内压薄壁圆筒与封头的强度设计.ppt

（4）校核水压试验强度*01式中，03而05，所以水压试验强度足够。02则04可见例2设计锅炉汽包的筒体壁厚。工作压力为15.6MPa,工作温度为350℃,其内径为1300mm。【解】1.选材：工作温度中温，工作压力为高压，有轻微腐蚀。故采用低合金钢18MnMoNbR（GB6654-96)。ss=410MPa。2.确定参数（1）工作压力15.6MPa,是高压容器，属于三类容器。其焊缝结构必须是双面对接焊结构或其他等强度焊接，100%无损探伤，φ=1。（2）筒体需保温，则筒壁设计温度取介质温度，[s]=[s]350=190MPa（3）需安装安全阀，pc=p=1.1×15.6=17.16(MPa)。（4）水蒸气对低合金钢有轻微腐蚀，且为单面腐蚀，C2=1mm。计算壁厚*4.设计壁厚：?d=?+C2=61.5+1.0=62.5(mm),查表4-9得C1=0.25(mm)壁厚附加量C=C1+C2=0.25+1.0=1.25(mm)5.名义厚度?n=?+C+圆整量5+1.25=62.75(mm)圆整后为65（mm)。6.校核水压试验强度水压试验强度条件为：式中?e=?n-C=65-2.8=62.2(mm)则σT=234.9(MPa)。而0.9?σs=0.9×1×410=369(MPa)σT＜0.9?σs水压试验合格。*例3校验旧气瓶。资料记载该气瓶材质为40Mn2A，系无缝钢管收口而成。实测其外径为219mm,最小壁厚为6.5mm。查材料手册得该材料的σb=785MPa,σs=510MPa,d5=18%。

（1）常温下可否充15MPa氧气？

（2）如强度不够，最高允许工作压力多少？【解】1.确定参数pc=15MPa,DO=219mm,?n=6.5mm,无缝钢管?=1，C2=1mm,实测壁厚6.5mm，则C1=0,?e=6.5-1=5.5mm,许用应力求取：[σ]t=min｛σb/nb,σs/ns｝=min｛785/3,510/1.6｝=262(MPa)。2.强度校核校核公式为充15MPa强度不够。3.确定最高允许工作压力计算公式为该气瓶的最大安全使用压力为13.48MPa。〖注意〗*“实测壁厚”概念。即无需考虑负偏差问题，C1=0。01无缝钢管制的容器公称直径为外径，壁厚计算公式中应采用外径。公式应该如何？自己试推导一下。02第三节内压圆筒封头的设计*容器封头（端盖）01凸形封头02锥形封头03平板封头04半球形封头05椭圆形封头06碟形封头07球冠形封头08与筒体连接结构：与筒体连接部位要圆滑过渡。（为什麽？）与筒体连接的环焊缝属于球壳内的部分，确定封头厚度时应考虑这一环焊缝的焊接接头系数。4.3.1半球形封头结构：（1）整体半球壳体；焊接半球壳体--瓜瓣组焊。半球形封头是由半个球壳构成的，它的计算壁厚公式与球壳相同图4-3半球形封头受内压球形封头计算壁厚与球壳相同。球形封头壁厚可较圆筒壳减薄一半。但为焊接方便以及降低边缘压力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。椭圆封头的结构：*不连续点与环焊缝分开，从而避免边缘应力与焊接应力、膜应力集聚，降低合应力。为什麽要有直边？（1）保证封头的制造质量；椭圆形封头是由长短半轴分别为a和b的半椭球和高度为h。的短圆筒(通称为直边)两部分所构成。直边的作用是为了保证封头的制造质量和避免筒体与封头间的环向焊缝受边缘应力作用。图4-4椭圆形封头椭球壳壁内应力的大小及变化受a/b值的影响，——形状系数KK-椭圆形封头形状系数的取值（P104表4－14）K与应力的关系*图3-17例3-2附图（2）结论：当椭球壳的长短半轴a/b＞2时，椭球壳赤道上出现很大的环向应力，其绝对值远大于顶点的应力，从而引入形状系数K。（也称应力增加系数）标准椭圆封头K=1（a/b=2）,计算厚度公式为椭圆封头最大允许工作压力计算公式GB150-1998规定椭圆形封头标准为JB／T4737—95K≤1时，eδ≥0.15%iDK＞1时，eδ≥0.30%iD2.各参数的单位-公式中只用MPa和mm。注意：1.加工减薄量由制作单位确定。*对于同一容器上的圆筒与椭圆形封头，如果壁厚相同，椭圆形封头的强度高于圆筒。所以，水压试验强度校核时，校核筒体强度就可以了。