s_quintp\Bureau Veritas\41 Truth Analyst Presentation.ppt s_quintp\Bureau Veritas\41 Truth Analyst Presentation.ppt 压力容器设计人员培训      2010-11-30 上海 长宁 BV工业部　设计审核师   卢　　杨 压力容器设计计算一般要解决三类问题： 1. 强度——在内压作用下不允许产生塑性（永久）变形，是涉及安全的主要问题，如筒体、封头等； 2. 刚性——在外力作用（制造、运输、安装与使用）下产生不允许的弹性变形，如法兰（密封）、管板等； 3. 稳定性——在外压作用下防止突然失去原有形状的稳定性，如外压及真空容器。  弹性失效准则下的四个强度理论： 第一强度理论（最大主应力理论）        认为材料的三个主应力中只要最大的拉应力σ1达到了极限应力，材料就发生破坏。 强度条件：б1 ≤[б]t 第二强度理论（最大变形理论）        认为材料的最大的应变达到了极限状态，材料就发生破坏。         强度条件： εmax≤[ε] 第三强度理论（最大剪应力理论）        材料的最大剪应力τmax达到了极限应力，材料就发生破坏。      强度条件：τmax =（σ1-σ3） ≤ [σ] t 第四强度理论（剪切变形能理论）       材料变形时，即内部变形能量达到材料的极限值时，材料破坏。强度条件：  σe=√ [(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2]  ≤[σ] t   3. 压力容器的含义（定义） 《特种设备安全监察条例》的第八章“附则”中： 压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0．1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2．5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0．2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1．0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。  应力腐蚀过程是金属材料、腐蚀介质和拉应力三个因素共同作用，使金属电化学腐蚀加剧并产生破裂的过程。 典型的应力腐蚀有： （a）液氨容器的应力腐蚀开裂； （b）含湿H2S容器的应力腐蚀开裂； （c）含苛性碱介质的应力腐蚀开裂； （d）NO3-引起的低碳和低合金钢容器的应力腐蚀开裂； （e）氯离子引起的不锈钢容器的应力腐蚀。（奥氏体不锈钢制压力容器用水进行液压试验时，应严格控制水中的氯离子含量不超过 25mg/L 。试验合格后，应立即将水渍去除干净。）  ⑤晶间腐蚀：在腐蚀介质的作用下起源于金属表面并沿晶界深入内部，使晶粒间结合力损伤，严重时材料强度几乎消失，这种现象称为晶间腐蚀。不锈钢的晶间腐蚀，通常用“贫铬” 理论解释 。 目前提高奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力的措施大致有：     固溶处理——1010℃-1120℃加热后适当快冷，使（Cr、     Fe)23C6(碳化铬)固溶于奥氏体。      降低钢中含碳量——采用超低碳（C≤0．03%或更低）。     添加稳定碳化物元素——添加Ti或Nb等稳定化元素，并经850℃-900℃稳定化处理，形成固定碳的TiC或NbC 。 碳素钢钢板： 锻件标准及相应级别：         JB4726-2000   Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ         JB4727-2000        Ⅱ Ⅲ Ⅳ         JB4728-2000   Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 12. 开孔补强      不另行补强的条件（GB150-1998中8.3节） 设计压力小于或等于2.5Mpa; 两相邻开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍； 接管公称外径小于或等于89 mm； 接管最小壁厚满足150表8-1。注意:表8-1下面的注解 两种开孔补强型式——整体补强和局部补强（补强圈）  整体补强  增加壳体厚度（经济性差）           厚壁管（推荐）           整体补强锻件与壳体焊接（嵌入式接管） 局部补强  补强圈（推荐） 采用补强圈补强，应遵循下列规定： a. 钢材的标准抗拉强度下限值≤540MPa ； b. 补强圈厚度小于或等于1.5δn ；c. 壳体名义厚度δn≤38mm 。  法兰分类  1）按垫片  窄面法兰  垫片在螺栓孔内侧（一般采用窄面法兰） 宽面法兰  垫片在螺栓孔两侧  2）按整体性程度  松式法兰   法兰与筒体未连成整体，如活套法兰、螺纹法兰 整体法兰   法兰环、锥颈与筒体连成整体，如长颈法兰 任意式法兰 如平焊法兰（JB4700中，甲、乙型平焊法兰）  3）按密封面型式  突面法兰  由一对平面组成 凹凸面法兰  由一对相配合的凹面和凸面组成 榫槽法兰  由一对相配合的榫面和槽面组成 环面法兰  由一对相配合的环面组成    14. 低温容器：设计温度低于或等于一200C的钢制低温压力容器称之为低温容器.   1)低温低应力工况：系指容器或受压元件的设计温度虽然低于或等于-20℃，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6（1/6бS），且不大于50Mpa的工况。当壳体或其受压元件在“低温低应力工况”下，若其设计温度加50℃后，高于-20℃时，不必遵循低温容器的规定。         在JB/T4750中规定:当使用温度低于0℃,若使用温度下一次总体薄膜应力小于或等于材料常温屈服点的1/6,且不大于50MPa时,则设计温度取使用温度与50℃的代数和 .             学会公共邮箱：              标准中的材料的腐蚀速率，是对于均匀腐蚀而言，亦即钢材表面的腐蚀速率（毫米/年）各处基本相同。 此外，由于金属所处的介质情况（如介质的腐蚀性、浓度和温度）不同，腐蚀程度不同，因此，采用不同的腐蚀裕量。 载荷： 设计时应考虑的载荷有——内压、外压或最大压力差；液体静压力；根据容器的具况，还可能考虑自重，内件重和附属设备等等的影响。   四、压力容器设计基础知识     最小厚度：容器在较低内压力作用下，按厚度计算方法得到的厚度很小，虽然能满足容器的强度要求，但刚度不够。为解决刚度问题，规定了壳体加工成形后不包括腐蚀裕量和加工减薄量的最小厚度：    a)对碳素钢、低合金钢制容器，不小于3 mm；    b)对高合金钢制容器，不小于2 mm。          因此，碳素钢和低合金钢制的容器的最小名义厚度应不小于4 mm。 四、压力容器设计基础知识 许用应力：将钢材的抗拉强度σb和屈服点σs分别除以各自的设计安全系数后，取二值的小者作为材料的许用应力。 容器使用钢材常用指标是力学性能，在D类容器中，主要指标是材料的抗拉强度σb和屈服点σs（或σ0.2）。 容器使用中达到屈服或断裂时即为破坏，在实际应用中必须控制容器的材料受力处在安全范围内，即除以系数n，n称为材料许用应力系数（即是设计安全系数）。 从钢常温抗拉强度考虑，设计安全系数取3（现为2.7）； 按钢的设计温度下的屈服强度考虑选用的设计安全系数：对碳素钢和低合金钢取1.6（现为1.5）；对高合金钢取1.5。   四、压力容器设计基础知识 说明：考虑安全系数是基于如下因素：   ①材料的性
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