压力容器结构设计要点分析及解读
压力容器设计思路及相关知识
压力容器设计思路及相关知识一、前言换热器分类：管壳式换热器依照结构特点可分为下列两类。
1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。
它的优点是结构简单紧凑、造价廉价和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。
2.具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。
该结构形式又可分成：①浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。
他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。
但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。
②U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，能够自由伸缩。
这种换热器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半径，管板的利用率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。
这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场合。
③填料函式换热器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当换热器内的管子数目专门少时，才采纳这种结构，但管距比一样换热器要大，结构复杂。
另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处采纳整体填料函密封，结构较简单，但此种结构不易用在直径大、压力高的情形。
填料函式换热器现在专门少采纳。
二、设计条件的审查：1. 换热器的设计，用户应提供一下设计条件（工艺参数）：①管、壳程的操作压力（作为判定设备是否上类的条件之一，必须提供）②管、壳程的操作温度（进口/出口）③金属壁温（工艺运算得出（用户提供））④物料名称及特性⑤腐蚀裕量⑥程数⑦换热面积⑧换热管规格，排列形式（三角形或正方形）⑨折流板或支撑板数量⑩保温材料及厚度（以便确定铭牌座伸出高度）⑾油漆:Ⅰ.如用户有专门要求，请用户提供牌号，颜色Ⅱ.用户无专门要求，设计人员自己选定2. 几个重点设计条件①操作压力：作为判定设备是否上类的条件之一，必须提供②物料特性：如用户不提供物料名称则必须提供物料的毒性程度。
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。
压力容器结构设计
图2-2 热套筒节二、热套式(续)Fra bibliotek3、缺点：
2、优点： 工序少，周期短，且具有 包扎式筒体的大多数优点。
筒体要有较准确的过盈量， 卷筒的精度要求很高，且套 合时需选配套合； 套合时贴紧程度不很均匀；
套合后，需热处理以消除
套合预应力及深环焊缝的焊
五、绕带式（续）
（2）扁平钢带倾角错绕式
中国首创的一种新型绕带式筒体；该结构已被列入
ASME Ⅷ-1和ASME Ⅷ-2标准的规范案例，编号分别
为 2229和2269。 内筒
钢带层
端部法兰
底封头
图2-5（c） 扁平钢带倾角错绕式筒体
五、绕带式（续）
结构： 优点：
内筒厚度约占总壁厚的1/6～1/4， 采用 “预应力冷绕”和“压棍预弯贴紧”技术， 环向15°～30°倾角在薄内筒外交错缠绕扁平钢 带。 钢带宽约80～160mm、厚约4～16mm，其始末 两端分别与底封头和端部法兰相焊接。
封头种类
凸形封头 锥壳 变径段 平盖 紧缩口
端部法兰
底封头
图2－4 整体多层包扎式厚壁容器筒体
五、绕带式
以钢带缠绕在内筒外面获得所需厚度筒壁
两种结构
型槽绕带式 扁平钢带倾角错绕式
(1) 型槽绕带式 用特制的型槽钢带螺旋缠绕在特制的内 筒上，端面形状见图2-5（a），内筒外表面上预先加 工有与钢带相啮合的螺旋状凹槽。
缠绕时，钢带先经电加热，再进行螺旋缠绕，绕制后依次 用空气和水进行冷却，使其收缩产生预紧力，可保证每层 钢带贴紧；各层钢带之间靠凹槽和凸肩相互啮合(见图2-5 （b）)，缠绕层能承受一部分由内压引起的轴向力。
低温压力容器的设计分析
低温压力容器的设计分析低温压力容器是指在低于零度的环境中工作的容器，通常用于存储和运输液态气体，液氮、液氧、液氩等均为常见的低温液体。
由于低温环境下物质的特性会发生变化，因此低温压力容器的设计必须考虑到这些因素，以确保容器在安全可靠地工作。
本文将对低温压力容器的设计要点和分析进行探讨。
一、设计要点1.材料选用2.结构设计3.绝热设计由于低温液体的蒸发潜热较高，容器内的温度会迅速下降，导致容器表面结霜。
为了减少热量的散失，提高容器的绝热性能是必要的。
可以采取增加绝热层厚度、使用保温材料等措施来提高容器的绝热性能。
4.安全阀设计低温液体具有较大的蒸气压，一旦容器内压力过高，就会导致容器爆炸。
因此，在设计中必须考虑安全阀的设置，确保在容器内压力超过设定值时能够及时安全地排放压力。
5.排水设计由于低温液体的存在，容器内部会有凝露水和结冰现象。
这些水汽会降低容器的强度和耐腐蚀性，因此必须设计合理的排水系统，定期排除容器内的凝露水和结冰。
6.储罐涂层为了保护容器免受腐蚀和低温影响，可以在容器表面涂上特殊的防腐涂层。
这些涂层能够增强容器的抗腐蚀性能，延长容器的使用寿命。
二、设计分析针对低温压力容器的设计，需要进行结构分析和性能测试，以验证容器的强度和安全性。
1.结构分析在设计初期，需要进行有限元分析等结构分析，评估容器的受力和变形情况。
通过模拟不同工况下的受力情况，确定容器的最大受力位置和最大应力值，以确保容器在工作过程中不会发生结构破坏。
2.强度测试设计完成后，需要进行强度测试，验证容器的最大承载能力是否符合设计要求。
常见的测试方法包括液压试验、氢氦试验、抗冲击测试等。
通过这些测试，可以验证容器的强度和安全性，确保容器在工作中不会发生泄漏或爆炸等情况。
3.低温性能测试设计完成后，还需要进行低温性能测试，评估容器在低温环境下的工作性能。
通过模拟低温环境下的工作情况，测试容器在不同温度下的性能表现，验证容器的低温抗裂性能和绝热性能。
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
高压容器的结构设计与安全分析
高压容器的结构设计与安全分析概述：高压容器在现代工业中被广泛应用，它是将气体或液体储存和输送的重要设备。
但是，由于高压容器内部压力极高，一旦设计不合理或使用不当，可能导致严重事故和人身伤害。
因此，高压容器的结构设计和安全分析至关重要。
一、高压容器的结构设计1. 材料选择：高压容器的材料选择是关键因素之一。
通常，常见的材料有碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料应考虑容器的工作压力、工作温度以及媒体的性质。
2. 结构设计：高压容器的结构设计需要考虑容器的稳定性和可靠性。
一般来说，容器应具备足够的强度和刚度，以抵抗内部压力的作用。
此外，需要考虑容器的气密性和密封性，以防止泄漏事故的发生。
3. 强度计算：在高压容器的结构设计中，强度计算是至关重要的一步。
通过材料的力学性能和所受载荷的预估，可以计算容器的最大工作压力和最大受力区域，从而保证容器在工作过程中不会发生破裂或变形。
二、高压容器的安全分析1. 压力测试：在高压容器的设计后，需要进行压力测试来验证容器的安全性。
通过加压到一定水平，观察容器是否存在泄漏现象以及容器结构是否有异常，从而检测容器的强度和密封性。
2. 安全阀的设置：安全阀是高压容器的重要安全装置。
它能在容器内部压力超过设定值时自动开启，释放压力并确保容器不会超负荷工作。
安全阀的设置需要根据容器的工作条件和压力范围进行科学计算，确保安全阀能在危险情况下正常工作。
3. 容器材料的耐腐蚀性：容器所存储的介质可能具有腐蚀性，因此容器材料的耐腐蚀性是安全分析的重要考虑因素之一。
选择耐腐蚀材料或在容器内壁进行特殊涂层处理，能够有效延长高压容器的使用寿命并降低事故风险。
4. 温度控制：高压容器在使用过程中，会因内部介质的温度变化而发生热胀冷缩。
因此，在安全分析中需要考虑容器的温度控制和热膨胀补偿。
合理的温度控制能够避免容器热胀冷缩过程中产生的应力过大，从而保证容器安全可靠地运行。
结论：高压容器的结构设计和安全分析是确保工业生产安全的重要环节。
2、压力容器基本结构解析
9
第二章
压力容器基本结构
第二节 压力容器的基本构成 三、法兰： 法兰连接的部件可分为容器法兰和管道法兰。
容器法兰
管道法兰
10
第二章
压力容器基本结构
第二节 压力容器的基本构成 三、法兰： 法兰按其整体性程度，分成三种形式：整体法 兰、松式法兰和任意式法兰。
整体法兰 松式法兰
任意式法兰 整体法兰
松式法兰
16
图3-1
圆筒形容器
图3-2
球形容器
2
第二章
压力容器基本结构
第一节 压力容器的基本结构形式 一、球形容器：本体是一个球壳，其 形态特点是中心对称。 1、优点：受力均匀；在相同的壁厚 条件下，承载能力最高，或者可以说 在同样的内压下，球形壳体所需的壁 厚最薄；在相同容积条件下，球形壳 体表面积最小；节约保温或隔热材料， 降低成本。 2、缺点：制造比较困难，工艺复杂， 成本高；不便于在容器内部安装工艺 内件，也不便于内部互相作用的介质 流动；一般只用于中，低压的储装容 器。
第二章
压力容器基本结构
本章主要內容：压力容器的基本结构形式与压力 容器的基本构造。
不同压力容器的结构特点
本章重点内容：
1
第二章
压力容器基本结构
第一节 压力容器的基本结构形式 压力容器的结构形式是多种多样的，它是根据 容器的作用、工艺要求、加工设备和制造方法等因 素确定的。图3—1、图3—2所示分别是常见的球形 容器、圆筒形容器、箱形容器和锥形容器等。
筒体的大小，制作。
8
第二章
压力容器基本结构
第二节 压力容器的基本构成 二、封头与端盖： 凡与筒体焊接连接而不可 拆的称为封头，与筒体及法兰 等连接而可拆的则称为端盖。 封头按形状可以分为凸形， 锥形和平板封头。 1、凸形封头有半球形，碟形， 椭圆形和无折边球形封头等。 2、锥形封头。 3、平板封头。
真空绝热深冷压力容器结构设计及制造工艺要点简介
防爆装置： 用于防止压 力容器爆炸， 保护设备安
全
报警装置： 用于监测压 力容器异常 情况，及时 报警，确保
安全运行
操作前检查：确保 容器密封性、压力 表、安全阀等设备 正常
操作中注意事项： 避免超压、超温、 超负荷运行，定期 检查设备运行情况
操作后维护：及时 清理容器内残留物 ，定期进行设备维 护和保养
表面处理：采用喷砂、抛丸等方法去除表面氧化皮、锈蚀等 涂装要求：选择耐腐蚀、耐磨损、耐高温的涂料，保证涂层厚度和均匀性 涂装工艺：采用喷涂、刷涂等方法，保证涂层附着力和耐久性 质量控制：定期检查涂层质量，确保涂层性能稳定可靠
材料性能：考虑 耐腐蚀、耐高温、 耐低温等性能
材料成本：考虑 经济性、可加工 性等因素
材料检验：对材料进行检验， 如硬度、强度、韧性等，保
证材料的性能和质量
材料标识：对材料进行标识， 如材料名称、规格、批次等，
方便管理和追溯
安全阀：用 于防止压力 容器超压， 保护设备安
全
压力表：用 于监测压力 容器内的压 力，确保安
全运行
温度计：用 于监测压力 容器内的温 度，确保安
全运行
安全联锁装 置：用于防 止误操作， 确保安全运
标准规范：符合国家或行业标准 认证要求：通过相关认证机构的审查 评价方法：采用第三方评价机构进行评价 审查程序：按照规定的程序进行审查，确保产品符合标准规范和认证要求
定期进行压力容器的检查和维护，确保其安全性和可靠性 采用先进的制造工艺和技术，提高压力容器的性能和寿命 加强员工培训，提高员工的操作技能和安全意识
安全运行
绝热材料应具有足够的强度 和刚度，以承受压力和温度 变化
绝热材料应具有良好的导热 系数和热稳定性
压力容器设计
压力容器设计
摘要
压力容器作为承受高压气体或液体的设备，在工业生产中扮演着重要的角色。
本文将介绍压力容器的设计原理、材料选取、结构设计以及安全性考虑等内容，从而帮助读者更好地了解压力容器的设计过程。
引言
压力容器是用于存储和传输气体或液体的设备，常见于化工、石油、航空航天等领域。
其设计涉及到材料力学、流体力学等多个学科，具有较高的技术要求。
本文将围绕压力容器设计展开详细的介绍。
压力容器的设计原理
在设计压力容器时，需要考虑到承受的压力、温度、介质等因素。
根据理想气体状态方程和安全系数要求等，可以确定压力容器的设计压力等参数。
同时，还需考虑到容器的结构形式，如球形、圆柱形等，以及容器的连接方式等因素。
压力容器的材料选择
压力容器的材料选择至关重要，常见的材料包括碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料可以提高容器的承压能力和耐腐蚀性能，从而确保容器的安全运行。
压力容器的结构设计
压力容器的结构设计需要考虑到容器的强度、刚度、稳定性等因素。
通过有限元分析等方法，可以优化容器的结构形式，提高容器的整体性能。
压力容器的安全性考虑
在设计压力容器时，安全性是至关重要的考虑因素。
除了满足设计要求外，还需要考虑到容器的泄漏、爆炸等安全问题。
通过完善的安全防护装置和监控系统，可以提高压力容器的安全性。
结论
压力容器作为重要的工业设备，在设计时需要考虑到多个因素，如材料选择、结构设计、安全性等。
通过本文对压力容器设计的介绍，希望读者能够更好地理解压力容器的设计原理和要求，为工程实践提供参考。
第二节 压力容器结构设计
过系数K来体现平盖周
边的支承情况，K值越 小,平盖周边越接近固支； 反之就越接近于简支。
形等。
焊接接头
一、焊接接头形式 对接接头 焊接接头形式 角接接头及 T字形接头 搭接接头
（a）对接接头； （b）角接接头； （c）搭接接头 图2-8 焊接接头的三种形式
1．对接接头
结构： 特点： 两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或 同一弧面内进行焊接的接头。 受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容 易得到保证。
之间的纵焊缝应相 互错开75°。 筒节的长度视钢板的
宽度而定，层数则随
所需的厚度而定。
一、多层包扎式(续)
图2-1 多层包扎筒节
一、多层包扎式(续)
3、优点： 制造工艺简单，不需大 型复杂加工设备； 安全可靠性高，层板间 隙具有阻止缺陷和裂纹 向厚度方向扩展的能力； 减少了脆性破坏的可能 性； 包扎预应力改善筒体的 应力分布； 对介质适应性强，可选 择合适的内筒材料。 4、缺点： 筒体制造工序多、周期长、效率 低、钢材利用率低（仅60%左 右）； 深环焊缝对制造质量和安全有显 著影响。 ①无损检测困难，环焊缝的两侧均 有层板，无法用超声检测，只能射 线检测；②焊缝部位存在很大的焊 接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗 大而韧性下降；③环焊缝的坡口切 削工作量大，且焊接复杂。
五、锥形封头
无折边锥壳
轴对称锥壳
折边锥壳 特点：结构不连续，应力分布不理想
排放固体颗粒和悬浮或粘稠液体 应用 不同直径圆筒体的中间过渡段 中、低压 容器
（a）无折边锥壳； （b）大端折边锥壳； 图2-7 锥壳结构形式
（c）折边锥壳
平盖
理论分析： 以圆平板应力分析 为基础，分为周边 固支或简支； 几何形状： 圆形、椭圆形、长 圆形、矩形及正方 工程计算：采用圆平板理论 为基础的经验公式，通 实际上：介于 固支和简支之间；
压力容器结构特性分析与设计
压力容器结构特性分析与设计1. 引言压力容器作为一种用于储存或输送物质的设备，广泛应用于工业生产和民用领域。
设计和使用压力容器需要考虑其结构特性，确保其能够安全可靠地承受内外压力。
本文将对压力容器结构的特性进行分析与设计。
2. 压力容器结构特性压力容器的结构特性主要包括强度、刚度和稳定性。
在设计中，强度是最基本的要求，即容器在最大工作压力下不发生塑性变形或破坏。
刚度则确保容器在内外压力作用下不会产生过大的变形，从而保证其功能的正常发挥。
稳定性考虑容器在受到外力或其他扰动时的抗倾覆和抗滚动能力。
3. 强度分析与设计压力容器的强度分析与设计主要考虑容器壁的应力分布和薄弱点的强化。
采用有限元分析等方法可以得到应力分布情况，进而对壁厚进行选择和优化。
例如，对于圆筒形容器，应力最大的地方一般位于筒体与头部的交界处，因此可以适当增加这一区域的壁厚以提高强度。
4. 刚度分析与设计刚度分析与设计旨在确保容器在工作过程中不变形或过度变形。
一种常用的方法是通过增加支撑结构或加装支撑环使容器刚度增加。
另外，也可以通过优化容器的几何形状来增加其刚度。
例如，对于圆筒形容器，增加半径或者长度可以大幅提高刚度。
5. 稳定性分析与设计稳定性分析与设计主要考虑容器在受到外力或其他扰动时倾覆和滚动的问题。
通过合理的设计和选择支撑结构、引入抗滚环或抗倾覆支撑装置等手段，可以提高容器的稳定性。
此外，对于高压容器，还可以考虑采用多层壳体结构，增加容器的整体刚度和稳定性。
6. 材料选择与焊接技术材料选择对压力容器的结构特性至关重要。
通常选择具有良好的强度和耐蚀性的材料，如碳钢、不锈钢、合金钢等。
对于一些耐高温或特殊介质的容器，还可以选择高温合金材料。
此外，焊接技术在容器的制造过程中也起到重要的作用，高质量的焊接可以提高容器的强度和密封性。
7. 结语压力容器作为一种重要的储存和输送设备，在设计和使用中必须考虑其结构特性，确保其安全可靠。
本文对压力容器结构的特性进行了分析与设计，并介绍了强度、刚度和稳定性的考虑要点。
压力容器结构设计要点分析及解读
压力容器结构设计要点分析及解读摘要：随着现代化工企业的发展，压力容器越来越广泛地使用在石油、化工、制药、食品等各个领域。
压力容器作为承受压力等较高载荷的设备，若设计不合理，可能会导致容器变形甚至爆炸，给人员和环境带来严重危害。
为此，笔者结合多年的工作实践经验，对现代压力容器结构设计的要点进行了分析和总结。
关键词:压力容器;结构设计;要点引言随着工业化进程的不断推进，各类化工制品的需求量也与日俱增，压力容器作为一种安全系数较高的特种设备，在生产中承担了越来越重要的作用。
压力容器是一种封闭结构，通常用于储存或运输气体、液体或其他物质。
它们必须承受高压和高温等特殊工作状态，同时还必须防止泄漏和爆炸等危险。
这些要求使压力容器的设计变得至关重要，这不仅涉及容器中包含的介质，还涉及压力的大小、温度以及容器的结构、尺寸等方面。
因此，压力容器结构设计是至关重要的。
注重立足于安全、及时、经济和谐的原则，全面优化压力容器结构设计，会使其设计更加科学合理。
1压力容器结构设计要求压力容器广泛应用于精细化工、石化、医药行业、石化电子和机械电器等行业，特别是化工压力容器，其内部采用的材料大多为装配式的内件，设计过程复杂繁琐，如果产品设计有问题，将对压力容器的稳定性造成威胁，甚至可能形成重大安全隐患，影响设备的正常运行。
在压力容器的设计过程中，应根据其工况、介质特性、环境温度、工作气压、连接管口等使用条件，结合当前压力容器的相关设计法规和标准，进行系统风险评估，以确保产品在设计过程中不会出现风险问题，确保容器质量达到使用最高要求。
2压力容器结构设计的原则2.1 应力的均匀性在设计压力容器时，应该特别注意壳体结构的连续性，以确保它能够承受较大的应力变化，避免突变情况的发生。
如壳体结构有难于连续之处，为保证应力的均匀分布，应采用圆滑过渡的办法。
2.2应力集中或削弱强度的结构相互错开在设计压力容器时，应该尽量避开在结构强度较弱或应力集中的部位进行设计，以防止应力的叠加情况发生。
压力容器设计要点
压力容器设计要点第十章压力容器设计参数的选取10.1 设计压力在压力容器的设计中，除注明者外压力均值表压力。
设计压力为压力容器的设计载荷之一，其值不低于正常工况下容器顶部最高工作压力。
设计压力与相应的设计温度一起作为设计载荷。
各种厚度的关系示意图2-10-110.2 设计温度对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。
在任何情况下金属温度不得超过钢材的允许使用温度。
安装在室外无保温的容器，按以下规定选取：（1）盛装压缩气体的贮罐，最低设计温度取环境温度减3℃。
（2）盛装液体体积占容器1/4以上的贮罐，最低设计温度取环境温度。
10.4 设计中应考虑的载荷不同的工艺条件和工况时，设计中还应考虑以下载荷：（1）内压、外压或最大压差；（2）液体静压力；（3）容器的自重，以及正常工作下或压力试验状态下内装填料的重力载荷；（4）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；（5）风载荷、地震载荷、雪载荷。
（6）支座、底座圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力；（7）连接管道和其他部件的作用力；（8）温度梯度或膨胀量不同引起的作用力；（9）包括压力急剧波动的冲击载荷；（10）冲击反力；（11）运输或吊装时的作用力。
10.6 焊接接头分类和焊接接头系数为弥补焊缝对容器整体强度的消弱，在强度计算中引入焊接接头系数。
第十一章压力容器零部件的结构和计算11.1 圆筒和球壳1、概述圆筒和球壳是压力容器最基本的组成部分，也是压力容器主要受压元件。
2 内压计算（1）圆筒厚度计算1）圆筒中径公式[1]2）圆筒中径公式适用范围。
K《1.5。
3）多层圆筒的计算4）焊接接头系数（2）球壳的厚度计算1）球壳中径公式[1]2）球壳中径公式的适用范围3 外压计算容器承受内压时，壳壁内为拉应力；而容器承受外压时，壳壁内为外压力。
内压容器失效时强度问题，而外压容器往往其压应力尚未达到屈服时就会出现扁塌现象，这就是外压容器的弹性失稳。
《压力容器设计》重点、难点及解决方法.
《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。
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
压力容器装置的工作原理与设计要点
压力容器装置的工作原理与设计要点压力容器装置是一种用于储存和输送高压气体、液体或气体液体混合物的设备。
它在工业生产中扮演着重要的角色，广泛应用于石油化工、能源、冶金、医药等领域。
本文将介绍压力容器装置的工作原理以及设计要点。
一、工作原理压力容器装置的工作原理基于两个基本原理：Boyle定律和Charles定律。
Boyle定律指出，在恒定温度下，气体的压力与其体积成反比。
这意味着，当容器内的气体体积减小时，气体的压力将增加。
压力容器装置利用这一原理，通过改变容器内部的体积，来控制气体的压力。
Charles定律指出，在恒定压力下，气体的体积与其温度成正比。
这意味着，当气体的温度升高时，其体积也会增加。
压力容器装置在设计过程中需要考虑到气体的温度变化，以保证容器能够承受温度的影响。
二、设计要点1. 材料选择压力容器装置的材料选择至关重要。
常见的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
在选择材料时，需要考虑到容器所承受的压力、温度以及介质的性质。
材料的强度、耐腐蚀性和可焊性都是设计时需要考虑的因素。
2. 结构设计压力容器装置的结构设计需要满足一定的强度和刚度要求。
常见的结构形式包括圆筒形、球形、圆锥形等。
在设计过程中，需要考虑容器的受力情况，合理选择结构形式，并进行强度计算和模拟分析。
3. 安全装置为了保证压力容器装置的安全运行，需要配置相应的安全装置。
常见的安全装置包括安全阀、爆破片、压力表等。
这些安全装置能够在容器内部压力超过安全限制时，及时释放压力，保护容器不会发生爆炸或破裂。
4. 检测和监测压力容器装置的检测和监测是确保其安全运行的重要环节。
常见的检测手段包括超声波检测、射线检测、压力测试等。
这些检测手段能够及时发现容器内部的缺陷和故障，以便进行及时修复和维护。
5. 维护和保养压力容器装置的维护和保养对于延长其使用寿命至关重要。
定期检查容器的密封性、防腐性和安全装置的工作情况，及时清理和更换损坏的部件，保证容器的正常运行。
结构设计知识：反应堆压力容器结构设计原理与方法
结构设计知识：反应堆压力容器结构设计原理与方法在核能领域，反应堆压力容器（RPV）是最核心的安全设施之一，它主要承担着核反应堆温度、压力及辐射等作用下核反应所引起的热力学荷载，保证反应堆的安全稳定运转，同时预防放射性物质泄漏。
反应堆压力容器结构设计应该兼顾机械强度、核热强度和辐射强度，确保反应堆内部稳定性能，并对外具有必要的保护。
下面是反应堆压力容器结构设计原理与方法的详细介绍。
1.反应堆压力容器的结构原理反应堆压力容器一般由几种厚度不同的钢板弯曲而成，压力容器的主体结构是基于双盘式结构设计原理，通过半球形底部、厚度递减的圆筒体、半球形顶部三个部分组成。
在压力容器的上下两端，各设置厚壁体结构，用于保护燃料棒束及减缓能量释放的后果。
2.反应堆压力容器的结构设计原则反应堆压力容器首要考虑的问题是耐久性和安全性，其次是方便维护和操作，以及质量和成本的问题。
基于这些原则，结构设计应注重以下几个方面：（1）强度要求：设计要满足纵向载荷和横向载荷的强度要求，确保稳定性、抗震性、抗辐射等。
同时，应该兼顾钢板较为均匀的应力分配，避免局部应力集中导致塑性翻转，从而影响压力容器的安全和耐久性。
（2）工艺技术：反应堆压力容器结构设计应该充分考虑工艺技术，以确保生产过程中的质量和公差控制，由于其由多块钢板组装而成，如果产生偏差可能影响其强度和密封性，甚至导致早期失效。
（3）耐腐蚀性考虑：核反应堆往往面临强烈的辐射和高温的腐蚀，所以设计师需要考虑到材料的耐腐蚀性能，使用相应的材料进行压力容器的设计和制造。
（4）易于维护和检修：反应堆压力容器通常需要进行定期的检修和维护，所以设计师还需考虑如何及时的取出和还原反应堆内部的零配件，确保安全，可维护，可操作该条件的实现。
3.反应堆压力容器的结构设计方法（1）有限元方法：有限元方法是一种得到结构受力变形分析结果高精度表现的方法，在反应堆压力容器结构分析设计中应用广泛。
通过计算机模拟对受力的分析，设计工程师可以预测和评估压力容器在使用过程中的力学行为和耐久性。
压力容器设计综合知识要点
压力容器设计综合知识要点压力容器是广泛应用于化工、石油、航空、航天等领域的一种特殊设备，其设计和制造要求十分严格。
设计压力容器需要掌握大量综合知识，本文将从压力容器基本概念、设计规范、材料选择、受力分析以及安全性评价等方面，进行深入剖析。
一、压力容器基本概念压力容器是一种密闭容器，能够在设计压力下承受内外静、动力作用，并能保证容器内介质不泄漏的设备。
其主要部件有壳体、封头、支承和附件等。
在使用中，压力容器必须经过设计定型、制造、安装验收、使用和维护检查等多个环节，确保其安全可靠。
二、设计规范压力容器的设计必须符合规范，主要包括国家标准、行业标准、地方标准和企业标准等。
其中最为常见的有《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《压力容器安全技术监察规程》、《压力容器设计规范》等。
设计时必须按照国家和行业标准的要求进行设计、计算和制造。
同时，必须进行设计审查、制造过程控制、技术文件管理等程序，确保设计、制造、使用过程中的安全可靠。
三、材料选择压力容器的材料选择必须符合规范要求和技术条件。
常用的材料有碳钢、合金钢、不锈钢、铜合金等。
材料的选择主要考虑材料的化学成分、机械性能、耐腐蚀性、温度下限和上限等多种因素。
在选择材料时要尽可能选择好的材料，确保容器在使用中的安全可靠。
四、受力分析受力分析是压力容器设计的核心内容，其主要包括静力分析和动力分析。
静力分析主要考虑容器在静止状态下的受力情况，包括内外压力、重力、温度应力等；动力分析主要考虑容器在运行状态下受到的动态载荷以及荷载的频率和幅值等。
同时，在分析中还需考虑材料的弹性和塑性变形，以及应力应变的限制等因素。
五、安全性评价压力容器的使用安全性评价是指在容器运行过程中，通过数据收集、安全分析等多种手段获取相关信息，判断容器的实际运行状态和安全状况。
主要包括容器的安全工况评价、安全控制评价、检测与监控评价等。
安全性评价可通过计算模拟、试验监测等方法进行，旨在最大程度地保证容器的安全性和稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压力容器结构设计要点分析及解读
压力容器属于特种设备，为保障压力容器的安全使用，预防和减少事故，保护人民生命和财产安全，促进社会经济发展，压力容器结构设计工作十分重要。
由于压力容器的工作介质具有复杂多样性，操作压力、操作温度随不同的工艺单元更是不同，随着现在生产技术的飞速升级，高温、高压、低温、深冷各种工况频出，因此在结构设计中必须要注重安全性问题，需要设计者掌握压力容器结构设计要点，不断提高设计质量。
基于此，本文重点对压力容器结构设计要点进行分析。
标签：压力容器;结构设计;要点;分析
0 引言
压力容器设计中，合理的结构设计是设计工作的重中之重，必须要确保结构的设计质量，由于现有压力多在高温、高压、低温、疲劳及腐蚀介质等各种苛刻工况下工作，安全使用寿命要长达20年甚至更久，国家也加强了对压力容器各环节的管理特别是结构设计的管理工作，使得压力容器在制造、安装、使用、维修中的质量得到了保证。
现如今，压力容器结构设计也在逐渐摆脱传统思想的束缚，彰显了现代化工艺设计理念，以安全性、时效性、经济性和谐统一为基础，全面加强压力容器结构设计的合理性。
1 压力容器结构设计要求
压力容器，特别是化工压力容器，其内部结构带有装配内件，设计工作十分繁琐、复杂，如果压力内部结构设计不当就会直接影响压力容器的性能，甚至会造成安全隐患，对设备及工艺单元的安全正常运行会造成极大的影响。
这就需要结合压力容器的具体使用条件：使用介质、工作压力、工作温度、连接管口、工作环境等，根据现行有效的压力容器的设计法规、标准进行系统风险评估后方可始设计工作，这样才能够充分考虑潜在的风险因素，在设计的过程予以规避，保障设计质量，满足日益苛刻的使用要求，使得压力容器在设计使用寿命期间，设备能够安全可靠的运行。
2 压力容器结构设計要点分析
2.1 主体结构设计
在进行压力容器的主体设计时，要根据设备使用条件，按规则设计或应力分析设计的方法，对设备进行综合风险评估，确定合理的设备长径比及焊接结构。
在保证强度安全的前提下，从本质上保证结构安全。
一般情况下，低压容器直径大，壳体多为单层且较薄，易于加工制造。
高压超高压容器则直径小，壳体较厚，且多为多层，目前多采用层板包扎的结构，具有良好的加工工艺性及经济性。
2.2 封头设计
压力容器的封头有球形封头、标准椭圆形封头、碟形封头、锥形封头、平盖几种型式。
其中的球形封头由于其薄膜应力为相同直径圆筒体的一半，是最理想的结构型式，但是由于深度大，整体冲压困难，一般多用于高压容器。
而平盖封头受力最差，在相同的受压条件下，比其他形式的封头厚的多。
由于结构简单，制造方便，在压力不高，直径小的压力容器中使用，比较经济简便。
而大多数的压力容器中，使用较多的是标准椭圆形封头、碟形封头、锥形封头，通过设置的封头直边段，避免了封头和筒体焊缝处的经向曲率半径突变，有效降低了不连续应力，改善了焊缝受力状况。
2.3 焊接接头设计
由于压力容器多为铆焊结构，其焊接结构非常多，采用合理的焊接接头设计，在保证焊接质量的前提下，有效提高工作效率。
根据法规及标准的要求，将压力容器的焊接接头划分为A、B、C、D、E几大类。
设备主体焊接接头，尽可能的采用对接结构，即A、B类焊接接头。
在进行对接结构设计时，坡口与间隙会直接对焊缝质量造成影响，要根据不同的壳体厚度及直径，确定合理的坡口形状与间隙，在设计图纸上需要明确标注焊缝序列、代号、节点、名称。
这样就可利用先进的自动焊接设备进行焊接，既方便焊接操作，又方便进行焊后无损检测，焊缝质量可得到有效保证。
在接管与壳体的焊接接头为D类焊接接头，需要在设计时最大程度的降低应力。
特别是低温容器，要求结构尽量简单，减少约束，焊接接头必须采用全截面焊透结构，接管与壳体连接部位应圆滑过渡，接管端部内壁处还应倒圆。
通过采取上述措施，可有效减少应力集中，保障D类焊接接头的安全可靠性。
2.4 开孔补强设计
在压力容器的结构设计中，不可避免的要进行开孔。
特别是随着现在轻型化设计，开孔带来的设备壳体强度削弱及局部应力集中越来越严重。
为了弥补强度消弱，可采用整体补强及局部补强。
目前整体补强多用高压超高压容器。
而大部分的压力容器，为减少壳体厚度，以降低设备成本，在设计过程中多采用局部开孔补强结构即：补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强的方式。
具体的补强方式及结构，由设计都根据使用条件，在兼顾安全性与经济性的前提做出合理的选择。
3 结束语
综上所述，随着我国工业不断发展，当今压力容器在工业生产中的应用愈加广泛。
由于压力容器的工作介质具有复杂多样性，操作压力、操作温度随不同的工艺单元更是不同，随着现在生产技术的飞速升级，高温、高压、低温、深冷各种工况频出，因此在结构设计中必须要注重安全性问题，需要设计者掌握压力容器结构设计要点，不断提高设计质量，保证压力容器运行效率和安全，预防和减
少事故，保护人民生命和财产安全，促进社会经济发展。
参考文献：
[1]曹红霞，杨忠.压力容器结构设计的安全问题探讨[J].房地产导刊，2014（10）：22-23.
[2]顾兆东.浅谈压力容器结构设计的安全问题[J].科海故事博览·科技探索，2014（22）：256-258.。