化工设备设计基础第1章压力容器零部件.ppt

第10章 压力容器零部件 第一节 法兰联接 第二节 容器支座 第三节 容器的开孔补强 第四节 容器附件 第一节 法兰联接 一、法兰联接结构与密封原理 二、法兰的结构与分类 三、法兰密封的影响因素 四、法兰标准及选用 一、法兰联接结构与密封原理 1. 法兰联接结构 一、法兰联接结构与密封原理 2.法兰密封的原理 二、法兰的结构与分类 二、法兰的结构与分类 二、法兰的结构与分类 二、法兰的结构与分类 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 三、法兰密封的影响因素 四、法兰标准及选用 四、法兰标准及选用 四、法兰标准及选用 四、法兰标准及选用 四、法兰标准及选用 【法兰选用举例】 四、法兰标准及选用 四、法兰标准及选用 第二节 容器支座 一、卧式容器支座 二、立式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 一、卧式容器支座 二、立式容器支座 第三节 容器的开孔补强 一、开孔应力集中现象及其原因 二、开孔补强设计的原则与补强结构 三、等面积补强的设计方法 四、整体补强 一、开孔应力集中现象及其原因 1.应力集中的定义 容器开孔后，在孔边附近的局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部应力增长现象，叫做“应力集中”。 在应力集中区域的最大应力值，称之为“应力峰值”，通常以σmax表示。 一、开孔应力集中现象及其原因 2.应力集中产生的根本原因 由于结构的连续性被破坏，在开口接管处，壳体和接管的变形不一致。为使二者在连接之后的变形协调一致，连接处便产生了附加的内力，主要是附加弯矩。由此产生附加弯曲应力，便形成连接处局部地区的应力集中。 二、开孔补强设计的原则与补强结构 1.补强设计原则 ⑴ 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，用与开孔等截面的外加金属来补偿被削弱的壳壁强度。 缺点：不能完全解决应力集中问题，当补强金属集中于开孔接管的根部时，补强效果良好；当补强金属比较分散时，即使100％等面积补强，仍不能有效地降低应力集中系数。 ⑵ 塑性失效补强原则 为极限设计的方法，同时又考虑到结构的安定性。 基本特点：开孔容器在接管处达到全域塑性时的极限压力应等于无孔壳体的屈服压力；同时，按弹性计算的最大应力应不超过2σs。如果将薄膜应力控制在许用应力以下，那么应力集中区的最大应力集中系数可以为3.0。但这种补强方法只允许采用整体锻件补强结构。 二、开孔补强设计的原则与补强结构 2. 补强形式 ⑴ 内加强平齐接管； ⑵ 外加强平齐接管； ⑶ 对称加强凸出接管； ⑷ 密集补强。 效果：密集补强对称凸出接管内加强平齐接管外加强平齐接管。 二、开孔补强设计的原则与补强结构 3. 补强结构 ⑴ 补强板搭接结构 ⑵ 加强元件补强结构 ⑶ 整体补强结构 4.不另行补强最大开孔直径 ⑴ 设计压力p≤2.5MPa； ⑵ 当相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍； ⑶ 接管外径≤89mm； ⑷ 接管最小壁厚满足下表规定。 三、等面积补强的设计方法 等面积补强：使补强的金属量等于或大于开孔所削弱的金属量。补强金属在通过开孔中心线的纵截面上的正投影面积，必须等于或大于壳体由于开孔而在纵截面上所削弱的正投影面积。即 A1＋A2＋A3＋···＋An ≥A A1、A2、A3、…、An－补强金属在通过开孔中心线的纵截面上的正投影面积，mm2； A－壳体由于开孔在纵截面上削弱的正投影面积，mm2。 内压容器： 外压容器： fr－强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比。 三、等面积补强的设计方法 1.允许开孔的范围 当采用局部补强时，筒体及封头上开孔最大直径不得超过以下数值： a.筒体内径Di＜1500mm时，开孔最大直径d≤0.5Di，且≤500mm。 b.筒体内径Di＞l500mm时，开孔最大直径d≤Di/3，且≤1000mm。 c.凸形封头或球壳开孔的最大直径d≤0.5Di。 d.锥形封头开孔的最大直径d≤Dk/3，Dk为开孔中心处的锥体内径。 三、等面积补强的设计方法 2.开孔有效补强范围及补强面积的计算 有效宽度： 有效高度： ①外侧高度： ②内侧高度： 三、等面积补强的设计方法 2.开孔有效补强范围及补强面积的计算 A1－壳体承受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属，mm2； A2－接管承受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属，mm2； A3－在补强区内的焊缝截面积，mm2； A4－在补强区内另加