卧式容器(JB4731-2005)

设计温度（环境温度加上+20℃）
>0~250℃（相当环境温度-20℃～250℃） 0~-20℃（相当环境温度-20℃～-40℃） 20R
鞍座材料
Q235-A 16MnR，
对受介质温度影响的按介质温度另行选取。对 表5－1鞍座材料的选取将在 JB/T4712鞍座标准确定后作适当修改及通知。
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
有些引用的标准更改而使.2000版没发行。本标准的出版，从编制初 稿、征求意见稿到报批稿，在全国容标委的领导下经过多位专家、人 士的审查、修改后方定稿了2005年版。这是多个单位、专家共同努力
下完成的，应当向这些人表示感谢。一个新标准从编写、出版到应用，
难免会出现不当或错误的地方，希望各单位及各位专家提出指正或发 表文章，以使标准更完善、先进。JB/T4731-2005主要增加内容：卧
3.3.3条 …对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
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根据此条Q235-A不能应用。因为BG700在1992年第1号修改单中说明“Q235-A中的
碳含量不作为交货条件” ，即在法律上碳含量是不能保证。因此JB/T4731中考虑
的是Q235-B。对于使用温度＜-20℃的用16MnR主要是该材料在容器制造中用的较多。 最近网上有人认为按表5－1选材要求太严，而且在计算实例中用的是Q235-A，前后 不一致，故昨早秘书长同有关编审人员协商处理意见如下：
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JB/T4731-2000版
为Q235-A、Q235-AF、16Mn、16MnR。
JB/T4731-2005版选用是这样： GB50017-2003〈钢结构设计规范〉中 3.3.2条 下列情况下的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：
焊接结构
定了。
2）…..承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。此条把Q235-AF的应用否
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σ7 ，σ8 有加强圈时，承受F/4，Mυ是由加强圈，故第一项分母为A0 （加强圈组合截面面积）。第二项分母为I0 （加强圈组合截面惯性）。
σ7 是当有外加强圈时筒体内表面处的应力， 当有内加强圈时筒体外表面处的应力。
荷引起的剪力、弯矩进行组合，得出支座处组合剪力、两支座间的组合弯矩极
值代入均布载荷的相应公式进行强度校核。 图 A-2为均布载荷与集中载荷之剪力、弯矩的合成图
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2）考虑地震
即考虑筒体（受均布载荷）及附属设备（集中载荷）受地震力的作用（也可以 考虑外管作用力，本标准为简化计算没考虑配管作用力）后其剪力、弯矩与无 地震时剪力、弯矩进行组合。图A-3即为考虑附属设备（集中载荷）受地震力产 生的弯矩的作用后，其剪力、弯矩的组合图。并求出支座处组合剪力、两支座 间的组合弯矩极值代入均布载荷的相应公式进行强度校核。 考虑地震时许用应力应考虑载荷组合系数K0=1.2。 考虑附属设备（如除氧器、精馏拄、液下泵等）与筒体连接处筒体多被开孔削 弱，故均布载荷σ1，，σ2，公式中的后一项要考虑筒体抗弯断面被削的系数 K10 , K 11 。两个系数的来源及推导见编制说明。 在考虑地震与否的两种情况中，均有求支座跨中处弯矩极值的公式，来源于设
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圆筒周向应力一节中的几点说明：
1) 关于 b , b2, b 4 b ---支座的轴向宽度，取鞍座腹板厚与筋板宽度之和，筋板宽度取大端宽。 b2, b 4---- b2为圆筒的有效宽度。b 4为鞍座垫板宽度。 本标准规定b 4≥b2 有人问：b 4＜b2时垫板是否起加强作用？大家可以讨论。我看法是可以起加强 作用，但作用起的不充分。 2）关于鞍座平面的定义 加强圈位于“鞍座平面上”是指加强圈组合截面的中心线位于鞍座组合截面b2 的 宽度以内。 7.4 鞍座设计 σ9为筒体对鞍座产生的使鞍座腹板水平分开的应力，腹板承受此分开力的有效 高度为Ra/3或鞍座高度两者中之小者；（图22.5） 本节增加了一些新的内容：
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7.3.4 圆筒周向应力
它是由切向剪应力使筒体产生周向弯矩（切向剪力的水平、垂直分量对筒体取 矩）。其弯矩图如JB/T4731图7—5或下面图22.4.5-1。无加强圈或加强圈位于鞍 座平面内时，最大弯矩发生在鞍座边角处；加强圈靠近鞍座平面内时最大弯矩发
7. 制造、检验及验收
将分别执行GB150及钢制焊接常压容器JB4735。这里仅将尺寸极限偏差、形位 公差予以规定。见JB/T4731 31页表8—1第2项，C级 系指尺寸小于4000mm的 按
GB1804—2000 C级 。
关于附录A 主要是卧式容器上有附属设备时（如除氧器、精馏拄、液下泵等），如何进行 强度校核。 分两种情况： 1）不考虑地震（及配管外力） 将附属设备的质量作为集中载核作用于均布载荷的简支梁上，对集中、均布载
2013年陕西省压力容器设计人员培训班
《钢制卧式容器》
----JB/T 4731-2005
淡 勇
（教授）
西北大学化工学院 College of Chemical Engineering Northwest University
一. 前言
《钢制卧式容器》 ----JB/T 4731-2005
JB/T4731是1993年开始编写。1998年完成2000年版。后因
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σ6 ，σ‘6
σ6 是发生在鞍座边角处筒体上由周向弯矩引起的弯曲应力。而σ’6是发生在鞍 座垫板边角处筒体上的弯曲应力(见P18)。 这个应力由两部分组成(P17,18,19)， σ6 ，σ’6公式7－16、7－17、7－19、7－20和7—21,7－22中第一项是认为鞍座
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2）地震及地震影响系数 考虑地震主要是为校核鞍座的强度。（请参见JB/T4731 P44 2节）
1）σ9 增加垫板起加强作用，此时由垫板承受部分Fs力（使鞍座腹板分开的）， 即分母改为 Hsbo+brδre
这里有几点说明：
-地震力不考虑垂直地震力，取水平地震力； -地震力对鞍座的作用，其作用力取筒体轴线方向，因鞍座该方向抗弯性差； -卧式容器按放位置一般不高，风载相对地震较小，计算中没考虑，但对于按放
-筒体被封头加强时，τ公式中 的k3比无加强圈时为小。
-周向应力σ6 ，σ‘6公式中k6 当 A /Ra ≤0.5 时 k6= k7/4 1 ＞A/Ra≥0.5 时 k6= （1.5A/ Ra-0.5）k7 A/Ra≥1 2）增设鞍座垫板 垫板对σ5，σ6 ，σ9都有影响，特别是σ6 。但增设鞍座垫板后σ‘6不会下降。 3）增大包角使k3—k8值均下降。 4）设加强圈是调整σ6的最有效的办法，特别是大型薄壁卧式容器。 时 k6= k7
hi=0.388Ri
7.3.2.2 筒体轴向应力 σ1，σ2，σ3，σ4， 如把筒体视为D0厚的梁， 这4个应力即是发生在梁最外层的拉及压应力 ，可视为 一次膜应力。σ1，，σ2 分别发生在两支座中间段筒体的顶、底部。σ4发生在支座 处筒体的底部。而σ3，当筒体被封头或有加强圈
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加强时，它位于筒体的顶部；不被加强时位于靠近水平中心线处。（主要
因为支座处顶部筒体发生瘪塌，见图22.4.2）
7.3.2.3 圆筒轴向应力校核 本节列出校核σ1，σ2，σ3，σ4的取值，这在计算机上计算是简单没问 题的，而手工计算时可以简化取其可能产生的较大值，见JB/T4731编制 说明第3条 表2 列出了可能出现的最大值（46页）
生在筒体水平中心线靠下一点处。
-----σ5 为支座对筒体产生的径向（法向）力在该处筒体内发生切向剪应力，该 剪应力的水平分量在筒体底部产生的压应力。（见图22.4.5.-2）原GB150第六章 没有考虑垫板的加强作用。本版增加了垫板的加强作用，即分母为(δe+δre)。
K5-径向力水平分量积分后的一个三角函数值
7 强度计算
简单介绍σ1，，σ2，σ3，σ4，σ5，σ6 ，σ‘6 ，σ7 ，σ8，σ9，及τ，τh 各应力的
性质及位置。 7.3.2.1 注意， 公式（7-2）（7-3）中的hi 对不同的封头，其应取不同值代入 标准椭圆封头 hi=0.5Ri
标准蝶型封头
浅蝶封头
r=0.15Di
r=0.10Di
hi=0.45Ri
σ8 是当有外加强圈时加强圈外表面处的应力，
当有内加强圈时加强圈内表面处的应力。 见 JB4735 图7—7
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卧式容器的合理设计
一般的调节步骤：使A≤0.5Ra→增设鞍座垫板-→增加鞍座包角→增设加强圈。 1）A≤0.5Ra时封头对筒体有加强作用。 -M2抗弯断面为整圆。
内压容器
正常操作
水压试验
冲水不加压
σ2，σ3
外压容器 σ1，σ4，
σT2，σT3
σT2，σT3
σT1，σT4，
σT1，σT4，
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7.3 切向剪应力
它是由支座反力在支座处筒体上引起的切向剪应力。 1)当鞍座平面处有加强圈时最大剪应力发生在筒体水平中心线处（见下a） 。 2)当鞍座平面处无加强圈时最大剪应力发生在筒体水平中心线下鞍座边角处（见
式常压容器；强度计算中增加周向应力考虑鞍座垫板增强作用；鞍座
设计考虑地震载荷；制造技术条件；附录A有集中载荷时强度计算。
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二 内容说明（下面按标准中章节顺序号） 1。范围 本标准适用于设计压力不大于35MPa 是指 ---。-------------------------。-------------------------。--------------------------。--------------------
位置较高或10米以上，或风速较大的开阔地，应考虑垂直筒体方向的风载，以
验算地脚螺栓强度； -校核地脚螺栓强度时认为地震力是垂直筒体轴线的； -鞍座的应力σsa是容器质量产生的压应力、倾覆产生的压应力与鞍座弯曲压应
力之和。（见P47）
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对筒体的周向压缩力见图22.5.4-1a在边角处仍需考虑，即为F/4而产生的压缩应
力。第二项为周向弯矩产生的。当垫板起加强作用时，要考虑垫板的加强作用。 关于L/Ra>8时，抗弯有效断面长L=4Ra，W=2/3Raδe L/Ra<8时，抗弯有效断面长L=L/2 , W=Lδe/12
σ=Mυ/w
系数K6-切向剪应力分量对边角处取矩后与β有关的三角函数值。
下b） 。
3)当筒体被封头加强时，最大剪应力发生在筒体鞍座边角处。 根据ZICK假设，封头对筒体相当一个支撑，而支撑点在封头的切线处，如图8-7 左下所示在封头上部产生向下的剪力，而支座处为向上的剪力。这两个剪力的水
平分量使封头产生水平拉力QX 该拉力使封头产生剪应力τh (公式见P15)
强度校核 τ≤0.8[σ]t τh≤1.25[σ]t-σh
- 0.1
卧式真空容器 GB150
-0.02
卧式常压容器 JB4735
0.1
卧式压力容器 GB150
35MPa
d) 条 本标准不适用带夹套的卧式容器，主要是因有夹套后，夹套筒体的受力情况、抗
弯断面系数等与假设不符。
2--4.4节 与GB150基本一致，作为一个独立标准，从完整性上是必须的。
4.3 由于卧式常压容器与卧式压力容器分别属于不同规范，它们在设计、制造、检验等方面的资 格与职则有差别，故对不同容器的要求将分别与GB150、JB4735中的条款相对应。 4.4.1.3 指〈容规〉的第34—36条。 4.5到4.8 基本与GB150、JB4735一致。 5 材料 5.4 鞍座材料的选用