过程装备基础第二版课件教学课件 ppt 作者 朱孝钦 刘俊明 主编第14章 压力容器设计.ppt

* 各种厚度的定义及表示 1)计算厚度δ 指按公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量C。 2)设计厚度δd 指计算厚度与腐蚀裕量之和，即δd=δ+C2。 3)名义厚度δn 指设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度 ，即标注在图样上的厚度。 4)有效厚度δe 指名义厚度减去厚度附加量，即δe=δn-C。 * 压力容器的最小厚度 1)在压力容器设计中，对于压力较低(如低压或常压)的容器，按强度计算公式得到的厚度很小，往往不能满足制造、运输和安装时的刚度要求，因此，对壳体元件规定了加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度。 2)GB 150对压力容器壳体的最小厚度规定为： ⅰ.对于碳素钢和低合金钢制容器，不小于3mm; ⅱ.对于高合金钢制容器，不小于2mm。 * (4)外压容器设计 1)通常将操作时作用在壁外的压力大于壁内压力的容器称为外压容器。 2)外压容器的主要失效形式是容器丧失稳定性，保持外压容器原有的几何形状和尺寸是其正常工作的必要条件。 3)外压圆筒按其失效情况，可分为长圆筒、短圆筒和刚性圆筒三种。 4)外压容器的设计—图算法 * 外压圆筒工程设计方法: 对于D0/δe≥20的圆筒和管子，其步骤如下： ① 假设一个名义厚度δn，则有效厚度δe =δn-C1-C2，计算出L/Do和Do/δe。 ② 在图14-6的左方找到L/Do值，将此点沿水平方向右移与Do/δe线相交(遇中间值用内插法)，过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数A。 若 L/Do 值大于50，则用L/Do=50 查图； 若L/Do 值小于0.05，则用L/Do=0.05 查图。 * ③ 确定外压应力计算系数B ⅰ. 根据所用材料选用相应的外压应力计算系数B曲线图(图14-7～图14-9)，由A值查取B值； ⅱ. 若A值超出设计温度曲线的最大值，则取对应温度曲线右端点之纵坐标值为B值； ⅲ. 若 A 值小于设计温度曲线的最小值，即所得A值落在设计温度曲线的左方，则按式(14-12)计算B 值： ④ 根据B值，按式(14-13)计算许用外压力[p]： 比较计算外压力pc和许用外压力[p]，若pc≤[p]且较接近，则所假设的名义厚度δn合理；若p＞[p]，则需再假设一较大的名义厚度δn，重复上述步骤直到满足设计要求为止。 * 对于D0/δe＜20的圆筒和管子，圆筒和管子，求取B值的计算步骤大致相同，这里不作介绍，必要时可参阅GB 150。 外压球壳设计—图算法 外压封头设计—图算法 外压容器封头结构形式与内压容器的封头相同，主要包括有半球形、椭圆形、碟形、球冠形和锥形封头等。 外压容器的封头设计除了满足强度条件外，还须满足稳定性要求。 * GB 150规定这种补强结构的使用范围为：钢材的标准抗拉强度下限值Rm＜540MPa；补强圈的厚度≤1.5δn；壳体名义厚度δn≤38mm。 若条件许可，推荐以厚壁接管代替补强圈进行补强，接管名义厚度δnt与壳体名义厚度δn之比宜控制在0.5～2。 补强圈的尺寸及与壳体接管的焊接接头型式可按JB/T 4736进行选用。 * 补强结构形式结构示意图 * ② 整体补强 整体补强是通过增加壳体的厚度，或用全截面焊透的结构形式将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊，以达到所需补强要求的。 增加壳体厚度的补强方法由于相当不经济，只有在特定的场合(如容器上开排孔等)才选用。 厚壁接管补强结构是在开孔处焊上一段厚壁接管，如图(d)、(e)、(f)所示。由于用作补强的金属都直接处在开孔最大应力区域，所以补强效果好，尤其适用于低合金高强度钢制容器的开孔补强。 * 整体锻件补强结构是将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与壳体和接管焊接，如图14-22(g)、(h)、(i)所示。它能有效地降低应力集中系数，全部焊接接头采用对接焊缝，质量容易保证，抗疲劳性能最好。缺点是制造麻烦、成本较高，一般只在重要压力容器中应用，如承受低温、高温、疲劳载荷的大直径开孔容器、高压容器和核容器等。 * (2)补强件材料 补强材料宜与壳体材料相同。若补强材料许用应力小于壳体材料许用应力，则补强面积应按壳体材料与补强材料许用应力之比而增加。若补强材料许用应力大于壳体材料许用应力，则所需补强面积不得减少。 对于接管材料与壳体材料不同时，需要引入强度削弱系数fr= [σ]t t//