max.book118.com 关于弹性失效的设计准则       容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点，该容器即告破坏。        强度安全条件：         由薄膜理论,圆筒壁内应力为经向应力、环向应力、法向应力（被认为是0）。 第三强度理论的强度条件为： 球形容器强度计算公式？ max.book118.com.设计参数的确定 工作压力pw ---正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 由工艺计算确定：  化学反应所要求的；  传递过程所必需的；  由液化气体的饱和蒸汽压所决定的。  设计压力p：设定的容器顶部的最高压力---设计载荷。取值方法:  (详见p92) （1）容器上装有安全阀 计算压力pc---在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。 即计算压力=设计压力+液柱静压力(≥5%P时计入)可见:  2.设计温度 ——指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。 ※设计温度在容器设计中的作用：     ①选择材料；  ②确定许用应力。 ※确定设计温度的方法： （1）对类似设备实测；（2）传热计算；（3）参照书P94表4-5。  例如：不被加热或冷却的器壁，且壁外有保温，取介质温度；用水蒸气、热水或其它液体加热或冷却的器壁，取热介质的温度；等等。 3.许用应力和安全系数 定义式： 4.焊接接头系数（f） 容器上存在有： 纵焊缝----A类焊缝 环焊缝----B类焊缝 需要进行无损检验。 检验方法主要是： X射线检查和超声波检查。 焊接接头系数（f）： 5.壁厚附加量    容器壁厚附加量—— （1）钢板或钢管厚度负偏差  C1，  例如： （2）腐蚀裕量C2         容器元件由于腐蚀或机械磨损——厚度减薄。 ——在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安全性！         具体规定如下：      对有腐蚀或磨损的元件:    C2=KaB      Ka---腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。      B----容器的设计寿命，通常为10～15年。      一般情况, Ka=0.05～0.13mm/a的轻微腐蚀时，                         对单面腐蚀取C2=1～2mm；                         对双面腐蚀取C2=2～4mm。                         对于不锈钢，一般取C2= 0。  max.book118.com   容器的壁厚和最小壁厚 1.容器壁厚 max.book118.com 压力试验及强度校核 ※压力试验的时机：1）容器制成后；                                     2）检修后。 ※试验目的：1）检验容器宏观强度—是否出现裂纹,是否变形过大；                         2）密封点及焊缝的密封情况。 要知道！     （1）需要焊后热处理的容器，须热处理后进行 压力试验和气密试验；     （2）须分段交货的容器，在工地组装并对环焊 缝进行热处理后，进行压力试验；     （3）塔器须安装后进行水压试验；    ④ 压力试验强度校核—名义壁厚确定后，校核压力试验条件下的强度是否满足要求，以免进行压力试验时出现危险。 内压容器的试验压力： 2). 压力试验应力校核 式中sT---圆筒壁在试验压力下的计算应力，MPa；         Di——圆筒内径，mm；         pT——试验压力，MPa；         Se——圆筒的有效壁厚，mm；         ss（s0.2）——圆筒材料在试验温度下的屈服点                             （或条件屈服点），MPa；         f——圆筒的焊接接头系数。 例1：设计乙烯精馏塔。由工艺计算得出塔体公称直径为600mm,工作压力为2.2MPa（不计液注高度），工作温度t=-3～-20℃，塔体保温。确定该塔壁厚及选用的材料。 【解】1.选材      介质腐蚀性——轻微；工作温度——低温；      工作压力——中压。故选用16MnR。             2.确定参数 （1） 由DN=600mm,筒体采用板卷， Di=600mm； （2） 由题意“不计液注高度”，无安全泄放装置，pc=2.2MPa ； （3）因压力为中压，直径较小，故采用带垫板单面对接 焊结构，局部无损探伤，查表4-8， f=0.8 ； （4）塔体保温，由表4-5，设计温度取介质温度，[s]t=170MPa ； （5）常温屈服点ss=345MPa； （6） 腐蚀轻微，单面腐蚀， C2 =1mm 。 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。   3.计算壁厚  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sb=784.8MPa,ss=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, Sn=6.5mm,      无缝钢管f=1， C2=1mm,       实测壁厚6.5mm ，则C1=0,    Se=6.5-1=5.5mm,      许用应力求取：     [s]t=min｛sb/nb ,ss/ns｝=min｛784.8/3 ,510/1.6｝=261.6(MPa) 。 2.强度校核 校核公式为  1.椭圆封头的结构 ： 1.碟形封头的结构： max.book118.com 球冠形封头（无折边球形封头） 1.平板内应力状态 max.book118.com   例题   确定精流塔封头形式及尺寸。塔径Di=600mm，壁厚Sn=7mm，材质为16MnR（GB6654-96)  ，计算压力Pc=2.2MPa, 工作温度t=-3～-20°C。 【解】确定参数： Pc=2.2MPa， Di=600mm，C2=1mm,[s]=170MPa 。封头材质选16MnR（GB6654-96)  1.半球形封头        补充参数：半球形封头与筒体连接的环焊缝属于封头内的部分，采用带垫板单面对接焊，局部无损探伤， φ=0.8 。 计算壁厚为： 各种封头计算结果比较 max.book118.com  封头的选择 1.几何方面——内表面积
第四章 内压容器设计y.ppt