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压力容器专业学问

一、压力容器设计、制造的主要特点

压力容器设计一般包括构造设计（选择）、设计计算与材料选择。其中构造是设计计算的根底，即根据各类承压零部件不同的构造、形态，分别进展设计计算。

压力容器设计计算一般要解决如下三类问题：

2.1强度~在外压作用下不允许产生塑性（永久）变形，是涉和平安的主要问题，如筒体、封头等；

2.2刚性~在外力作用（制造、运输、安装与运用）下产生不允许的弹性变形，如法兰（密封）、管板等；

2.3稳定性~在外压作用下防止突然失去原有形态的稳定性，如外压和真空容器。

3．依各类承压零部件不同的构造、形态，承受不同的加工方法分别制造，然后通过多种方法（焊接、法兰螺栓、螺纹）连接在一起，构成一台完好的容器，然后焊接是主要方法。

4．在制造的全过程中要承受多种冷、热加工方法，其中热加工（焊接、热处理、热成形）以其技术的困难性、质量要求的多样性以和质量检验的难度，成为影响产品平安运行的关键。

5．压力容器产品的质量主要是平安要求，而非性能要求，因此实行严格的市场准入（单位、人员）制度，以和全过程（设计、制造、运用）质量限制。

二、压力容器的分类

分类方法很多，主要有如下几种：

按压力、品种、介质毒性和易燃介质分类

按压力分为低、中、高和超高压，前三种在材料、失效判据（准则）、计算方法、制造要求上根本一样，而超高压则迥然不同。

按介质毒性和易燃性分类，主要出自平安考虑，即一旦发惹事故（爆炸、泄漏等）的危害程度。

2．按制造容许级别分类

2.1按制造容许级别分类，一般考虑如下一些因素：

a)平安性和制造难易程度的不同，这里涉和P、P·V、介质特性、材料强度级别等；

b)工作（安放）位置分为固定与挪动，挪动的平安要求高于固定，且应对减轻自重、防冲击、各类仪表的装设做特殊考虑；

c)材料,金属与非金属制容器在制造与检验方法上有很大不同；

d)考虑制造特点，利于专业化消费，如球罐。

2.2对不同制造容许级别的企业，提出不同的资源条件与平安质量要求

3．按消费工艺过程中作用原理分类

分为反响、换热、分别、储存四类，其中反响容器平安性要求最高，因其在进展物理、化学反响时，可能造成压力、温度的变更。

此外，尚有如下一些常见的分类方法：

按形态分类，如圆筒形、球形、组合型（前者均为回转壳体）以和方形、矩形等；

按筒体构造分为整体式、组合式，详见后。

按制造方法分为焊接（最为一般）、锻造（主要用于超高压）、铸造（主要优点是便利制造，但因其质量问题需加大平安系数，多用于小型、低压）。

按材料分为金属与非金属两大类，其中：

金属中分为钢、铸铁、有色金属与合金。其中有色金属与合金主要用于腐蚀等特殊工况，在消费条件、消费装备、原材料验收与堆放、吊装、运输包装，尤其是焊接等环节有一系列特殊要求。

钢中以其化学成份又分为碳素钢、低合金钢（前两者主要是强度钢）和高合金钢（主要用于腐蚀、低温、高温等特殊工况）。我国以标准抗拉强度下限＞540MPa作为高强钢分界的理由。

三、压力容器设计根底学问

薄壁容器应力简化

应力合理简化的主要内容

将三向受力状态简化为两向（切向、轴向）受力状态

将应力沿壁厚非均布视为均布

将应力沿轴向非均布视为均布

简化的目的~根据外载便利计算应力

薄壁容器的范畴（即简化造成误差的允许范围）~D外/D内＜1.5（力学）；D外/D内＜1.2（工程）；即高、中、低压容器。

强度理论的选择

2.1强度理论的作用~在外载引起的应力与材料极限应力间建立联络，以便计算壁厚

2.2主要强度理论的分类和选择

a)第一强度理论（最大主应力理论）~最大主应力到达或超过材料强度极限构件即破坏（脆断）。适用于脆性材料破坏，但ASMEⅧ-1与GB150等仍承受，主要缘由在于阅历丰富、简便，承受确定的限制条件（压力、构造、元件系数）可保证平安。

b)第三强度理论（最大剪应力理论）~最大剪应力到达或超过材料屈从极限构件即破坏（塑性屈从），较适用于压力容器，ASMEⅧ-2与JB4732承受。

c)第四强度理论（能量理论）~均方根剪应力（考虑最大剪应力的同时，兼顾其他剪应力对平安的影响）到达或超过材料屈从极限构件即破坏（塑性屈从），最适用压力容器，但需试算运用不便。

3．失效判据（准则）的选择

3.1失效判据的作用~设定整部标准标准（即产品）的平安底线

3.2失效判据（准则）的分类和选择

a)弹性失效判据~容器在整个运用过程（含耐压试验）材料应处于弹性，不得屈从。偏平安、阅历丰富，ASMEⅧ-1与GB150等承受。

b)塑性失效判据~内壁材料进入塑性但外壁材料仍为弹性，可进步材料利用率，ASMEⅧ-2与JB4732等承受。

c)爆破失效判据~因材料屈从强化，内、外壁材料同时进入塑性仍不会破坏，