内压薄壁圆筒与封头

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1、第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计中低压容器回转壳体的设计以薄膜应力理论为基础，确定基本应力；采用弹性失效设计准则并以第一强度理论建立强度条件；组合壳体设计时，各壳体厚度分别计算，对具有明显弯曲应力或边缘应力的壳体，在设计公式中引入引进应力增强系数或局部增加壁厚。10/5/202114.1强度设计的基本知识4.1.1弹性失效设计准则弹性失效理论：容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下屈服点，容器即失效。强度条件：10/5/202124.1.2强度理论及相应的强度条件将二向与三向应力状态转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力，建立强度条件10/5/2021

2、3对承受均匀内压的薄壁容器，其主应力σ1＝σθ＝PD/2Sσ1＝σm＝PD/2Sσ1＝σr＝PD/2S10/5/202144.2内压薄壁圆筒的强度条件一、强度计算公式按第三强度理论：考虑焊缝系数再考虑腐蚀裕量10/5/20215强度校核10/5/202164.2.2设计参数的确定厚度设计参数按GBl50-1998中规定取值。设计压力、设计温度、许用应力、焊接接头系数厚度附加量等参数的选取。10/5/202171.设计压力（计算压力）设计压力:相应设计温度下确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。其值稍高于最大工作压力。最大工作压力：是指容器顶部在

3、工作过程中可能产生的最高压力（表压）。10/5/20218使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或取最大工作压力1.05～1.10倍；使用爆破膜根据其型式，一般取最大工作压力的1.15～1.4倍作为设计压力。容器内盛有液体，若其静压力不超过最大工作压力的5％，则设计压力可不计入静压力，否则，须在设计压力中计入液体静压力。此外，某些容器有时还必须考虑重力、风力、地震力等载荷及温度的影响，这些载荷不直接折算为设计压力，必须分别计算。10/5/202192.设计温度选择材料和许用应力的确定直接有关。设计温度指容器正常工作中，在相应的设计条件下，金属器壁可能达到的

4、最高或最低温度。10/5/202110器壁温度通过换热计算。不被加热或冷却，筒内介质最高或最低温度。用蒸汽、热水或其它载热体加热或冷却，载体最高温度或最低温度。不同部位出现不同温度分别计算10/5/2021113.许用应力许用应力是以材料的各项强度数据为依据，合理选择安全系数n得出的。抗拉强度、屈服强度，蠕变强度、疲劳强度。取其中最低值。当设计温度低于0℃时，取20℃时的许用应力。10/5/2021124.焊接接头系数焊接削弱而降低设计许用应力的系数。根据接头型式及无损检测长度比例确定。焊接接头形式无损检测的长度比例100%局部双面焊对接接头或相当于双面焊的

5、对接接头1.00.85单面焊对接接头或相当于单面焊的对接接头0.90.8符合《压力容器安全技术检察规程》才允许作局部无损探伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的20％。10/5/2021135.厚度附加量满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，包括由钢板负偏差(或钢管负偏差)Cl、腐蚀裕量C2，即C＝Cl十C2厚度22.22.52.8～3.03.2～3.53.8～44.5～5.5负偏差0.130.140.150.160.180.20.2厚度6～78～2526～3032～3436～4042～5052～60负偏差0.60.80.911.11.21.310/5/

6、202114腐蚀裕量C2应根据各种钢材在不同介质中的腐蚀速度和容器设计寿命确定。塔类、反应器类容器设计寿命一般按20年考虑，换热器壳体、管箱及一般容器按10年考虑。腐蚀速度＜0.05mm／a(包括大气腐蚀)时：碳素钢和低合金钢单面腐蚀C2＝1mm，双面腐蚀取C2＝2mm，当腐蚀速度＞0.05mm／a时，单面腐蚀取C2＝2mm，双面腐蚀取C2＝4mm。不锈钢取C2＝0。10/5/202115氢脆、碱脆、应力腐蚀及晶间腐蚀等，增加腐蚀裕量不是有效办法，而应根据情况采用有效防腐措施。工艺减薄量，可由制造单位依据各自的加工工艺和加工能力自行选取，设计者在图纸上注明的

7、厚度不包括加工减薄量。10/5/2021166.最小壁厚设计压力较低的容器计算厚度很薄。大型容器刚度不足，不满足运输、安装。限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度Smin：a.碳素钢和低合金钢制容器不小于3mmb．对高合金钢制容器，不小于2mm10/5/2021174.2.4压力试验及强度校核1.进行压力试验的原因：制造加工过程不完善，导致不安全，发生过大变形或渗漏。最常用的压力试验方法是液压试验。常温水。也可用不会发生危险的其它液体试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。10/5/2021182.不适合作液压试验，如装入贵重

8、催化剂要求内部烘干，或容器内衬耐热混凝土不易烘干，或