钢制压力容器壁厚计算
压力容器壁厚快速计算
对常温和 久强度（经10万小
对常温下 设计温度
时断裂）
材料
的最低抗 下的屈服
拉强度σ
b
点σs
（或σ ss)
σDt平均 σDt最小
值
值
碳素钢、低合金钢
奥氏体不锈钢
工业纯铝和防锈铝
1.当设计温度低于20℃时的许
用应力。
2.对
已有成功使用经验的钢材，其
许用应力一般可按上式计算，
安全系列取右表之数据，最后
取计算值中的最小值作为设计
圆 符号意义 形 及单位
D直径(mm)
[σ]许用应力 (kgf/cm2)
Φ
焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
封 压力校核
2000
1370
0.85
1
头
标
准
椭
圆
形
封 头 应力校核公式
σt=(P(Di+0.5(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt]
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
符号意义 及单位
D直径(mm)
[σ]许用应力 (kgf/cm2)
Φ
焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
压力校核
2000
1370
0.85
1
应力校核公式
σt=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt]
符号意义 及单位
P压力(kg/cm2)
D直径(mm)
Φ 焊缝系数
C壁厚附加量 (mm)
10.45697181
须满足σt≦[σt] S壁厚(mm) 10
σt最大允许 应力
(kgf/cm2) 1310.130719
GB150-1998《《钢制压力容器》
• 二．内压园筒和内压球壳： • ☆失效准则 • 容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经 历弹性变形、塑性变形、爆破；因此容器 强度失效准则的三种观点： • 弹性失效 • 弹性失效准则认为壳体内壁产生屈服即达 到材料屈服限时该壳体即失效，将应力限 制在弹性范围，按照强度理论把筒体限制 在弹性变形阶段。认为圆筒内壁面出现屈 服时即为承载的最大极限。
2
• • • • • • • • • •
5.总论： （1）容器管辖范围：（3.3.1节～3.3.4节） （2）定义：（3.4节） 1)压 力 除注明者外，压力均为表压力。 工作压力Pw 设计压力Pd 计算压力Pc 最大允许工作压力[Pw] 安全阀的开启压力Pz 爆破片的标定爆破压力Pb
3
• 2)温 度 • 金属温度 ；工作温度 ；最高、最低工作温 度；设计温度；试验温度 • （3）载荷：经常性载荷；选择性载荷； （3.5.4节） • （4）厚度：厚度的定义：计算厚度；设计 厚度；名义厚度；有效厚度等； （3.4.8节）
4
• • •
• •
•
厚度负偏差C1 腐蚀裕量C2 C2=NfхdC2； Nf—设计寿命。单 位：年； dC2—腐蚀速率。单位：毫米/ 年 腐蚀裕量考虑的原则 ： １）与工作介质接触的筒体、封头、接管、 人（手）孔及内部构件等，均应考虑腐蚀 裕量。 ２）下列情况一般不考虑腐蚀裕量：
5
• a、介质对不锈钢无腐蚀作用时（不锈钢、不锈复 合钢板或有不锈钢堆焊层的元件）； • b、可经常更换的非受压元件； • c、有可靠的耐腐蚀衬里； • d、法兰的密封表面； • e、管壳式换热器的换热管； • f、管壳式换热器的拉杆、定距管、折流板和支持 板等非受压元件； • g、用涂漆可以有效防止环境腐蚀的容器外表面 及其外部构件（如支座、支腿、底板及托架等， 但不包括裙座）。
任务四 压力容器的强度计算及校核
项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断，K＞1.2为厚壁容器，K≤1.2为薄壁容器。
工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作，需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体1.壁厚计算公式圆筒体计算壁厚：圆筒体设计壁厚：球形容器计算壁厚：球形容器设计壁厚：式中δ——圆筒计算厚度，mmδd——圆筒设计厚度，mmpc——计算压力，MPa。
pc=p+p液，当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略Di——圆筒的内直径，mm[σ]T——设计温度T下，圆筒体材料的许用应力，MPa（可查表）φ——焊接接头系数，φ≤1.0C2——腐蚀裕量，mm2.壁厚校核计算式在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算，如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。
这时容器的材料及壁厚都是已知的，可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。
式中δe——圆筒的有效厚度，mm设计温度下圆筒的计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]：设计温度下球壳计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
二、封头的强度计算1.封头结构封头是压力容器的重要组成部分，常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖），如图1-4所示。
工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头，最常用的是标准椭圆形封头。
以下只介绍椭圆形封头的计算，其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。
图1-4 封头的结构型式2.椭圆形封头计算椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成，如图1-5所示。
直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种，直边h的取值可查表1-7。
表1-7 椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位：mm图1-5 椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于2时，称为标准椭圆形封头。
压力容器钢板厚度计算例题
=1.6+1.6=3.2mm（300）
=1.6+2.13=3.73mm（400）
=1.6+3.2=4.8mm（600）
根据《容规》的规定。制造压力容器的钢板厚度不得小于6mm。因此设计厚度取6mm钢板。
还需要进行各种校核。
设计压力P=1.2MPa，
设计温度t=50℃。
介质为压缩空气。
确定参数：腐蚀裕量=Hale Waihona Puke mm钢板负偏差=0.6mm。
设计温度下的钢板许用应力【σ】t=133MPa。
焊缝系数Φ=0.85
则计算厚度δ=（PDi）/（2【σ】tΦ-P）
=（1.2*300）/（2*133*0.85-1.2）=1.60mm。（300）
=（1.2*400）/（2*133*0.85-1.2）=2.13mm（400）
=（1.2*600）/（2*133*0.85-1.2）=3.20mm（600）
以上计算的结果，可以看做是验证了4mm钢板在300、400、600mm的厚度，可以承受1.2MPa的压力。
如果是制造容器的单位进行设计，还要进行以下计算：
压力容器的计算,管体高=1450mm D=300mm,400mm,600mm 用4MM钢板能否承受1.2MPa的压力,是怎样计算的?在线等
最佳答案
依据GB150-1998<钢制压力容器》设计要求。以上题目缺少两个条件：介质和温度。假设介质为压缩空气，温度为常温。计算如下：
已知：公称直径Di=300mm、400mm、600mm。
钢制压力容器计算
开孔处需要补强 开孔处无需补强 加 强 管 补 强 ( A1 + A2 + A3)≥A
A4 ≤ 0
重取接管管壁厚度δt, 重复以上计算 ,直至
补 补强圈取与壳体相同材料 补强圈外径 补强圈有效宽度
强
圈
补
强
D= B=2d =
0mm 183.6 m m
取较小值为B'
0
补强圈计算厚度
S =A4/(B' -d)= JB/T4736-95
共
页 第
a, b
3
页
MPa
o
管口符号 h2 δn
Z C A1
δe
h1 W A4
δt δ nt
C
δ
A2
D Ti
A3
d
C
Y
X
C = C1 + C2 = k= δn-C δ
接 接管内直径 壁厚附加量 开孔内直径 管
DTi
mm mm mm δ'nt = δt+CT 0.65 mm = 2.55
CT = CT1 + CT2 = d = DTi + 2CT = PcDTi
共
页 第
6
页
mm 436.85 35.56 84 35.564 ( d * δnt )1/2 = h2 = 35.56 33 33 450.78 m m2 mm mm mm mm mm mm m m2
(B- d)(δe-δ)- 2 (δnt - CT )(δe-δ)(1 - fr ) = 接管外侧有效高度 接管外侧实际高度 取较小值 接管内侧有效高度 接管内侧实际高度 取较小值 h2 = h1 = h2 = h1 = ( d * δnt )1/2 = h1 =
压力容器厚度计算
目前，我国压力容器设计依据GB150-98《钢制压力容器》，是国内普遍遵循的原则。
一般情况下，板厚增加，元件强度会提高，但有时板厚增加强度反而降低。
如何按照该标准进行厚度的恰当选取，更好地满足强度需求，对压力容器设计具有重要意义。
GB150-98规定，计算厚度是指按各章公式计算得到的厚度；设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和；名义厚度指设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差。
我们这里讨论的厚度是名义厚度。
从定义中可以看出，名义厚度不包括加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位根据各自的加工工艺和加工能力自行选取，只要保证产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负偏差就可以。
这样可以使制造单位根据自身条件调节加工减薄量，从而更能主动地保证产品强度所要求的厚度，更切合实际地符合制造要求。
按照GB150-98等国家标准的原则，制造工艺人员要根据图样厚度考虑加工减薄量而增加制造元件的毛坯厚度。
在我国材料标准中，钢板厚度范围变化，钢板的σb、σs也有变化，一般是板厚增加，σb、σs有所降低。
我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范围增厚而有所降低，因而可能出现虽然有时板厚增加，强度反而降低的现象，尤其是封头，这种现象更明显。
2 实例为了证明上述现象存在，举例如下：首先我们给出常用钢板在不同状态下的强度指标，如下表所示：常用钢板在不同状态下的强度指标表2.1 例1某台储气罐，其封头为标准椭圆形，材质15MnVR，设计内径Di=2000mm，腐蚀裕度C2=1mm，焊缝系数φ=1，设计压力P=2.6MPa，设计温度t=20℃，标准椭圆封头形状系数K=1，侧十图样上封头名义厚度δn=16mm.制造厂选用18mm厚度钢板压制封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量为δx10%，即18x10%=1.8(包含钢板厚度负偏差在内)。
(1)选用18mm厚度钢板压制封头，满足GB150-98设计要求。
GB150-1998钢制压力容器
钢制压力容器Steel pressure vessels自1998-10-1 起执行标准圆筒和内压球壳圆筒和外压球壳和开孔补强、检验与验收（标准的附录）材料的补充规定（标准的附录）超压泄放装置（标准的附录）低温压力容器（标准的附录）非圆形截面容器（标准的附录）产品焊接试板的力学性能检验（提示的附录）钢材高温性能（提示的附录）密封结构（提示的附录）材料的指导性规定（提示的附录）焊接结构对GB150-89进行修订。
依据GB150-89实施以来所取得的经验，参照近期国际同类标准进行了下列变动：GB150-89中第8章“卧式容器”、第9章“直立容器”、附录E“U形膨胀节”、附录F“直立容器高振型计算”、附录H“钢制压录L“例题”。
其中，除附录L外，其余已另有国家标准或行业标准。
“前言”、“引用标准”和“附录H”。
0-89中1.1内容列为第1章“范围”；1.2“组成”撤消，其他内容列为第3章“总论。
”章（GB150-89中第1章）中增加了“计算压力”的定义；对最小厚度和计算厚度的定义进行了修订；对腐蚀裕量选取给予明确的规述与JB4732《钢制压力容器——分析设计标准》一致；压力试验中取消了（p+0.1）的限制，并对大型容器的压力试验给予了规定。
章（GB150-89中第2章）根据钢材标准的变动，相应的增加和撤消了一些钢号；增加了不锈钢复合钢板的技术要求；加严了钢板逐章（GB150-89中第3章）取消了“圆筒和球壳的组合应力计算”。
章（GB150-89中第4章）外压圆筒和外压管子计算中，其条件D o/δe≥10改为D o/δe≥20；D o/δe<10改为D o/δe<20。
章（GB150-89中第5章）补充了7.2.5“受外压锥壳”的计算。
章（GB150-89中第6章）修订了“不另行补强的开孔直径”的规定；撤消“开孔补强设计的另一方法”。
10章增加了锻焊压力容器和焊后热处理工艺的要求。
录C补充了对奥氏体不锈钢制低温容器的规定。
SGPM0001 钢管壁厚的计算
设计导则SGPM 0001-2002实施日期2002年3月26日中国石化工程建设公司钢管壁厚的计算第 1 页共 4 页目 次1 总则 1.1 目的 1.2 范围 1.3 引用标准2 壁厚计算2.1 承受内压直管的壁厚计算2.2 承受外压直管的壁厚和加强圈计算1 总则1.1 目的 为指导钢管壁厚的计算，特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准对钢管壁厚的计算进行了规定。
1.2.2 本标准适用于承受内压和外压的的碳素钢和合金钢、不锈钢无缝钢管、螺旋缝电焊钢管和钢板卷管壁厚的计算，不包括夹套管的计算。
1.3 引用标准使用本标准时，应使用下列标准最新版本。
GB 150 《钢制压力容器》GB/T 17395 《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB 50316 《工业金属管道设计规范》ASME B31.1 《动力管道》ASME B31.3 《工艺管道》2 壁厚计算2.1 承受内压直管的壁厚计算2.1.1 承受内压的直管设计壁厚t sd 应不小于式（2.1.1）的计算值。
t sd ＝t s ＋C 1＋C 2＋C 3 （2.1.1）式中：t sd ——直管设计壁厚，mm ；t s ——直管计算壁厚，mm ；C 1——壁厚负偏差附加量，mm ；C 2——腐蚀或磨蚀附加量，mm ；C 3——加工附加量，mm 。
有螺纹或其他机械加工时，C 3为螺纹牙高或加工深度及其加工负偏差之和。
2.1.2 当t s ＜D 0/6时，直管计算壁厚应按式（2.1.2）计算。
（2.1.2）式中：P ——设计压力，MPa ；D 0——直管外径，mm ；[s ]t ——设计温度下材料的许用应力，MPa ；E j ——焊接接头系数，对于无缝钢管取E j ＝1；Y ——系数。
2.1.2.1 国内常用钢管和钢板的许用应力由GB 50316-2000表A.0.1和表A.0.2中取值。
国外常用钢管和钢板的许用应力由ASME B31.3-1999表A-1中取值；但用于高压蒸汽的管道，其钢管和钢板的许用应力由ASME B31.1-1998表A-1、A-2、A-3中取值。
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式容器标准：《GB 150-2011 压力容器》《NB/T 47003.1-2009 钢制焊接常压容器》钢材标准：《GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板》－－GB 150碳素钢和低合金钢的钢板标准牌号Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 《GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》－－GB150 Q235B钢板标准《GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带》－－GB150高合金钢的钢板标准《GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带》－－NB/T 47003高合金钢板标准，化学成分、力学性能《GB/T 3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带》《GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》《GB/T 699-1999 优质碳素结构钢》牌号08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn《GB/T 700-2006 碳素结构钢》－－牌号Q195、Q215、Q235、Q275《GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量级允许偏差》不锈钢牌号对照表《GB 150-2011 压力容器》俗称GB 24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带GB/T 4237-1992不锈钢热轧钢板和钢带ASME(2007)SA240 统一数字代号新牌号旧牌号型号S304 S30408 06Cr19Ni10 0Cr18Ni9 304 S316 S31608 06Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 316 S316L S31603 022Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2 316L S321 S32168 06Cr18Ni11Ti 0Cr18Ni10Ti 321圆筒直径：钢板卷焊的筒体，规定内径为公称直径。
合理确定压力容器壁厚
从而导致本文开头所发生的情况，对此必须引起设 计人员的高度重视。因此，如果不考虑板厚增加材 料力学性能降低这一因素，将可能制造出强度不够 的压力容器，也就是说不是板材越厚强度越高，除 Q345R、16MnDR 外，还有 15MnVR、15MnVNR 等其它低合金高强度钢也有此类特性，据此要求压 力容器设计人员在选材确定壁厚时注意这一问题， 适当增加最小壁厚，确保加工减薄量对容器的强度 要求。
参考文献
[1] GB150-1998 钢制压力容器．中国标准出版社， 1998：
[2] 余国宗．化工容器及设备［M］．北京：化学工 业出版社，1990：
蒸发器在开车时，应先送入物料，确认符合正 常开车条件后，在慢慢打开蒸汽阀门，逐渐缓慢地 升温。蒸发器在停车和洗罐时，应缓慢地降温，以 减少热应力。
7 结论 任何一种耐蚀材料的耐应力腐蚀性能都是有
条件的，没有也不可能有在任何条件下均耐应力腐 蚀的不锈钢和合金。加热室的工作环境如物料、物 料浓度、温度是随工艺要求而定的，无法改变。本 文通过对加热室换热管破裂断口的分析，在应力腐 蚀断裂机理引导下阐述了合理选材，降低和消除工 作应力，残余应力，热应力，结构应力的途径和方 法，提高了加热室的制造质量，投产后的加热室， 显著延长了有效工作时间。
化学80
Chemical Engineering & Equipment
2010 年 1 月
合理确定压力容器壁厚
王祥能
(安徽锦邦化工股份有限公司，安徽 合肥 230011)
摘 要：确定压力容器壁厚不仅与强度有关，还要考虑刚度及材料的特性与加工能力，注意有的材料 不一定厚度越大强度越高，本文就这一问题进行探讨。 关键词：厚度；抗拉强度 σb；屈服强度 σs；加工减薄量
压力容器计算说明书
强度计算按GB150-1998《钢制压力容器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》及质检特函〔2010〕86号函<关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见>进行计算。
目录一、技术参数 (2)二、筒体强度计算 (2)三、筒体开孔及开孔补强计算 (3)四、封头强度计算 (6)资料来源编制校核标准化提出部门审核标记处数更改文件号签字日期批准文号批准序号项目符号计算依据计算公式数据单位一、技术参数符号计算依据计算公式数据单位1.最高工作压力P e给定Mpa 2.3.设计压力PcP19Pc=~Pe =×=MPa4.最高工作温度te 任务书给定193℃5.设计温度t c193+(15~30)210℃6.介质饱和水蒸气任务书给定7.选用材料GB150-2011P47Q345R/GB713、20/GB8163、20/NB470088.许用应力[]tσ根据 GB713 B-1碳素钢和低合金钢钢板许用应力，筒体材料Q345R，板厚＜16mm，温度193℃所得应力值MPa9.许用应力[]tσ根据 GB713 B-3碳素钢和低合金钢钢板许用应力，人孔圈及接管材料20/GB8163，板厚＜16，温度193℃所得应力值MPa10.许用应力[]tσ根据 GB/6479 B-6碳素钢和低合金钢钢管许用应力，接管材料20钢，板厚15mm，温度193℃所得应力值MPa二、筒体强度计算1.筒体内直径D n1400mm2.筒体壁厚SS=δ+C+Δ=++=10Δ为除去负偏差的圆整量10mm 3.筒体壁厚附加量C C1=； C2=1； C=C1+C2=mm4.焊缝系数ϕGB150-2011P13局部无损检测5. 筒体计算厚度 δ=mm6. 有效厚度δeδe=s-C==mm7. 筒体设计厚度δ+C=+=mm 8. 校核δe =>δ=满足要求三、筒体开孔及开孔补强计算1.开孔直径d.mmΦ89×5接管开孔直径 d 189mmM20*接管开孔直径Φ32×6接管开孔直径 ｄ232 mm 人孔开孔直径 d 3400mm 2 校核3 孔的补强计算Φ100×8接管的补强计算接管内径92 mm 接管材料20/GB816320钢 接管名义厚度 nt δnt δ =δ + C8 mm接管壁厚附加量CC1=8×%=1 C2 = 1 C = C1 + C2 =2 2mm接管材料许用应力[]3t σ根据 GB713 B-3碳素钢和低合金钢钢板许用应力，筒体材料20/GB8163，板厚＜16，温度193℃所得应力值MPa强度削弱系数 f r fr =开孔直径 d d = Di + 2C = 92+ 2*2=96 96 mm筒体有效厚度e δδe=S-C==mm开孔处焊缝系数 ϕ局部无损检测开孔处筒体计算厚度δ=mm接管有效厚度et δet δ=nt δ-C6 mm筒体开孔处所需补强的面积AP155有效加强宽度 B P156取二者中较大者192 mm接管外侧有效力加强高度h 1P156取二者中较小值mm接管内侧有效力加强高度h 2P156取二者中较小值 h 2= 0 mm筒体多余面积 A 1 P157 mm 2接管计算厚度 t δmm 接管多余面积 A 2 P157 mm 2焊缝金属截面积 A 3 P157 A3 = a*b25mm 2补强的截面积 A e P157 Ae = A1 + A2 + A3mm 2校核Ae <A 需另加补强 A4≥ A –Aemm 22 人孔开孔补强计算人孔圈材料20/GB8163 20钢人孔圈壁厚附加量 CC1 = 16% =2 C2 = 1 C = C1 + C2=33mmop op 222n nt d B d δδ⎧⎫=⎨⎬++⎩⎭1nt d h δ⎧⎫⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际外伸高度nt d δ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际内伸高度()()()()1op =21e et e A B d fr δδδδδ-----()()122222et t et A h fr h C frδδδ=-+-人孔圈材料许用应力[]3t σ根据 GB713 B-3碳素钢和低合金钢钢板许用应力，人孔圈材料20/GB8163，板厚＜16，温度193℃所得应力值MPa强度削弱系数 f rGB150-2011P155fr =人孔直径 d 394 mm 人孔圈名义厚度 nt δ16 mm人孔圈有效厚度et δet δ =nt δ - C=1313mm开孔处筒体计算壁厚 δ=mm筒体开孔处所需补强的面积AGB150-2011P155mm 2有效加强宽度 B取二者中较大者800 mm接管外侧有效力加强高度h 1取二者中较小值80 mm接管内侧有效力加强高度h 2取二者中较小值80 mm筒体有效厚度e δδe=S-C==mm筒体多余面积 A 1GB150-2011P157812 mm 2人孔圈焊缝系数 ϕ局部无损检测人孔圈计算厚度t δmm人孔圈多余面积 A 2GB150-2011P157mm 2焊缝金属截面积A 3A3 = a*b64mm 2()op =21et A d fr δδδ+-op op 222n nt d B d δδ⎧⎫=⎨⎬++⎩⎭1nt d h δ⎧⎫⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际外伸高度nt d δ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际内伸高度()()()()1op =21e et e A B d fr δδδδδ-----()()122222et t et A h fr h C frδδδ=-+-补强的截面积A eGB150-2011P157Ae=A1+A2+A3=812++64=mm2校核Ae > A 开孔不需另加补强mm2四、封头强度计算封头壁厚计算上下封头工作条件相同，统一计算1.封头选用材料20钢2.许用应力[]tσ GB713B-1碳素钢和低合金钢钢板许用应力，筒体材料Q345R，板厚3-16，温度193℃所得应力值MPa3.筒体封头规格GB150-2011P116椭圆形封头EHA4.壁厚附加量C C1=； C2=1； C=C1+C2=mm5.封头内直径Di1400mm6.封头深度hi GB/T25198-2010350mm7.封头形状系数K GB150-2011P117由查表5-1得K = 118.封头焊缝系数ϕ局部无损检测9.封头计算厚度δ5.3.2(5-1)=mm 10.封头有效厚度eδδe=S-C==mm 11.封头设计厚度δ+C=+=mm 12.校核δe =>δ=满足要求一）上封头开孔计算Φ50×6接管开孔补强计算1接管材料20/NB4700820钢2接管名义内径45mm 3接管壁厚附加量C C=6×%+1=mm 4开孔直径d1mm5 开孔尺寸校核6 接管材料许用应力[]3t σ根据 GB713 B-3碳素钢和低合金钢钢板许用应力，接管材料20/NB47008，板厚＜16，温度193℃所得应力值MPa7 强度削弱系数 f r fr = 8 接管名义厚度 nt δ6 mm 9接管圈有效厚度et δet δ=nt δ-Cmm10 开孔处封头计算壁厚 δ=mm11筒体开孔处所需补强的面积Amm 212 有效加强宽度 B取二者中较大者97 mm13接管外侧有效力加强高度h 1取二者中较小值mm14接管内侧有效力加强高度h 2取二者中较小值0 mm15封头有效厚度e δδe=S-C==mm16 封头多余面积 A 1mm 217 接管焊缝系数 ϕ局部无损检测18 接管计算厚度 t δmm 19 接管多余面积 A 2mm 220 焊缝金属截面积 A 3 A3 = a*b25mm 221 补强的截面积 A e Ae = A1 + A2 + A3mm 2122校核Ae <A 需另加补强 A4≥ A –Aemm 2二） 下封头开孔计算op op 222n nt d B d δδ⎧⎫=⎨⎬++⎩⎭1nt d h δ⎧⎫⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际外伸高度nt d δ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际内伸高度()op =21et A d fr δδδ+-()()()()1op =21e et e A B d fr δδδδδ-----()()122222et t et A h fr h C frδδδ=-+-Ø32x3 1 接管材料 20/NB47008 20钢 2 接管名义内径20 mm 3 接管壁厚附加量 C C=6×%+1=mm 4 开孔直径 d 1 mm5开孔尺寸校核6 接管材料许用应力[]3t σ根据 GB713 B-3碳素钢和低合金钢钢板许用应力，接管材料20/NB47008，板厚＜16，温度193℃所得应力值MPa7 强度削弱系数 f r fr = 8 接管名义厚度 nt δ6 mm 9接管圈有效厚度et δet δ=nt δ-Cmm10 开孔处封头计算壁厚 δ mm11筒体开孔处所需补强的面积Amm 212 有效加强宽度 B取二者中较大者mm13接管外侧有效力加强高度h 1取二者中较小值mm14接管内侧有效力加强高度h 2取二者中较小值0 mm15 封头有效厚度 e δδe=S-C==mm 16 封头多余面积 A 1mm 217 接管焊缝系数 ϕ局部无损检测18 接管计算厚度 t δmm 19 接管多余面积 A 2 mm 220焊缝金属截面积A 3A3 = a*b25mm 2nt d δ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际内伸高度1nt d h δ⎧⎫⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎩⎭接管实际外伸高度op op 222n nt d B d δδ⎧⎫=⎨⎬++⎩⎭()op =21et A d fr δδδ+-()()()()1op =21e et e A B d fr δδδδδ-----()()122222et t et A h fr h C frδδδ=-+-21补强的截面积A e Ae = A1 + A2 + A3mm2 122校核Ae > A 开孔不需另加补强。
GB150_钢制压力容器_《压力容器安全技术监察规程》
容器材料 设计方法
钢、铸铁、有色金属及其合金 作“规则设计”的容器 作“分析设计”（含疲劳分析）的容器
钢制 作“规则设计”的容器
1、总论
1.5《容规》与标准的关系
1.5.1《容规》和强制性标准都具有强制性；推荐性标准的采用是志愿的 ，只有被法规引用后才具有强制性。
1.5.2《容规》只提出安全技术的基本要求，不过多涉及具体的技术方法 ；标准指导技术方法的实现，是规范的技术支撑。
1、总论
1.6 设计参数
1.6.1 压力（6个压力）
Pw 正常工况下，容器顶部可能达到的最高压力 Pd 与相应设计温度相对应作为设计条件的容器顶部的最高压力 Pd≥PW Pc 在相应设计温度下，确定元件厚度压力（包括静液柱） Pt 压力试验时容器顶部压力 Pwmax 设计温度下，容器顶部所能承受最高压力，
2.1.1压力容器受压元件用钢应符合本章规定，非受压元件用钢，当与受 压元件焊接时，也应是焊接性良好的钢材 2.1.2压力容器受压元件用钢应由平炉、电炉、氧气转炉冶炼，技术要求 应符合国家相应标准规定 2.1.3容器用钢应有钢材生产单位的质量证明书，用材单位按其验收、复 验 2.1.4选材应考虑容器的使用条件、材料的焊接性能、容器的制造工艺及 经济合理性 2.1.5钢材的机械性能试验要求
B2注明含（限）溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶。B3注明 机动车用、缠绕、非重复充装、真空绝热 低温气瓶等
压力容器类别及制造许可证级别划分
三、 压力容器分类
1 《容规》中压力容器分类原则： 1) 符合第2条适用范围的压力容器； 2) 根据压力容器的压力等级、品种、介质的毒性程度和
爆炸危险程度进行划分。 2 压力容器的压力等级：
2） 按压力容器的结构特点、材料等，分为 固定式压力容器、移动式压力容器； 管壳式余热锅炉； 球形储罐； 低温存储容器； 高强度级别材料制造的容器； 搪玻璃压力容器等。
压力容器材料厚度计算
3、设计压力（design pressure）（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）✧工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。
③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。
✧设计压力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，其值不低于工作压力。
①对最大工作压力小于的内压容器，设计压力取为；②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。
③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下，可能达到的最高金属温度确定。
（详细内容，参考GB150-1998，附录B（标准的附录），超压泄放装置。
）✧计算压力P C是GB150-1998 新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。
①注意与GB150-1989 对设计压力规定的区别；《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。
当容器受静压力值大于5％设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。
使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的设计压力。
②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。
③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。
4、设计温度（Design temperature）设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。
设备壁厚计算公式
设备壁厚计算公式根据《钢制压力容器》GB150-1998厚度公式是：δ=(P×D)÷(2δt×φ-P)+1 P是设计压力（单位为MPa），D是直径（mm），δt是Q235B在该设备在设计温度下的许用应力113（MPa），φ为焊接系数（取1.0）,1为腐蚀裕量。
计算得3mm钢管或4mm钢板焊接筒体就可以了，扩展资料：中国《钢制压力容器》系我国压力容器设计、制造、检验与验收的综合性国家标准。
由全国压力容器标准化技术委员会负责制订，发布于1989年，全称GB150-89《钢制压力容器》。
内容包括压力容器的板、壳元件设计计算；容器的制造、检验和检收。
共有正文10章和附录12个。
规范引用了当时最新的相关标准82个。
压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。
压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。
其中以在化学工业与石油化学工业中用最多，仅在石油化学工业中应用的压力容器就占全部压力容器总数的50 %左右。
压力容器在化工与石油化工领城,主要用于传热、传质、反应等工艺过程，以及贮存、运输有压力的气体或液化气体;在其他工业与民用领域亦有广泛的应用，如空气压缩机。
各类专用压缩机及制冷压缩机的辅机(冷却器、缓冲器、油水分离器、贮气罐、蒸发器、液体冷陈剂贮罐等)均属压力容器。
压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种。
(1)按承受压力的等级分为：低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。
(2)按盛装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。
(3)按工艺过程中的作用不同分为：①反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。
②换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。
③分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。
④贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。
多腔压力分类多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。
q345r厚度标准
q345r厚度标准
Q345R是一种低合金高强度结构钢，常用于制造压力容器。
根据不同的使用要求和设计参数，Q345R的厚度也会有所不同。
在制造过程中，Q345R的厚度应当符合国家相关标准和要求，以确保其质量和安全性。
根据《钢结构制作及安装质量验收标准》的规定，Q345R高强度结构钢的厚度标准应当按照所需使用的场合和条件进行设计和制造，同时
其厚度应当至少满足以下要求：
1.对于压力容器材料的切割板或钢板，其最小厚度不应低于6mm；
2.对于压力容器的构件，其最小厚度应当在设计文件中规定，并保证其强度、耐腐蚀性、气密性和密封性；
3.对于Q345R钢板制造的压力容器，其壁厚应根据容器直径和设计压力予以确定，并在设计和制造过程中进行计算和验证。
此外，Q345R钢板的厚度还应当满足制造技术的要求，包括切割、焊接、加工等多个环节。
在制造过程中应当合理控制钢材的厚度误差，
尽可能减少焊接变形和应力集中等问题的出现，以确保其质量和性能。
总之，Q345R钢板的厚度标准应当根据使用条件、设计文件和制造技术要求进行确定，并在制造过程中进行计算和验证，以确保其质量和
安全性。
制造企业应当严格按照国家相关标准进行制造，并对Q345R 的厚度、强度、密封性等指标进行检测和验收，以确保其质量和可靠性。
压力容器的强度计算
第11章压力容器的强度计算本章重点要讲解内容：（1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则；（2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差；（3）掌握内压圆筒的厚度设计；（4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。
（5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。
第一节设计参数的确定1、我国压力容器标准与适用范围我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。
该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。
JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。
其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。
2、容器直径（diameter of vessel）考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。
对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。
表1 压力容器的公称直径（mm）如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。
表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）3、设计压力（design pressure）（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）✧工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。
③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。
压力容器壁厚成本计算
椭圆型封头
压力容器壁厚计算公式：
圆桶壁厚:封头壁厚S':
S
计算壁厚,mm P
计算压力,MPa D
内径，mm σ设计温度下材料的许用应力,MPa（150℃以下Q235钢取113)φ焊接接头系数(一般取0.8)
K 封头形状系数（标准椭圆形封头K=1）
条件：
P 0.60MPa
D 800.00mm 钢板厚度规格4,5,6,8,10,12,14 mm σ113.00MPa
ρ7850.00kg/m3
φ0.80
K 1.00
计算结果：
圆桶壁厚S 2.66mm
封头壁厚S' 2.6592798mm
设计圆桶壁厚：20mm
设计封头壁厚：20mm
桶体高度：1800mm
圆桶的内表面积： 4.5216m2
圆桶的体积：0.90432m3
圆桶的质量：709.891kg
封头的内表面积：0.785m2
封头的质量：123.245kg
容器共有2个椭圆形封头
容器的内表面积： 6.0916m2
容器的总重：956.381kg
常规压力容器，CS每吨制造价：10000
SUS304每吨制造价：60000
内衬天然橡胶3mm，单价每平米：160
内衬天然橡胶5mm，单价每平米：250
EPOXY 防腐，单价每平米：85
FRP 防腐，单价每平米：150
容器的制造价：9563.812
衬胶费用：1522.9
总价：11086.712
X 1.2=13304.0544P PD s -=σφ2P
KPD
s 5.02'-=σφ。
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标 准 椭 圆 形 封 头
壁厚公式 S=PDi/(2*[σt]*Φ-0.5P)+C [σ]许用应力 符号意义 及 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 (kgf/cm2) 单位 10 2000 1370 0.85 壁厚计算 最大允许工 [P]=(2[σt]φ(S-C))/((Di+0.5(S-C)) 作压力 [σ]许用应力 C壁厚附加量 符号意义 及 D直径(mm) Φ 焊缝系数 (kgf/cm2) (mm) 单位 2000 1370 0.85 1 压力校核 应力校核公 σt=(P(Di+0.5(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt] 式
[P]=(4[σt]φ(S-C))/((Di+(S-C)) [σ]许用应力 C壁厚附加量 Φ 焊缝系数 (kgf/cm2) (mm) 2000 1370 0.85 1 σt=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt] C壁厚附加量 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 (mm) 10 2000 0.85 1 D直径(mm)
形 封 头 符号意义 及 P压力(kg/cm2) D直径(mm) 单位 10 2000 应力校核 Φ 焊缝系数 0.85 C壁厚附加量 (mm) 1
89) 计算结果 C壁厚附加量 S壁厚(mm) min=2D/1000且≥3 (mm) （mm） 1.5 2.40538705 4
壁厚最小值δ
S壁厚(mm) 10 S壁厚(mm) 10
P压力 (kg/cm2) 10.433549 σt最大允许应 力(kgf/cm2) 1313.0719
满足σt≦[σt]
C壁厚附加量 S壁厚(mm) (mm) 1 5.30292599
S壁厚(mm) 10 S壁厚(mm) 10
P压力 (kg/cm2) 20.8670981 σt最大允许应 力(kgf/cm2) 656.535948
满足σt≦[σt]Fra bibliotekC壁厚附加量 S壁厚(mm) (mm) 1 9.60585198
S壁厚(mm) 10
P压力 (kg/cm2) 10.4569718
满足σt≦[σt]
S壁厚(mm) 10
σt最大允许应 力(kgf/cm2) 1310.13072
球 壳 与 球 形 封 头
壁厚公式 符号意义 及 单位 壁厚计算 最大允许工 作压力 符号意义 及 单位 压力校核 应力校核公 符号意义 及 单位 应力校核
S=PDi/(4*[σt]*Φ-P)+C P压力(kg/cm2) D直径(mm) 10 2000
[σ]许用应力 (kgf/cm2) 1370
Φ 焊缝系数 0.85
钢制-压力容器壁厚计算(GB150-89) 壁厚公式 S=PDi/(2*[σt]*Φ-P)+C [σ]许用应力 (kgf/cm2) Φ 焊缝系数
符号意义 及 P压力(kg/cm2) D直径(mm) 单位
1 2000 1300 0.85 壁厚计算 圆 最大允许工 [P]=(2[σt]φ(S-C))/((D +(S-C)) i 作压力 筒 [σ]许用应力 C壁厚附加量 壳 符号意义 及 D直径(mm) Φ 焊缝系数 (kgf/cm2) (mm) 单位 2000 1370 0.85 1 压力校核 应力校核公 σt=(P(Di+(S-C))/(2(S-C)φ)； 必须满足σt≦[σt] C壁厚附加量 符号意义 及 P压力(kg/cm2) D直径(mm) Φ 焊缝系数 (mm) 单位 10 2000 0.85 1 应力校核