9容器零部件2
化工设备设计基础第6章化工设备设计概述
外压容器 : 设计压力通常为低压
一、容器的结构与分类
• 4. 按壁温分类
• ⑴ 常温容器
– 指壁温高于-20℃至200℃条件下工作的容器；
• ⑵ 高温容器
– 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。对碳家钢或低 合金钢容器，温度超过420℃，合金钢（如Cr-Mo钢）超 过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均属高温容器；
• ⑶ 中温容器
– 指壁温在常温和高温之间的容器；
• ⑷ 低温容器
– 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。其中低于-20℃至 -40℃者为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。
一、容器的结构与分类
• 5. 按结构材料分类
– 金属容器：目前应用最多的是低碳钢和普通低合 金钢制的容器。在腐蚀严重或产品纯度要求高的 场合，使用不锈钢、不锈复合钢板或铝、银、钴 等制的容器，在深冷操作中，可用铜或铜合金。 而承压不大的塔节或容器，可用铸铁。
•无缝钢管做筒体的公称直径系列
159 219 273 325 377 426
三、压力容器的安全监察
• 1. 安全监察的必要性
– 应用广泛、特殊、事故率高、危害性大，一旦发生破坏会导致爆炸、 介质泄漏等灾难性事故，因此必须纳为特种设备进行管理。
• 2. 压力容器相关的法规和标准
– 法规性规定：具有强制性
• A.三类容器。符合下列情况之一者为三类容器： – (1)高压容器； – (2)中压容器(毒性程度为极度和高度危害介质)； – (3)中压贮存容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力与容积之积pV ≥ 10MPa·m3)； – (4)中压反应容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV ≥0.5MPa·m3)； – (5)低压容器(毒性程度为极度和高度危害介质，且pV ≥0.2MPa·m3)； – (6)高压、中压管壳式余热锅炉； – (7)中压搪玻璃压力容器； – (8)使用强度级别较高(抗拉强度规定值下限≥540MPa)的材料制造的压力容器； – (9)移动式压力容器，包括铁路罐车（气体、低温液体或永久气体运输车）和罐 式集装箱（介质为液化气体、低温液体等）；
压力容器常用零部件资料
1 2 3 4 5 6 7 8 9 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 压力容器常用零部件资料20111208.xls 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 封头 补强圈 容器法兰（甲型） 容器法兰（乙型） 容器法兰（长颈） 管法兰（盖）质量 管法兰（带颈对焊） 管法兰（带颈平焊） 管法兰（板式平焊） 人孔（垂吊） 人孔（水吊）
10 压力容器常用零部件资料20111208.xls
标准及内容
GB/T25198-2010 《压力容器封头》 JB/T4736-2002 《补强圈》
JB/T4701-2000《压力容器法兰》 JB/T4702-2000《压力容器法兰》 JB/T4703-2000《压力容器法兰》 HG/T20592-2009、HG/T20615-2009《钢制管法兰》 HG/T20592-2009、HG/T20615-2009《钢制管法兰》（含大直径法兰、 欧标PN≥10法兰盖，美标PN≥150法兰盖） HG/T20592-2009、HG/T20615-2009《钢制管法兰》 HG/T20592-2009《钢制管法兰》（含PN≤10法兰盖） HG/T21521-2005《垂直吊盖带颈对焊法兰人孔》 HG/T21524-2005《水平吊盖带颈对焊法兰人孔》
章教案容器零部件化工机械与设备
第一章教案——容器零部件化工机械与设备一、教学目标：1. 知识与技能：（1）掌握容器的基本概念和分类；（2）了解容器零部件的常见类型及作用；（3）熟悉化工机械与设备的基本构成及功能。
2. 过程与方法：（1）通过观察和分析，识别不同类型的容器及其零部件；（2）学会运用化工机械与设备的知识，解决实际问题。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生的团队合作精神，提高动手操作能力；（2）培养学生对化工机械与设备行业的兴趣和责任感。
二、教学内容：1. 容器的概念与分类（1）介绍容器的基本概念；（2）讲解容器的分类及特点。
2. 容器零部件（1）介绍容器零部件的常见类型；（2）讲解各种零部件的作用及其在容器中的重要性。
3. 化工机械与设备（1）介绍化工机械与设备的基本构成；（2）讲解化工机械与设备的功能及应用。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：（1）容器的基本概念与分类；（2）容器零部件的常见类型及作用；（3）化工机械与设备的基本构成及功能。
2. 教学难点：（1）容器零部件在实际应用中的识别与选择；（2）化工机械与设备在化工生产中的应用。
四、教学方法与手段：1. 教学方法：（1）采用讲授法，讲解基本概念和原理；（2）采用案例分析法，分析实际问题；（3）采用小组讨论法，培养团队合作精神。
2. 教学手段：（1）使用多媒体课件，展示图片和视频；（2）利用模型和实物，进行直观教学；（3）布置实践作业，巩固理论知识。
五、教学安排：1. 课时：2课时（90分钟）2. 教学过程：（1）第一课时：讲解容器的基本概念与分类，容器零部件的常见类型及作用；（2）第二课时：讲解化工机械与设备的基本构成及功能，分析实际应用案例。
3. 作业布置：（2）查找相关资料，了解化工机械与设备在化工生产中的应用。
第二章教案——容器零部件化工机械与设备六、教学目标：1. 知识与技能：（1）掌握容器密封件的类型及作用；（2）了解容器支撑部件的分类与功能；（3）熟悉搅拌设备的工作原理与应用。
压力容器零部件设计2法兰设计
管法兰的密封面型式
平面型，凹凸型，榫槽型（同容器法兰） ，梯形槽和全平面型：
1
确定法兰类型和密封面型式、管子材料和尺寸；
2
再由工作温度，确定材料或由材料定公称压力；
5
参照各尺寸绘法兰图。
4
由型式和工作温度，确定匹配的垫片种类、材料和紧固件材料、尺寸；
3
再由公称压力，确定法兰各部分尺寸；
管法兰连接的设计步骤
3
由于操作压力不高，由表12－1（垫圈选用表）可采用平面型密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，查JB4704-92定出尺寸。标注为：垫片1200－0.6 JB4704-92
选择标准法兰举例
法兰的各部分尺寸可从JB4701-92中查得，并可绘出法兰图。
联接螺栓为M20，共52个，材料由表12－5（法兰、螺栓、螺母、材料匹配表）查得为35 ，螺母材料为Q235－A。
包括：选择螺栓材料、确定螺栓尺寸和个数，螺栓载荷计算。
计算螺栓载荷：达到预紧密封比压和工作密封比压。
材料：根据螺栓载荷、工作温度等。一般螺栓材料比螺母材料的硬度高30HB以上。
直径和个数：连接螺栓DN≥ M12，先由标准定个数，一般为4的倍数，然后由螺栓载荷、材料的许用应力计算螺栓根径，再由此定DN。最后校核螺栓中心距。
垫圈的选择
垫圈的结构形式、材料和尺寸，标准化。 选择依据：介质的腐蚀性、操作温度和压力， 考虑价格低廉、制造容易和更换方便。 高温高压：金属垫圈 中温中压：金属与非金属组合式或非金属 中、低压：多用非金属 高真空或深冷：金属垫圈
压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、法兰与管板。
01
密封原理分为：
自紧密封（高压）：依靠容器内介质的压力压紧密封元件，使密封面获得很大的压紧力，在密封口产生较大的密封比压，达到密封目的。
2压力容器的主要零部件
6-12 锥形压紧面
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 椭圆或八角形截面的金属 垫圈配合。
6-13 梯形槽压紧面
因素3. 垫片性能
垫片密封面的塑性变形能力 ——实现初始密封；
垫片材料及结构的回弹能力 ——提高工作状态下的残余密封比压。
耐腐蚀能力。 力学性能，尤其抗高温蠕变能力。 工作温度下的变质硬化或软化性。
（a）尚未预紧工况
图6-3 密封机理图
（b）预紧工况（无内压） 拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压
紧面作用到垫片上。垫片产生弹性 或屈服变形，填满凹凸不平处，堵 塞泄漏通道，形成初始密封条件。
引入概念1“预紧比压y”
形成初始密封条件时垫片单位面积 上所需的最小压紧力，称为“垫片 比压力” ，单位为MPa。在预紧工 况下，如垫片单位面积上所受的压 紧力小于比压力y，介质即发生泄漏。
在跨距中点：载荷——介质压力，弯矩。
1
pc Rm 2Se
M1
R
2 m
Se
膜应力 弯曲应力
（b）预紧工况 图6-3 密封机理图
y值仅与垫片材料、 结构与厚度有关。
（c）操作工况
密封比压下降
导致 通入介质 压力上升
垫片弹性压缩变形部分产生回弹，使压 紧面上的密封比压力仍能维持一定值以 保持密封性能。
引入概念2 “操作密封比压”
为保证在操作状态时法兰的密封性 能而必须施加在垫片上的压应力， 称为操作密封比压。 操作密封比压往往用介质计算压力 的m倍表示， m称为“垫片系数”。
6-10 凹凸型压紧面
榫槽型压紧面
一榫一槽密封面组成，优点 是对中性好，密封预紧压力 小，垫片不易挤出，不受介 质冲刷，用于易燃易爆密封 要求高处。缺点是更换较困 难，榫易损坏。
TSG 21-2016-- 培训复习题(含答案)
TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》培训复习题一、术语1. 压力容器（GB/T 26929-2011《压力容器术语》的2.2.1）压力作用下盛装流体介质的密闭容器。
注：“密闭”在这里是指以容器对外连接管口为界限的范围内能够形成一个独立的承压空间。
2. 受压元件（GB/T 26929-2011《压力容器术语》的2.2.9）承受压力载荷（包括内压或外压）的容器零部件。
注：指保存、密闭压力介质的容器壳体元件和其他密封元件，开孔补强圈，外压加强圈等。
3. 异种材质接头(GB/T 19866- 2005/ISO 15607:2003《焊接工艺规程及评定的一般原则》的3.14)母材的力学性能和(或)化学成分有明显差异的焊接接头。
4.压力容器的改造是指改变主要受压元件的结构或者改变压力容器运行参数、盛装介质、用途等；压力容器的重大修理是指主要受压元件的更换、矫形、挖补，以及焊制压力容器筒体的纵向接头、筒节与筒节(封头)连接的环向接头、封头的拼接接头，以及球壳板间的焊接接头的补焊或者对非金属压力容器粘接缝的修补；二、判断题（将判断结果填入括号中。
正确的填“○”，错误的填“×”）1.TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称“TSG 21-2016”）划定管辖的压力容器条件之一为：容积大于或者等于0.025m3并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm。
（×）1.3：0.03m32.按TSG 21-2016的规定，非受压元件与受压元件的连接焊缝不在压力容器的本体范围内。
（×）1.6.13.压力容器的仪表，包括直接连接在压力容器上的压力、温度、液位等测量仪表。
（○）TSG 21-2016的1.6.24. 压力容器的安全附件，包括直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、易熔塞、紧急切断装置、安全联锁装置。
（○）TSG 21-2016的1.6.25. 超高压容器也可以划为第Ⅱ类压力容器。
压力容器基本结构及制造过程 (2)
压力容器通常是由板、壳组合而成的焊接结构。
受压元件中，圆柱形筒体、球罐(或球形封头)、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头、锥形封头和膨胀节所对应的壳分别是圆柱壳、球壳、椭球壳、球冠+环壳、球冠、锥壳和环形板+环壳。
而平盖(或平封头)、环形板、法兰、管板等受压元件分别对应于圆平板、环形板(外半径与内半径之差大于10倍的板厚)、环(外半径与内半径之差小于10倍的板厚)以及弹性基础圆平板。
上述7种壳和4种板可以组合成各种压力容器结构形式，再加上密封元件、支座、安全附件等就构成了一台完整的压力容器。
图1-1为一台卧式压力容器的总体结构图，下面结合该图对压力容器的基本组成作简单介绍。
筒体筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。
圆柱形筒体(即圆筒)和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。
筒体直径较小(一般小于1000mm)时，圆筒可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝；直径较大时，可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。
由于该焊缝的方向和圆筒的纵向(即轴向)平行，因此称为纵向焊缝，简称纵焊缝。
若容器的直径不是很大，一般只有一条纵焊缝；随着容器直径的增大，由于钢板幅面尺寸的限制，可能有两条或两条以上的纵焊缝。
另外，长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。
但当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，就需要先用钢板卷焊成若干段筒体(某一段筒体称为一个筒节)，再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的筒体。
筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称环焊缝。
圆筒按其结构可分为单层式和组合式两大类。
1、单层式筒体筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所构成，也就是器壁只有一层(为防止内部介质腐蚀,衬上的防腐层不包括在内)。
GB150-2011《压力容器》宣贯
≤低压＜ ≤中压＜ ≤高压＜ ≤超高压 0.1 1.6 10 100MPa -----------。----------。------------ 。------------*---------------------*---------------------。--------------*---------- 0.1 -0.02 0.1 35MPa 100MPa
六. GB150《压力容器》
• （一） 标准的结构
• • • • 第1部分：通用要求 第2部分：材料 第3部分：设计 第4部分：制造、检验和验收
17
六. GB150《压力容器》
• 这种编排方式在组合使用（包括GB150以外的）时对 设计人员提出了更高的要求。如：
• GB150.1的1.3.2钢制容器不得超过按GB150.2中列入材料的允许 使用温度范围；
（三）压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大 于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温 度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。 （四）电梯，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或 者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。 （五）起重机械，是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大 于或者等于0.5t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固 定的电动葫芦等。 （六）客运索道，是指动力驱动，利用柔性绳索牵引箱体等运载工具运送人员的机电设备，包括客运架空索 道、客运缆车、客运拖牵索道等。 （七）大型游乐设施，是指用于经营目的，承载乘客游乐的设施，其范围规定为设计最大运行线速度大于或 者等于2m／s，或者运行高度距地面高于或者等于2m的载人大型游乐设施。 （八）场（厂）内专用机动车辆，是指除道路交通、农用车辆以外仅在工厂厂区、旅游景区、游乐场所等特 定区域使用的专用机动车辆。
制图复习题(3)
制图复习题1.你认为装配图和零件图的异同是?a)相同之处：i.都有视图进行结构表达，ii.都采用正等投影法进行视图表达iii.都有尺寸iv.都有技术要求和标题栏b)不同之处i.零件图表达的是某个零件的结构、尺寸等装配图时表达多个零件的结构、装配关系和尺寸等ii.零件图中的尺寸要求完整，装配图则只要标注装配体的整体尺寸、装配尺寸等iii.零件图中零件的结构均需表达清楚，如倒角；装配图中零件的这些小结构可以省略不表达iv.装配图中有零件序号、明细栏，零件图中没有此项内容2.多选题关于装配图的尺寸标注描述错误的是（BC ）A）性能尺寸是表示装配体的性能、规格或特征的尺寸B）装配尺寸是表示装配体安装时所需要的尺寸C）外形尺寸是装配体各零件间装配关系的尺寸D）运动零件的极限位置尺也是非常重要的尺寸3.多选题4.关于右图描述正确的是:ACDA）A是非接触面画两条线B）C处零件应化剖面线符号C）G是两零件接触面画一条线D）D是同意零件剖面线符号相同5.下列合理的是6.该零件构造结构是否合理,为什么?应怎样改进?画出改进后草图。
7.下图为一填料函密封结构示意图，其中A是,B是,C是,D是,E是。
8.多选题关于该零件描述正确的是（）A）圆螺母B）止动垫圈C）是轴向零件的固定结构D）是轴端挡圈9.多选题如图所示有一轴承座,关于其尺寸标注描述正确的是A）外形尺寸B）是配合尺寸C）相对位置尺寸D）安装尺寸10.如图所示是一个齿轮和一个轴连接件的剖面图。
其绘制过程中,A采用了画法，B采用了画法,C采用了画法, D采用了画法，E采用了画法。
11.下图采用何种表达方法? B如何旋转?12.简述化工设备图的内容,及化工设备的结构特点。
13.简述常见化工设备的种类。
14.该设备名称是?请写出1-12的零部件名称,画出7号部件的示意图。
说明5、8、10、6号部件的作用。
15.塔设备的作用是什么？16.换热器的作用是什么？17.请绘制板塔结构简图,说明与填料塔的不同。
压力容器结构
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（2）椭圆形封头——椭圆形封头是个半椭球体。它的纵剖 面是条半椭圆曲线。曲线的曲率半径连续变化，没有形状 突变处。直边段高度为h。因而封头的应力分布比较匀称， 受力状况比碟形封头优越。我国规定的标准椭圆形封头， 长径与高度之比为2.0。这样，封头和与它相连接的圆筒体 就可以采用相同的材料和相等的壁厚，组焊比较方便。近 期制造的锅炉与压力容器，大部分都采用椭圆形封头。
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裙座上须开孔： ① 排气孔 裙座顶部须开设Φ80~Φ100的排气孔，以排放 可能聚结在裙座与封头死区的有害气体。对于有人孔的矮 裙座或者顶部在封头拼接焊缝处开有缺口的可以不开设排 气孔。 ② 排液孔 裙座底部须开设80~100的排液孔，一般孔径 Φ50，中心高50mm的长圆孔。 ③ 人孔 裙座上须开设人孔，以方便检修；人孔一般为圆 形，当截面削弱受到限制或为方便拆卸塔底附件（如接管 等），可开长圆孔。 ④ 引出管通道孔 考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管 之间应保留一定间隙。
压力容器结构
压力容器定义
《特种设备安全监察条例》定义：
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；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。
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压力容器零部件
（4）球冠形封头——球冠形封头可用作 端封头，也可以用作容器中两独立受 压室的中间封头，由于封头为一球面 且无过渡区，在连接边缘有较大边缘 应力，要求封头与筒体联接处的T形 接头采用全焊透结构。 任何情况下，与球罐型封头连接 的圆筒厚度应不小于封头厚度。否则， 应在两者之间设加强段过渡连接。加 强段的厚度应与封头等厚。 （5）平盖——弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下， 平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的20～30倍。 但结构简单，制造方便。压力容器上的人孔 、手孔，或者直 径较小的高压容器，一般采用平盖。
压力容器---零部件
江2 特点： 1.考虑支座弯矩对容器圆筒所产生的局部应力，避免筒体由于 局部应力过大有可能引起失效。局部径向弯矩包括设备自重、水 平载荷（风载荷或地震载荷）及偏心载荷所产生的弯矩。 2.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。 若容器壳体有热处理要求时， 支座垫板应在热处理前焊接在器 壁上。 3.改进了垫板结构。为改善容器的受力情况，JB/T4725-92 将 垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理 时气体的排放。 ●耳式支座设计计算： 支座处容器圆筒内存在以下几种应力： （1） 内压引起的一次总 体薄膜应力 Pm； （ 2） 支座弯矩引起的一次局部薄膜应力 Pl； （3） 支座弯矩引起的一次弯曲应力 Pb； 根据应力分析的方法按照下列 原则计算： Pm≤[σ ] Pm+Pl≤1.5[σ ] Pm+Pl+Pb≤1.5[σ ] 至于组合应力，按照第三强度理论进行计算。
容器外径， 有保温层时取保温层外径； f1-风压高度变化系数； q0-10 米高度处的基本风压值；H0-容器总高度；h-水平力作用点至底板 距离；Se-偏心距；D-螺栓分布圆直径。 （2） 按 Q Q，选取相应的支座。 （3） 校核 M M ，若不符合则应选取大一号的支座或增加支 座数量。 由于支反力 Q 对容器器壁作用一外力矩 M，M=Q（l2-s1）
2．
支承式支座（JB/T4724-92）
● 支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器： a.公称直径 DN800~4000mm； b.圆筒长度 L 与公称直径 DN 之比 L/DN≤5; c.容器总高度 HO≤10m。 ●支承式支座多用于安装在距地坪或基础面较近的具有椭圆 形或碟形封头立式容器。 ● 支承式支座数量一般应采用三个或四个均布。 ●支承式支座型式分类： 型 A B 式 支 座 号 适 用 公 称 直 径 结 构 特 征 （mm） 1~6 DN800~3000 钢板焊制，带垫板 1~8 DN800~4000 钢管制作，带垫板
化工设备基础9 容器零部件-2
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第9章 容器零部件
选用： 选用： 1）根据容器公称直径DN和 根据容器公称直径DN和 总质量选取相应的支座号和 支座数量 2）计算支座承受实际载荷， 计算支座承受实际载荷， 使其不大于支座允许载荷。 使其不大于支座允许载荷。 除容器总质量外， 除容器总质量外，实际载荷 还应综合考虑风载荷、 还应综合考虑风载荷、地震 载荷和偏心载荷。 载荷和偏心载荷。
裙座的结构
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第9章 容器零部件
裙座结构
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第9章 容器零部件
9.3 容器的开孔补强 ——开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中， ——开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中，较 开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中 大的局部应力； 大的局部应力； ——作用于接管上的各种载荷所产生的应力， ——作用于接管上的各种载荷所产生的应力，温度 作用于接管上的各种载荷所产生的应力 差造成的温差应力； 差造成的温差应力； ——容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； ——容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； 容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用 ——接管成为容器的破坏源，必须考虑补强问题 ——接管成为容器的破坏源，必须考虑补强问题。 补强问题。 接管成为容器的破坏源
第9章 容器零部件
鞍式支座
5
第9章 容器零部件
鞍座的结构—— 鞍座的结构—— 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成， 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设 备筒体相连处， 带加强垫板的和不带加强垫板的两种 的和不带加强垫板的两种。 备筒体相连处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种。
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第9章 容器零部件
（b）塑性失效补强设计原则 ——极限设计的方法，考虑到结构的安定性。 ——极限设计的方法，考虑到结构的安定性。 极限设计的方法 开孔容器的接管处达到全域塑性时的极限应力应等 于无孔壳体的屈服应力；同时， 于无孔壳体的屈服应力；同时，按弹性计算的最大 应力应不超过2 应力应不超过2σs。 σmax=2σs max=2σs 而 所以 σs =1.5[σ] σmax=3[σ] max=3[σ
零部件英文缩写及零部件中英文对照
零部件英文缩写及零部件中英文对照一、零部件英文缩写1. PCB：Printed Circuit Board（印刷电路板）2. MCU：Microcontroller Unit（微控制器单元）3. IC：Integrated Circuit（集成电路）4. LED：Light Emitting Diode（发光二极管）5. LCD：Liquid Crystal Display（液晶显示器）6. motor：Electric Motor（电动机）7. sensor：Sensor（传感器）8. resistor：Resistor（电阻器）9. capacitor：Capacitor（电容器）10. inductor：Inductor（电感器）二、零部件中英文对照1. 集成电路：Integrated Circuit2. 发光二极管：Light Emitting Diode3. 液晶显示器：Liquid Crystal Display4. 电动机：Electric Motor5. 传感器：Sensor6. 电阻器：Resistor7. 电容器：Capacitor8. 电感器：Inductor9. 印刷电路板：Printed Circuit Board10. 微控制器单元：Microcontroller Unit三、更多零部件中英文对照11. 开关：Switch12. 连接器：Connector13. 插头：Plug14. 插座：Socket15. 线缆：Cable16. 变压器：Transformer17. 继电器：Relay18. 晶体管：Transistor19. 二极管：Diode20. 电池：Battery四、常用零部件英文缩写补充11. CPU：Central Processing Unit（中央处理单元）12. GPU：Graphics Processing Unit（图形处理单元）13. RAM：Random Access Memory（随机存取存储器）14. ROM：ReadOnly Memory（只读存储器）15. USB：Universal Serial Bus（通用串行总线）16. HDMI：HighDefinition Multimedia Interface（高清多媒体接口）17. VGA：Video Graphics Array（视频图形阵列）18. SATA：Serial ATA（串行高级技术附件）19. SSD：Solid State Drive（固态硬盘）20. HVAC：Heating, Ventilation, and Air Conditioning（供暖、通风及空调系统）五、扩展零部件中英文对照列表21. 振动电机：Vibration Motor22. 螺线管：Solenoid23. 伺服电机：Servo Motor24. 步进电机：Stepper Motor25. 保险丝：Fuse26. 断路器：Circuit Breaker27. 滑动轴承：Plain Bearing28. 滚动轴承：Ball Bearing29. 液压缸：Hydraulic Cylinder30. 气缸：Pneumatic Cylinder六、额外零部件英文缩写补充21. Liion：Lithiumion（锂离子）22. NiMH：NickelMetal Hydride（镍氢）23. OLED：Organic Light Emitting Diode（有机发光二极管）24. FPGA：FieldProgrammable Gate Array（现场可编程门阵列）25. DSP：Digital Signal Processor（数字信号处理器）26. GPS：Global Positioning System（全球定位系统）27. RFID：RadioFrequency Identification（射频识别）28. WiFi：Wireless Fidelity（无线保真）29. Bluetooth：蓝牙（一种无线技术标准）30. IoT：Internet of Things（物联网）。
第二节 压力容器零部件 1.2.1 筒体和封头
管子的公称直径（通径）既不是管子的内径也不 是管子的外径，而是一个略小于外径的数值。
零部件的二个基本参数
公称压力（PN）
国家标准GB1048将管路元件的公称压力分为以 下十个等级：0.25MPa、0.6MPa、1.0Ma、 1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.30MPa、10.0MPa、 16.0MPa、25.0MPa 。
(e) 梯形压紧面（Trapezium face）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金 属垫圈— —八角垫、椭圆垫
（a）全平面
（b）突面
（c）凹凸面
（d）榫槽面
（e）环连接面（梯形槽）
突出平面型压紧面
凹凸面法兰连接
榫槽面法兰连接
榫槽型密封面
梯形槽密封面
金属与金属的接触（Metal to metal）
中华人民共和国机械电子工业部 中华人民共和国化学工业部 中华人民共和国劳动部 中国石油化工总公司
JB4700－92 压力容器法兰分类与技术条件
适用范围：公称压力0.25~6.4MPa，工作温度-20~450℃ 分类：甲型平焊法兰，乙型平焊法兰，长颈对焊法兰 法兰、垫片、螺柱、螺母材料的匹配
容器法兰公称直径：指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。
压力容器的公 称直径DN：
无 钢缝 板钢 卷管 焊作 点筒 筒体 体： ：外 内径 径D1i5390，201，590，302，850，40， 216000，1600，3000等
公称压力pN：一定温度和材料的法兰的最高工作压力。
容器法兰的公称压力是以16Mn在200℃时的最高操作压 力为依据制订的。
3）法兰的类型
化工设备机械基础9-容器零部件
公称压力（nominal pressure）是压力容器或管道的标准化
压力等级，即按标准化要求将工作压力划分为若干个压力等级。
指规定温度下的最大工作压力,也是一种经过标准化后的压力数
值。
Evaluation only.
ith在实As主际p要过os是程e指中.S标进l准行id件选e如用s法，f兰而or、不阀需.N门要E等每T规次3定都.5了要一进Cl系行i列计en标算t准。P以如r便法of于兰ile
（3）按法兰端面形状分类
ith（3.31A）s影Cpo螺响op预栓s法y紧er预兰力.i紧必密Sglh须力封it使的dE垫2e因v片0sa素0压lf4紧uo-a并r2t实0i.1现oN1初nE始TAo密sn3p封l.o条y5s.件e；ClP同it时ey预n紧tLt力Pd也r.不o能file
太大，否则将会使垫片被压坏或挤出。提高螺栓预紧力，可以增加垫 片的密封能力。采取减小螺栓直径，增加螺栓个数的办法对密封是有 利的。
（3）容器法兰尺寸的确定、示例及标记
步骤： （a）根据容器的公称直径DN和设计压力，参照表16-9初步确
定法兰的结构类型； （b）根据容器的设计压力p，设计温度t及准备采用的法兰材料，
ith（cA）按原sp根表来o据根1s6e所据-1.2确设S确l定计定i的压d所Ee法力v选sa兰p法所lf的u兰初oaPr的N步t和i公确.oND称定nEN压的T返o力法n回3lP兰.查Ny5类.；看型C表l是1i6否e-9n，包t以含P便有r验已of证确ile 定Co的pPyNr与igDhNt。 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
Co和 直p尺径y寸唯r圆一ig整确h而定t得的到。20的0。4所-以20法1兰1的尺As寸p是o由s法e兰P的t公y称L压t力d和.公称
压力容器零部件的结构和计算
压力容器零部件的结构和计算压力容器是一种用于储存或输送压力介质的设备，常见于化工、石油、能源等行业。
其零部件的结构和计算对于保证容器的安全性至关重要。
以下将详细介绍压力容器零部件的结构和计算。
一、压力容器零部件的结构压力容器主要由以下几个零部件构成：1.容器壳体：容器壳体是压力容器的主要结构部件，其承受着内外压力的作用。
常见的容器壳体有圆筒形、球形、圆锥形等，其材料一般选用常见的钢材，如碳钢、不锈钢等。
2.端头：端头位于容器壳体的两端，主要用于封闭容器。
常见的端头形式有平头、球头、封头等，其选用材料需满足与容器壳体相同的强度和耐压性。
3.支撑和支承部件：为了保证容器的稳定性和安全性，常常需要为压力容器配置相应的支撑和支承部件，如支撑脚、支座、支撑架等。
这些部件需要具备足够的强度和稳定性，以承受容器自身的重量和外界荷载。
4.进出口连接件：压力容器通常需要进行介质的进出，因此需要配置进出口连接件。
这些连接件包括法兰、焊接接头、螺纹接头等。
其连接方式和材料的选择需要根据介质的性质和工艺要求来确定，以保证连接的可靠性和密封性。
5.安全附件：为了保证压力容器的安全运行，常常需要配置相应的安全附件，如安全阀、压力表、液位计等。
这些附件能够监测和调节容器内部的压力和液位，一旦超出规定的范围，能够及时发出警报或采取相应的措施。
二、压力容器零部件的计算为了确保压力容器的安全性和符合设计要求，需要进行相应的计算和验证。
以下是几个常见的压力容器零部件计算方法：1.容器壳体厚度的计算：容器壳体的厚度需要满足强度和稳定性的需求。
常见的计算方法有：应力平衡法、弯曲试验法、有限元分析法等。
这些方法能够计算得出合理的壳体厚度，以保证容器在内外压力作用下不发生失稳或破裂。
2.端头厚度的计算：端头的厚度计算方法与壳体类似，需要考虑内压和外压的作用。
根据不同的端头类型和几何形状，可以采用不同的计算公式和方法计算出合理的端头厚度。
3.进出口连接件的计算：进出口连接件的计算需要考虑连接件与容器壁的强度和密封性。
压力容器零部件设计
压⼒容器零部件设计压⼒容器零部件设计⼀、压⼒容器的封头设计平板形封头带折边锥形封头⽆折边锥形封头锥形封头⽆折边球形封头头带折边球形（碟形）封半椭球（椭圆形）封头半球形封头凸形封头封头椭圆形封头的最⼩厚度标准椭圆形封头：δe≥0.15%Di ⾮标准椭圆形封头：δe≥0.30%Di内压碟形封头e i e t W C t i C MR P P R MP δφδσφσδ5.0][2][5.0][2+=-=最⼤允许⼯作压⼒：壁厚：碟形封头的最⼩厚度标准碟形封头：δe≥0.15%Di ⾮标准碟形封头：δe≥0.30%Di（1）受内压(凹⾯受压)球冠形端封头封头的计算厚度按式(7-6)计算：式中：Q ——系数，由GB150图7—5查取。
（2）受外压(凸⾯受压)球冠形端封头封头的计算厚度按下列两种⽅法确定，取其较⼤值：a) 按球形封头计算公式确定的外压球壳厚度；b) 按式(7-6)计算得到的厚度。
（3）两侧受压的球冠形中间封头（3.1）当不能保证在任何情况下封头两侧的压⼒都同时作⽤时，封头计算厚度应分别按下列两种情况计算，取较⼤值：（3.2）当能够保证在任何情况下封头两侧的压⼒同时作⽤时，可以按封头两侧的压⼒差进⾏计算：在任何情况下，与球冠形封头连接的圆筒厚度应不⼩于封头厚度。
否则，应在封头与圆筒间设置加强段过渡连接。
圆筒加强段的厚度应与封头等厚；端封头⼀侧或中间封头两侧的加强段长度L 均应不⼩于2c t i c p D P -=φσδ][2Q δ0.5DiGB/T25198-2010压⼒容器封头⼏点变化⼆、法兰设计螺栓法兰连接结构及密封设计垫⽚选择原则①要有全⾯的观念，综合考虑温度、压⼒、介质、压紧⾯形式等⽅⾯要求，其中温度和压⼒是影响密封的主要因素，也是选择垫⽚的主要依据。
②在保证密封的前提下，尽量选⽤结构简单、价格便宜、便于安装和更换的垫⽚。
螺栓是法兰密封连接中的重要元件，对其基本要求是强度要⾼、韧性要好。
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第9章 容器零部件
垫板 盖板 支柱
底板
垫板 盖板 支柱
底板
垫板 盖板 支柱
底板
垫板 盖板 支柱
底板
A型
AN型
B型
BN型
20
第9章 容器零部件
（4）裙式支座 应用：高大的立式容器，特别 是塔设备。
形式：圆筒形裙座和圆锥形裙座。
裙座结构
21
第12章 容器零部件（续）
1—塔体; 2—保温支承圈; 3—无保温时排气孔; 4—裙座筒体; 5—人孔 ; 6—螺栓座; 7—基础环; 8—有保温时排气孔; 9—引出管通道; 10—排液孔
标准：JB/T4713《腿式支座》。 A型（角钢支柱）B型（钢管支柱）
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第9章 容器零部件
选用： 1）根据容器公称直径DN和 总质量选取相应的支座号和 支座数量 2）计算支座承受实际载荷， 使其不大于支座允许载荷。
除容器总质量外，实际载荷 还应综合考虑风载荷、地震 载荷和偏心载荷。
图12-23 腿式支座
裙座的结构
22
第9章 容器零部件
裙座结构
23
第9章 容器零部件
9.3 容器的开孔补强 ——开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中，较 大的局部应力； ——作用于接管上的各种载荷所产生的应力，温度 差造成的温差应力； ——容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； ——接管成为容器的破坏源，必须考虑补强问题。
性能差。
30
第9章 容器零部件
补强圈补强
31
第9章 容器零部件
补强圈补强32
第9章 容器零部件
补强圈补强 33
第9章 容器零部件
补强圈
34
第9章 容器零部件
应用
中低压容器应用最多的补强结构，一般使用在 静载、常温、中低压、 材料的标准抗拉强度低于540MPa、 补强圈厚度小于或等于1.5δn、 壳体名义厚度δn不大于38mm的场合。 标准
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第9章 容器零部件
（b）塑性失效补强设计原则 ——极限设计的方法，考虑到结构的安定性。
开孔容器的接管处达到全域塑性时的极限应力应等
于无孔壳体的屈服应力；同时，按弹性计算的最大
应力应不超过2σs。
σmax=2σs
而
σs =1.5[σ]
所以
σmax=3[σ]
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第9章 容器零部件
（2）补强结构
补强圈补强
局部补强 厚壁接管补强
补强结构
整锻件补强
整体补强
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第9章 容器零部件
（a）补强圈补强
结构 补强圈贴焊在壳体与接管连接处
优点 结构简单，制造方便，使用经验丰富
缺点
(a)补强圈补强
1）与壳体金属之间不能完全贴合，传热效果差，在中温
以上使用时，存在较大热膨胀差，在补强局部区域产生较
大的热应力；
2）与壳体采用搭接连接，难以与壳体形成整体，抗疲劳
7
第9章 容器零部件
鞍座标记方法： JB/T 4712—1992 鞍座 ××－×
固定鞍座F 滑动鞍座S 公称直径mm 型号（A，BⅠ，BⅡ， BⅢ，BⅣ，BⅤ） 如公称直径为1600mm的轻型（A型）鞍座，标记为 JB/T 4712—92鞍座A1600—F JB/T 4712—92鞍座A1600—S
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第9章 容器零部件
1、开孔补强的设计原则与补强结构 开孔补强设计
——采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应力集 中系数减小到某一允许数值。
开孔补强设计准则 弹性失效设计准则——等面积补强法
塑性失效准则—极限分析法
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第9章 容器零部件
（1）补强设计原则 （a）等面积补强法的设计原则
——规定局部补强的金属截面积必须等于或大于开 孔所减去的壳体截面积，其含义在于补强壳壁的平 均强度，用于开孔等截面的外加金属来补偿削弱的 壳壁强度。
标准： JB/T 4725《耳式支座》 A型（短臂） A、AN B型（长臂） B 、BN
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第9章 容器零部件
1-垫板； 2-筋板； 3-支脚板 图12-19 耳式支座
带垫板的耳式支座
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第9章 容器零部件
14
第9章 容器零部件
（2）支承式支座 应用：高度不大、安装位置距基础面较近且具有凸形 封头的立式容器。
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第9章 容器零部件
带垫板的支承式支座
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第9章 容器零部件
（3）腿式支座（支腿）
应用：多用于高度较小的中小型立式容器中。
结构与支承式支座区别：腿式支座是支承在容器圆柱 体部分，而支承式支座是支承在容器底封头上。
特点：结构简单、轻巧、安装方便，容器下面有较大 操作维修空间。但当容器上管线直接与产生脉动载荷 的机器设备刚性连接时，不宜选用腿式支座。
结构：容器封头底部焊上数根支柱，直接支承基础地面
特点：简单方便，但对容器封头会产生较大的局部应力， 故当容器较大或壳体较薄时，必须在支座和封头间加垫 板，以改善壳体局部受力情况。
标准： JB/T 4724《支承式支座》 A型（钢板支柱） B型（钢管支柱）
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第9章 容器零部件
B型
A型
图12-21 支承式支座
第9章 容器零部件
鞍座的结构—— 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设 备筒体相连处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种。
F型鞍式支座
S型鞍式支座
鞍座标准—— 轻型（A）和重型（B）两大类，重型又分为BⅠ～BⅤ 五种型号，见表13-1。
6
第9章 容器零部件
鞍座标准的选用 ➢根据鞍座实际承载的大小 ➢确定选用轻型（ A型 ）或重型（ BⅠ~BⅤ型）鞍座 ➢找出对应的公称直径， ➢根据容器圆筒强度确定120°或150°包角的鞍座 ➢标准高度下鞍座的允许载荷和各部分结构尺寸可从 表12-7和JB/T4712—92中得到。
8
第9章 容器零部件
鞍式支座
9
第9章 容器零部件
鞍式支座
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第9章 容器零部件
圈座
圈座
支腿式
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第9章 容器零部件
2、立式容器支座 （1）耳式支座 （悬挂式支座）
结构：由筋板和支脚板组成
特点：简单、轻便，但对器壁会产生较大的局部应力。 当容器较大或器壁较薄时，应在支座与器壁间加一垫 板，垫板的材料最好与筒体材料相同。
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第9章 容器零部件
问题：没有考虑开孔处应力集中的影响，没有计入 容器直径变化的影响，补强后对不同接管会得到不 同的应力集中系数，即安全裕量不同，因此有时显 得富裕，有时显得不足。
优点：长期实践经验，简单易行，当开孔较大时， 只要对其开孔尺寸和形状等予以一定的配套限制， 在一般压力容器使用条件下能够保证安全，因此 不少国家的容器设计规范主要采用该方法，如 ASME Ⅷ-1和GB150等。