定设计参数（1）确定设计压力容器的最高工作压力为1.5MPa,设计压力取值为最高工作压力的1.05〜1.10倍。
取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。
介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4（2）确定设计温度一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30 C，冬季环境温度最低可到-20 C, 则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为- 20C。
《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。
假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。
（3）确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。
（4）确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。
先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1〜2mm即可满足使用寿命的要求。
取腐蚀裕量为2mm。
（5）确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150 对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。
压力容器设计施工流程
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第四讲：压力容器设计
顶点处：
边缘处：
顶点应力最大，经向应力与环向应力是相等的拉应力。 顶点的经向应力比边缘处的经向应力大一倍； 顶点处的环向应力和边缘处相等但符号相反。 应力值连续变化。
（4-3）——平衡方程
（4-4）——区域平衡方程
无力矩理论基本方程式：
三、基本方程式的应用
1．圆筒形壳体 第一曲率半径R1=∞， 第二曲率半径R2=D/2 代入方程（4-3）和（4-4）得：
与式（4-1）、（4-2）同。
2．球形壳体
2．球形壳体
球壳 R1＝R2=D/2，得：
六、最小壁厚
设计压力较低的容器计算厚度很薄。 大型容器刚度不足，不满足运输、安装。 限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。
壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度dmin： a. 碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm b．对高合金钢制容器，不小于2mm
七、压力试验
为什麽要进行压力试验呢？ 制造加工过程不完善，导致不安全，发生过大变形或渗漏。 最常用的压力试验方法是液压试验。 常温水。也可用不会发生危险的其它液体 试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。
压力试验时，由于容器承受的压力pT 高于设计压力p，故必要时需进行强度效核。
气压试验
(4-18
(4-20)
pT -试验压力， MPa； p -设计压力， MPa； [s] 一试验温度下的材料许用应力， MPa； [s]T 一设计温度下的材料许用应力， MPa
液压试验时水温不能过低(碳素钢、16MnR不低于5℃，其它低合金钢不低于15℃)，外壳应保持干燥。 设备充满水后，待壁温大致相等时，缓慢升压到规定试验压力，稳压30min，然后将压力降低到设计压力，保持30min以检查有无损坏，有无宏观变形，有无泄漏及微量渗透。 水压试验后及时排水，用压缩空气及其它惰性气体，将容器内表面吹干
压力容器设计工作程序
压力容器设计工作程序一、需求分析1. 需要设计一个能够承受压力的容器，确保其安全运行。
2. 容器需符合相关的设计规范和标准。
3. 容器的设计需考虑到使用环境和使用条件等因素。
二、设计方案1. 进行容器的初步设计，包括容器的形状、材料、尺寸等。
2. 基于上述初步设计，进行结构力学分析，确保容器在受到压力时不会产生破裂等安全隐患。
3. 根据结构力学分析的结果，进行容器的细节设计，包括焊缝、支撑结构等。
4. 将细节设计进行技术评审，保证设计方案的可行性和安全性。
5. 制定容器的制造工艺和工艺流程，确保容器能够按照设计要求进行制造。
6. 进行容器的制造，包括原材料的选择、加工、焊接等。
7. 容器制造完成后进行质量检测，确保容器的质量符合设计要求。
三、设计流程1. 确定需求和设计任务。
2. 初步设计：确定容器的形状、材料、尺寸等。
3. 结构力学分析：使用相关软件进行结构力学分析，确保容器在压力下的安全性。
4. 细节设计：进行容器的详细设计，包括焊缝、支撑结构等。
5. 技术评审：将细节设计方案提交给相关专家进行评审，确保设计方案的可行性和安全性。
6. 制造工艺和工艺流程设计：确定容器的制造工艺和工艺流程，确保容器能够按照设计要求进行制造。
7. 容器制造：根据制造工艺和工艺流程进行容器的制造，包括原材料的选择、加工、焊接等。
8. 质量检测：对制造完成的容器进行质量检测，确保容器的质量符合设计要求。
四、注意事项1. 在容器设计过程中，需遵循相关的设计规范和标准。
2. 进行结构力学分析时，需通过合理的边界条件和加载方式模拟实际使用情况。
3. 在细节设计中，需考虑到焊缝的强度、支撑结构的稳定性等因素。
4. 制定制造工艺和工艺流程时，需考虑到容器制造的可行性和经济性。
5. 在容器制造过程中，需进行严格的质量控制，确保容器的质量符合设计要求。
五、通过以上的设计工作程序，可以确保压力容器的设计、制造和质量控制工作能够按照规范和标准进行，从而确保容器的安全运行。
压力容器设计
缺点 （1）包扎工序繁琐，费工费时，效率低。
（2）层板材料利用率低。3）层间松动问题。
整体多层包扎式
热套式
优点
（1）套合层数少，效率高，成本低。 （2）纵焊缝质量容易保证。
缺点
（1）只能套合短筒，筒节间深环焊缝多。 （2）要求准确的过盈量，对筒节的制造要求高。
绕板式
优点：（1）机械化程度高，操作简便，材料利用率高。 优点
§4-3
常规设计
基于弹性失效设计准则
不连续应力的考虑
圆筒设计
圆筒结构形式
单层式 组合式
单层卷焊式 整体锻造式 锻焊式 无缝钢管式 多层包扎式 整体多层包扎式 热套式 绕板式 槽形绕带 绕带式 扁平钢带倾角错绕式
工作应力
t
pc (Di e ) 2 e
[ ]
t
最大允许工作压力
[ pw ] 2 e [ ]
t
Di e
p c 0.4 [ ] 时（单层厚壁圆筒）
t
按塑性失效设计准则：
3n s 0
R i ( K 1) R i ( e
按爆破失效设计准则：
（2）纵焊缝少。 缺点：（1）绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器。 缺点 （2）层间松动问题。
槽形绕带式
优点 （1）筒壁应力分布均匀且能承受一部分由内压 产生的轴向力。
（2）机械化程度高，材料利用率高。
缺点 （1）钢带成本高，公差要求严格。
（2）绕带时钢带要求严格啮合，否则无法贴紧。
特点
（1）机械化程度高，材料利用率高。
压力试验
液压试验
压力容器设计
设计厚度 计算厚度 腐蚀裕度
td
pDi
2[ ]t P
C2
2.51200 1.0 11.47mm 2170 0.85 2.5
8.3 内压薄壁容器的设计
名义厚度 设计厚度 钢板厚度负偏差 圆整值
tn td C1 11.47 0.8 12.27 14mm
该厚度同时满足最小壁厚要求。 储罐的水压实验压力：
F
F=Fcr
压
杆
临界载荷
失
稳
T
的
概
念
6.１ 压杆失稳的概念
稳定性：构件保持原有形状的能力。
失稳：构件失去原有形状的平衡。失稳现象 的发生决定于构件及其作用载荷。
压杆的临界载荷Ｆcr：压杆保持直线稳定平衡时所 能承受的最大轴向压力。当轴向压力达到Ｆcr时， 压杆随时有失稳的可能，一旦失稳变弯，将不可能 恢复。
d 环向应力为:
pD 2t
• 球形壳体的应力分析
• 环向应力和经向应力相等：
PR PD 2t 4t
椭球形壳体的应力分析
x
M
b
a
P 2tb
a4 x2 (a2 b2 )
P 2tb
a4
x 2 (a2
b2
)
2
a4
a4 x 2 (a 2
b2
)
•
顶点：
Pa a 2t b
薄壁壳体： R0 / Ri 1.2或 tn / Di 0.1
p
B
二向应力状态：经向应力、周向应力
Di
1. 经向应力 (轴向应力)
截面法求 取右半部分受力分析：
p
Di
列平衡方程：
Fx 0
4
D2
压力容器的设计—压力容器零部件
·板卷筒体，与相联接筒体的公称直径相 同； ·无缝钢管作筒体，与相联接无缝管的公 称直径相同。
50
公称压力
公称压力——是以16Mn在200℃时的最高工作压力为依据 制定的，因此当法兰材料和工作温度不同时，最大工作压
力将降低或升高。
法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法 兰材料三个因素有关。
公称压力 PN 法兰材质
Q235-A
0.6
16MnR
15MnVR
最大允许工作压力 (MPa)
-20~200℃ 300℃ 350℃
0.4
0.33 0.30
0.6
0.51 0.49
0.65
0.63 0.651
3、压力容器法兰的标记
52
压力容器法兰设计步骤：
（1）确定DN; （2）根据法兰材质、工作温度和最高工作压力，确
有一个圈座是滑动支承的。
77
㈢ 腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备
难，榫易损坏。
注意：应使固定在设备上的 法兰为槽面,可拆下部分的法
兰为榫面。
榫槽型压紧面
29
锥形压紧面
通常用于高压密封，其缺 点是需要的尺寸精度和表 面粗糙度要求高。须与透 镜垫片配合,常用于高压管
道。
锥形压紧面
30
梯形槽压紧面
槽底不起密封作用，是槽的 内外锥面与垫片接触成梯形, 形成密封的，与椭圆或八角
凝土制的基础上。
66
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成，
型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
压力容器设计工作程序
压力容器设计工作程序在工业生产中，压力容器扮演着至关重要的角色，它们用于储存和运输各种气体、液体，承受着高温、高压等极端条件。
因此，压力容器的设计工作必须严谨、科学、规范，以确保其安全可靠地运行。
下面，我将为您详细介绍压力容器设计工作的程序。
一、设计任务的确定首先，设计人员需要明确设计任务。
这包括了解容器的用途、工作条件（如压力、温度、介质等）、容积大小、安装位置和方式等基本信息。
同时，还需要考虑相关的法规、标准和规范的要求，以及用户提出的特殊需求。
例如，如果是用于化工生产的压力容器，需要清楚所处理的化学物质的性质，是否具有腐蚀性、毒性等。
对于高温压力容器，要明确其所能承受的最高温度和温度变化范围。
二、设计方案的制定在明确了设计任务后，设计人员要开始制定设计方案。
这包括选择合适的容器结构形式、材料，确定主要的几何尺寸和参数。
结构形式的选择要综合考虑容器的用途、工作条件、制造工艺和成本等因素。
常见的压力容器结构有球形、圆筒形、椭圆形等。
材料的选择则要根据容器的工作介质、压力、温度以及材料的机械性能、耐腐蚀性能等进行考量。
在确定几何尺寸和参数时，需要运用力学计算和经验公式，以保证容器在工作状态下具有足够的强度和稳定性。
三、强度计算和校核这是压力容器设计中非常关键的一步。
设计人员需要根据选定的结构形式和材料，以及所确定的几何尺寸和参数，进行详细的强度计算。
强度计算包括对容器筒体、封头、接管、法兰等部件的应力分析和计算。
计算方法通常有理论计算和有限元分析等。
通过计算得出的应力值，要与所选材料的许用应力进行比较，以校核容器的强度是否满足要求。
如果计算结果不满足强度要求，就需要对设计方案进行调整，重新选择材料、改变结构形式或调整几何尺寸，直到强度校核通过为止。
四、零部件的设计在完成了整体的强度计算和校核后，要对压力容器的各个零部件进行详细设计。
这包括接管的设计、法兰的选型、密封结构的确定、支座的设计等。
接管的设计要考虑其直径、壁厚、伸出长度等，以保证与外部管道的连接安全可靠。
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储气罐——压力容器的设计步骤1. 确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度最高工作压力为1.5MPa,工作温度为常温20C,工作介质为压缩空气，容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。
储气罐为低压（＜1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第I类容器。
2. 确定设计参数（1 ）确定设计压力容器的最高工作压力为 1.5MPa,设计压力取值为最高工作压力的1.05〜1.10倍。
取1.05 还是取1.10 ，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05 ，否则上限1.10 。
介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.42）确定设计温度般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30C，冬季环境温度最低可到-20C,则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为—20Co《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。
假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。
（3）确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。
（4）确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。
先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1〜2mm即可满足使用寿命的要求。
取腐蚀裕量为2mm o（5）确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85 。
本例选焊缝系数为0.85 。
（6）主要受压元件材质的确定材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。
GB150对材料的使用有规定。
比较常用的材料有Q235, 16MnR和0Cr18Ni9这几种材料。
1.0Cr18Ni9 —般用于低于—20 C的低温容器和对介质有洁净要求的容器，如低温分离器、氟利昂蒸发器等；2.16MnR 一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B 时壁厚较大的容器，如油、天然气等。
3. Q235-B使用最广也最经济，GB150第9页对其使用条件作了详细规定：规定设计压力w 1.6MPa；钢板使用温度0C〜350C;用于壳体时厚度不得大于20mm且不得用于高度危害的介质。
储气罐使用压力、温度和介质都符合Q235-B 的条件，厚度还未知，若超过了20mm能使用16MnR暂定使用Q235-B。
3. 确定设备基本尺寸1）确定容器直径首先要确定容器直径。
如果是圆筒型压力容器，一般取长径比为2〜5，很多情况下取2〜3就可以了。
本例要求容器的几何容积为2m3 。
先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。
设定的直径应符合封头的规格。
有了容器直径，可按照GB150公式计算出厚度。
此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。
如果腐蚀裕量为2mm与计算厚度之和为10.30mm与之最接近的钢板商品厚度为12mm故确定容器厚度为12mm并且此值符合Q235-B对厚度不超过20mm的要求。
另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多，可以思考一下为什么？至此，得到容器外形。
（2）按照工艺要求确定配置各管口的法兰和接管。
容器上开孔要符合GB150的规定，要进行补强计算，如满足GB150 不需补强的条件，可不必再计算补强。
应尽量满足GB15条件，安全性和经济性都最好，避免增加补强法兰及其密封面型式法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，1. 压力等级必须高于设计压力；2. 其材质一般与筒体相同；3. 确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm以避免焊接热影响区的相互叠加。
检查孔除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。
本例直径为1000mm按规定必须开设一个人孔。
查《回转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79 压力容器与化工设备实用手册p614，选择压力1.6MPa 级、公称直径450的人孔，密封型式为A型，其接管为© 480x10。
因人孔开孔较大，所以人孔一定要使用补强圈补强，查《补强圈》标准JB/T4736，补强圈外径为760, 厚度一般等同于筒体。
人孔的位置以方便出入人孔为原则，应尽量靠近下封头。
本例选定人孔中心距下封头环焊缝500。
立式容器的支座一般选用支承式支座JB/T4724（压力容器与化工设备实用手册（3）技术要求的书写1 本设备按 GB150-1998 《钢制制压力容器》进行制造、试验和焊接接头型式见接管表；未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度；法兰的焊接按相应法兰标准的规定。
4 容器上的 A 类和 B 类焊接接头应进行射线探伤检查，探伤 长度不小于每条焊缝长度的 20%，其结果应以符合 JB4730 规定 中的山级为合格。
4. 进行强度计算校核压力容器的制造工艺压力容器，储气罐，规格①1000X 2418X1 0,设计压力1.78MPa, 设计温度40C ，属二类压力容器。
通过该压力容器的试制，对 压力容器的制造工艺流程有了更深的了解。
工艺流程：下料—— ＞成型—— ＞焊接—— ＞无损检测—— ＞组对、 焊接—— ＞无损检测—— ＞热处理—— ＞耐压实验一、选材及下料验收，并接受国家质量技术监督局颁发的 压力容器安全技术监察规程》的监督。
2 焊接采用电弧焊，焊条牌号：焊接采用3 焊接接头型式和尺寸除图中注明外，按 J422。
HG20583的规定进行 施焊： A 类和 B 类焊接接头型式为 DU3；接管与筒体、封头的（一）压力容器的选材原理1．具有足够的强度，塑性，韧性和稳定性。
2．具有良好的冷热加工性和焊接性能。
3．在有腐蚀性介质的设备必须有良好的耐蚀性和抗氢性。
4．在高温状态使用的设备要有良好的热稳定性。
5．在低温状态下使用的设备要考虑有良好的韧性。
（二）压力容器材料的种类1．碳钢，低合金钢2．不锈钢3. 特殊材料：①复合材料（16Mn R+316L②刚镍合金③超级双向不锈钢④哈氏合金（NiMo:78% 20%合金）（三）常用材料常用复合材料：16MnR+0Gr18Ni9A:按形状分：钢板、棒料、管状、铸件、锻件B:按成分分：碳素钢：20 号钢20R Q235低合金钢：16MnR 16MnDR 09MnNiDR 15CrMoR 16Mn 锻件、20MnM0锻件高合金钢：0Cr13、0Cr18Ni9 、0Cr18Ni10Ti尿素级材料：X2CrNiMo18.143mol （尿素合成塔中使用，有较高耐腐蚀性）二、下料工具与下料要求（一）下料工具及试用范围：1 、气割：碳钢2、等离子切割：合金钢、不锈钢3、剪扳机：&W 8 mm L < 2500 mm 切边为直边4、锯管机：接管5、滚板机：三辊（二）椭圆度要求：（三）错边量要求：见下表（四）直线度要求：三、焊接（一）焊前准备与焊接环境1 、焊条、焊剂及其他焊接材料的贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于60%。
2 、当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：A）手工焊时风速大于10m/sB）气体保护焊时风速大于2m/s90%C）相对湿度大于D）雨、雪环境焊接工艺1 、容器施焊前的焊接工艺评定，按JB4708 进行2 、A、B类焊接焊缝的余高不得超过GB150的有关规定3 、焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物（三）焊缝返修1 、焊逢的同一部位的返修次数不宜超过两次。
如超过两次，返修前均应经制造单位技术总负责人批准，返修次数、部位和返修情况应记入容器的质量证明书。
2 、要求焊后热处理的容器，一般应在热处理前进行返修。
如在热处理后返修时，补焊后应做必要的热处理四、无损探伤（一）理论1．定义：借用于现今的手段和一起在不损坏和破坏材料机器及其结构的情况下对它们的化学性质、机械性能以及内部结构进行检测。
2．目的：①确保工件和设备的质量，保证设备的正常运行。
射线：RT超声波UT（焊缝、锻件）磁粉MT（检查铁磁性表面）渗透PT （表面开口缺陷）②改善制造工艺③降低成本④提高设备的可靠性3. 应用特点：①无损检测要与破坏性试验相结合。
②正确的选用最适当的无损检测。
③正确使用无损检测的时机④综合应用各种无损检测方法4. 应用范围：①组合件的内部结构或内部组成的检查，不破坏对象，利用射线检查内部情况。
②材料，铸、锻件和焊缝间检查。
③材料和机械的质量检测。
④表面测厚5. 焊缝缺陷：①裂纹：有冶金因素和应力因素或者是由组织因素和致脆因素、氢等的综合作用所引起的局部断裂。
②气孔：焊接过程中溶入液体金属的气体在金属凝固结晶时来不及逸出而留在焊缝内形成的空纹。
③夹渣：焊接过程中，溶池内冶金反应所生成的非金属夹杂物，由于各种原因来不及浮出表面而留在焊缝内。
④未焊透：是焊缝金属与母材或焊缝金属之间未被热源熔化而留下来的局部空隙。
⑤夹钨（二）射线照相探伤法1. X 射线2. Y 射线Ir192 74 天v 100mmCo60 5.3 年v 200mm射线性质：①都是电磁波②具有两重性：波动性、粒子性射线特性：①不可见②直线传播，有衍射，绕射能穿透物质，使物质电离，能使胶片感光，也能使增感材料产生荧光，伤害有生命的细胞。
防护学：①时间②距离③躲避（三）超声波探伤法利用超声波在组件中的传播，经反射接收后根回波判断是否有缺陷的方法。
（四）MT磁粉探伤：①操作简单，直观。
②铁磁性材料（表面和内表面）首先MT③检测缺陷位置和表面长度而不能确定深度。
特点：检查静表面缺陷（五）PT渗透涂上渗透液f进入毛细管f清洗f回渗检测：开口缺陷，表面光洁度五、压力容器的热处理：（一）正火①目的：细化晶粒，提高母材及常化处理焊缝的综合机械性能，消除冷作硬化，便于切削加工。
②方法：把要正火的零件放入加热炉中加热到一定温度按每毫米1.5分〜2.5分保温出炉空冷，风冷或雾冷。
③应用：16MnR 高温保温时间过长，使奥氏体晶粒大（正火）35#锻件（正火）封头，筒体（正火）（二）调质处理：①目的：提高零件的综合机械性能。
②方法：淬火+高温回火（500C以上）。
得到索氏体。
③应用：封头，筒体，法兰，管板等。