第八章内压容器
合集下载
- 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)。
介质腐蚀严重或产品纯度要求高：不锈钢；
深冷容器：铜及其合金。 3、确定结构形式 4、确定壳体（筒体、封头）壁厚——强度计算 5、选取标准件：法兰、支座、开孔附件等 6、绘制设备图纸
本章主要讨论中低压化工容器筒体与封头的强度计算 问题。
二、强度计算的内容
1.设计压力容器
根据化工生产工艺提出的条件，确定设计所需参数 （p，t，D），选定材料和结构型式，通过强度计算确 定容器筒体及封头壁厚。已经制定标准的受压元件，可 直接选取。
设计温度视不同情况设定： （1）若不是通过容器器壁对介质间接加热，而是对蒸气直接加热，或用电 元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热，这时取介质的最高温度 为设计温度。 （2）若容器内的介质是被热载体（或冷载体）通过容器器壁从外边间接 加热（或冷冻），取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计 温度。 （3）对无保温、置于室外（或无采暖厂房内）的容器，容器壳体的金属 温度可能低于或等于-20℃，因此要考虑环境温度的影响。这时容器的最低 设计温度可取该地区历年来的月平均最低气温的最低值。 （4）对间歇操作的设备，若器内介质的温度和压力随反应和操作程序进 行周期性变化时，应按最苛刻的但却属于同一时刻的温度与压力作为设定 设计温度与设计压力的依据。
8.1 设计参数的确定
六、焊接接头系数j
容器上焊缝：
纵
焊
纵焊缝——A类焊缝
环
缝
环焊缝——B类焊缝
焊 缝
纵向焊缝承受的应力比环向焊
缝大一倍，焊接接头系数主要针
对纵向焊缝。
常见的焊接形式：
8.1 设计参数的确定
搭接焊 对接焊
角接焊
常见的对接焊焊缝结构：
U型坡口（焊前）
8.1 设计参数的确定
U型坡口（焊后）
安全阀 容器
8.1 设计参数的确定
使用爆破膜作安全装置时，设 计压力不得低于爆破片的设计爆 破压力上限，根据爆破膜片的型 式确定，一般取最大工作压力的 1.15～1.75倍作为设计压力。
防爆片
盛装液化气容器—— 设计压力应
根据工作条件下可能达到的最高金
容器
属温度确定（固定式容器，选最高
温度下该气体的饱和蒸汽压作为设
tc≥50℃， p=50℃饱和蒸汽压（室温下可能液化） tc<50℃， p=最大填充量时50℃气体的压力
三、设计温度t
8.1 设计参数的确定
设计温度t：指容器在正常工作情况下，设定的元件的 金属温度。
设计温度在容器设计中的作用：
①选择材料； ②确定许用应力。
设计温度不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最 高温度。
2.校核在用容器
（1）判定在一个检验周期内，或在剩余寿命期内，容 器是否还能在原设计条件下安全使用。对于已不能在 原设计条件下使用的容器，应通过强度计算，为容器 提出最高允许工作压力。
（2）如果容器针对某一使用条件需要判废，应为判废 提供依据。
8.1 设计参数的确定 一、容器直径
8.1 设计参数的确定
V型坡口（焊前）
V型坡口（焊后）
X型坡口（焊前）
X型坡口（焊后）
8.1 设计参数的确定
焊接后常出现：
① 缺陷，夹渣，未焊透，晶粒粗大等，在外观看不出 来；
② 熔池内金属从熔化到凝固的过程受到熔池外金属的 刚性约束，内应力很大。
焊缝区强度比较薄弱
第八章 内压容器
一、压力容器设计的内容
1、确定设计参数
p（设计压力） t（设计温度——正常工作的情况下设定的元件金属 的温度） DN（公称直径） [σ]t（设计温度下的许用应力） j （焊接接头系数）等
2、选择材料（讨论钢制化工容器）
压力低、按刚度设计的容器：尽量用低碳钢；
压力较高之大型容器：普通低合金钢。价格比碳钢高 20%，强度高30~60%；
容器筒体和封头的直径都已经标准化（GB9019-88）， 不能随意取值。筒体与封头的公称直径要配套。
对于钢板卷焊的筒体，以内径作为它的公称直径（表 8-1）。
当用无缝钢管作筒体时，以外径作为它的公称直径 （表8-2）。
设计时，应将工艺计算初步确定的容器内径调整为符 合规定的公称直径。
8.1 设计参数的确定 二、工作压力和设计压力
如果容器器壁金属温度在0℃以下，则设计的设计温 度不能高于器壁金属可能达到的最低温度。
8.1 设计参数的确定
确定设计温度的方法： （1）对类似设备实测；（2）传热计算； 不加热或不冷却的器壁，且壁外有保温，设计温度取
介质温度； 用水蒸气、热水或其它液体加热或冷却的器壁，设计
温度取加热（或冷却）介质的温度。
8.1 设计参数ห้องสมุดไป่ตู้确定
设计压力p：在相应的设计温度下用以确定壳壁厚度 的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。设计压力 稍高于最大工作压力。
最大工作压力（pw）是指容器顶部在工作过程中可能 产生的最高压力（表压）。
使用安全阀时，设计压 力不小于安全阀的开启压
力的p1k.0，5～或1取.1最0倍大；工作压力
8.1 设计参数的确定
四、计算压力pc
计算压力pc：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。
当元件所承受的液体静压力小于5%设计压力时，可忽 略不计。
计算压力=设计压力+液柱静压力(≥5%P时计入)
通常取计算压力pc=设计压力p 计算压力≥设计压力≥工作压力=容器顶部表压
计算时用计算压力，应用时用设计压力。 在检查管理上，以设计压力分类。
计压力）（表8-4，8-5）。
当容器内盛有液体物料时，若液体物料的静压力<最大 工作压力的5％，则在设计压力中可不计入液体静压力， 否则，须在设计压力中计入液体静压力。
小结：
8.1 设计参数的确定
（1）设计压力p应等于或略大于最大工作压力pw （2）装有安全阀时，应使 p≥ pk， p= (1.05～1.10) pw （3）装有爆破片时，应使p大于使用温度下的爆破压力， p= (1.15～1.75) pw （4）盛装液化气体的容器，需考虑液化气体的临界温度
五、许用应力[σ]t
8.1 设计参数的确定
许用应力是以材料的各项强度数据为依据，合理选 择安全系数n得出的，即
[ ]
n
所需要考虑的强度指标主要有抗拉强度、屈服强度， 对于需要考虑蠕变的材料，强度指标还应有蠕变强度。
常用钢板与钢管的许用应力可从资料中直接查取（表 8-6，8-7，8-8，8-9）。
深冷容器：铜及其合金。 3、确定结构形式 4、确定壳体（筒体、封头）壁厚——强度计算 5、选取标准件：法兰、支座、开孔附件等 6、绘制设备图纸
本章主要讨论中低压化工容器筒体与封头的强度计算 问题。
二、强度计算的内容
1.设计压力容器
根据化工生产工艺提出的条件，确定设计所需参数 （p，t，D），选定材料和结构型式，通过强度计算确 定容器筒体及封头壁厚。已经制定标准的受压元件，可 直接选取。
设计温度视不同情况设定： （1）若不是通过容器器壁对介质间接加热，而是对蒸气直接加热，或用电 元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热，这时取介质的最高温度 为设计温度。 （2）若容器内的介质是被热载体（或冷载体）通过容器器壁从外边间接 加热（或冷冻），取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计 温度。 （3）对无保温、置于室外（或无采暖厂房内）的容器，容器壳体的金属 温度可能低于或等于-20℃，因此要考虑环境温度的影响。这时容器的最低 设计温度可取该地区历年来的月平均最低气温的最低值。 （4）对间歇操作的设备，若器内介质的温度和压力随反应和操作程序进 行周期性变化时，应按最苛刻的但却属于同一时刻的温度与压力作为设定 设计温度与设计压力的依据。
8.1 设计参数的确定
六、焊接接头系数j
容器上焊缝：
纵
焊
纵焊缝——A类焊缝
环
缝
环焊缝——B类焊缝
焊 缝
纵向焊缝承受的应力比环向焊
缝大一倍，焊接接头系数主要针
对纵向焊缝。
常见的焊接形式：
8.1 设计参数的确定
搭接焊 对接焊
角接焊
常见的对接焊焊缝结构：
U型坡口（焊前）
8.1 设计参数的确定
U型坡口（焊后）
安全阀 容器
8.1 设计参数的确定
使用爆破膜作安全装置时，设 计压力不得低于爆破片的设计爆 破压力上限，根据爆破膜片的型 式确定，一般取最大工作压力的 1.15～1.75倍作为设计压力。
防爆片
盛装液化气容器—— 设计压力应
根据工作条件下可能达到的最高金
容器
属温度确定（固定式容器，选最高
温度下该气体的饱和蒸汽压作为设
tc≥50℃， p=50℃饱和蒸汽压（室温下可能液化） tc<50℃， p=最大填充量时50℃气体的压力
三、设计温度t
8.1 设计参数的确定
设计温度t：指容器在正常工作情况下，设定的元件的 金属温度。
设计温度在容器设计中的作用：
①选择材料； ②确定许用应力。
设计温度不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最 高温度。
2.校核在用容器
（1）判定在一个检验周期内，或在剩余寿命期内，容 器是否还能在原设计条件下安全使用。对于已不能在 原设计条件下使用的容器，应通过强度计算，为容器 提出最高允许工作压力。
（2）如果容器针对某一使用条件需要判废，应为判废 提供依据。
8.1 设计参数的确定 一、容器直径
8.1 设计参数的确定
V型坡口（焊前）
V型坡口（焊后）
X型坡口（焊前）
X型坡口（焊后）
8.1 设计参数的确定
焊接后常出现：
① 缺陷，夹渣，未焊透，晶粒粗大等，在外观看不出 来；
② 熔池内金属从熔化到凝固的过程受到熔池外金属的 刚性约束，内应力很大。
焊缝区强度比较薄弱
第八章 内压容器
一、压力容器设计的内容
1、确定设计参数
p（设计压力） t（设计温度——正常工作的情况下设定的元件金属 的温度） DN（公称直径） [σ]t（设计温度下的许用应力） j （焊接接头系数）等
2、选择材料（讨论钢制化工容器）
压力低、按刚度设计的容器：尽量用低碳钢；
压力较高之大型容器：普通低合金钢。价格比碳钢高 20%，强度高30~60%；
容器筒体和封头的直径都已经标准化（GB9019-88）， 不能随意取值。筒体与封头的公称直径要配套。
对于钢板卷焊的筒体，以内径作为它的公称直径（表 8-1）。
当用无缝钢管作筒体时，以外径作为它的公称直径 （表8-2）。
设计时，应将工艺计算初步确定的容器内径调整为符 合规定的公称直径。
8.1 设计参数的确定 二、工作压力和设计压力
如果容器器壁金属温度在0℃以下，则设计的设计温 度不能高于器壁金属可能达到的最低温度。
8.1 设计参数的确定
确定设计温度的方法： （1）对类似设备实测；（2）传热计算； 不加热或不冷却的器壁，且壁外有保温，设计温度取
介质温度； 用水蒸气、热水或其它液体加热或冷却的器壁，设计
温度取加热（或冷却）介质的温度。
8.1 设计参数ห้องสมุดไป่ตู้确定
设计压力p：在相应的设计温度下用以确定壳壁厚度 的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。设计压力 稍高于最大工作压力。
最大工作压力（pw）是指容器顶部在工作过程中可能 产生的最高压力（表压）。
使用安全阀时，设计压 力不小于安全阀的开启压
力的p1k.0，5～或1取.1最0倍大；工作压力
8.1 设计参数的确定
四、计算压力pc
计算压力pc：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。
当元件所承受的液体静压力小于5%设计压力时，可忽 略不计。
计算压力=设计压力+液柱静压力(≥5%P时计入)
通常取计算压力pc=设计压力p 计算压力≥设计压力≥工作压力=容器顶部表压
计算时用计算压力，应用时用设计压力。 在检查管理上，以设计压力分类。
计压力）（表8-4，8-5）。
当容器内盛有液体物料时，若液体物料的静压力<最大 工作压力的5％，则在设计压力中可不计入液体静压力， 否则，须在设计压力中计入液体静压力。
小结：
8.1 设计参数的确定
（1）设计压力p应等于或略大于最大工作压力pw （2）装有安全阀时，应使 p≥ pk， p= (1.05～1.10) pw （3）装有爆破片时，应使p大于使用温度下的爆破压力， p= (1.15～1.75) pw （4）盛装液化气体的容器，需考虑液化气体的临界温度
五、许用应力[σ]t
8.1 设计参数的确定
许用应力是以材料的各项强度数据为依据，合理选 择安全系数n得出的，即
[ ]
n
所需要考虑的强度指标主要有抗拉强度、屈服强度， 对于需要考虑蠕变的材料，强度指标还应有蠕变强度。
常用钢板与钢管的许用应力可从资料中直接查取（表 8-6，8-7，8-8，8-9）。