超高压容器壁厚设计

超高压容器爆破压力及壁厚计算公式

（补充件）

（一）超高压圆筒容器爆破压力的计算

1．按材料拉伸实验数据计算

(2)ln

s

b s

b

P K

σ

σ

=-

（附—1）

式中 K—容器外径与内径之比；

b

P—爆破压力，MPa；

b

σ—材料在常温下的抗拉强度，MPa；

s

σ—材料在常温下的屈服点，MPa。

2．按材料扭转实验数据计算

1

1 2.5 4.5

2

[(2)()]|

3303240

b

P Aν

ν

ννν

ν

=-+-

+0

1

1 2.25 4.25

4

[(4)()]|

2.5273060

Bν

ν

ννν

ν-+-

+0

1

1 2.125 4.125

8

[(8)()]|

2.2525.52970

Cν

ν

ννν

ν-+-

（附—2）

式中 A、B、C—用1118

A B C

τννν

=++去拟合材料切应力切应变曲线所得的常数；

i

ν、

o

ν—容器内、外壁切应变，按式（附—3）和式（附—4）用试差法计算。

2

1(1)

i o

v v

e K e

-=-

（附—3）

1

11

8

24

1

11

8

24

i o

v v

i i i

o o o

Av Bv Cv

e

Av Bv Cv

-

++

=

++

（附—4）

1118

24Av Bv Cv

τ=++

（附—5）

3．超高压圆筒容器爆破压力按材料扭转实验数据计算的具体步骤：

（1）根据超高压圆筒容器材料的切应力切应变τν-曲线（此曲线由该材料扭转实验数据求得），在塑性段取三组切应力和切应变，代入式（附—5），求得三个常数A 、B 、C 。

（2）根据式（附—3）和式（附—4），通过试差法确定超高压圆筒容器直径比为K 的容器的内外壁切应变i ν和o ν。

（3）将i ν、o ν之值代入式（附—2），即可求得爆破压力b P 。 4．多层套合圆筒的爆破压力

各层材料相同时，按单层圆筒考虑；各层材料不同时，按各层材料分别计算，然后叠加或其强度按各层材料的壁厚比例综合考虑，再按单层圆筒方法计算。 （二）超高压圆筒容器设计压力和壁厚计算

1．设计压力

设计压力P 按下式计算：

()

b b P P n φ=

（附—6）

式中 b n —爆破安全系数；

φ—设计温度下材料强度减弱系数；

按拉伸实验数据计算圆筒容器爆破压力时，取3b n ≥；按扭转实验数据计算圆筒容器爆破压力时，取 2.7b n ≥。

一般低合金钢及高强度钢的φ值见表附—1所示，设计时φ不得高于表附—1中相应的

φ值。设计温度大于250O C 时，须以设计温度下材料的抗拉强度和屈服强度为基准进行设

计。

表附—1 φ值

壁厚计算

按式（附—1）计算爆破压力b P ，则圆筒容器的计算壁厚δ为

exp 122(2)i b s S

b D P δσφσσ⎧⎫

⎡⎤⎪⎪⎢⎥⎪⎪

⎢

⎥=-⎨⎬⎢

⎥⎪⎪

-⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭

（附—7）

式中 i D —圆筒容器内直径，mm 。

按式（附—2）计算爆破压力b P ，则圆筒容器的计算壁厚δ为

12

i

D

δ⎤

=⎥⎥⎦