浅谈压力容器结构设计要求

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1、浅谈压力容器结构设计要求【摘要】压力容器结构设计直接关系着压力容器的安全使用，所以在进行压力容器设计是，需要确保压力容器设计的强度，对影响压力容器安全的各种结构因素进行具体的分析，确保其结构的可靠性。本文对压力容器结构设计的原则进行了分析，并进一步对压力容器设计中的具体要求进行了阐述。【关键词】压力容器；结构设计；原则；要求1压力容器结构设计的原则1.1应力的均匀性。压力容器在使用过程中需要承受较大的应力变化，所以在设计时需要确保其壳体结构的连续性，避免导致突变现象的发生，对于壳体结构实在没办法连续的地方，要采用平滑过渡的形式来

2、确保其应力的均匀性。1.2应力集中或削弱强度的结构相互错开。压力容器设计时，当出现局部强度有所削弱的结构或是应力较为集中的地方，则需要将二者错开来，避免发生应力又叠加的情况发生。111.3避免采用刚性过大的焊接结构。当焊接材料具有较大刚性时，其在焊接过程中由于发生膨胀和收缩时会产生较大的焊接应力，这样就会约束壳体发生变形，而导致附加弯应力的产生，所以在设计时要避免采取刚性过大的焊接材料。1.4减少对受热部件应力的束缚。当部件受热后会导致热膨胀的发生，这样就会使其在内部或是外部产生热应力，对结构的安全性带来较大的影响，所以在设计时

3、需要尽可以的减少受热部件自身所受到的约束，使其避免受到外部的约束，从而减少受热部位应力的束缚。1.5为了保证水循环的良好性，需要对受热面进行科学、合理的布置，确保其冷却的可靠性。1.6对压力容器结构的其他要求：压力容器在运行时发生膨胀要按照设计的预定方向进行，而且在确保其受压部件要具有较好的强度，而且在配备相应的安全保护扩。同时在设计时，要避免发生应力集中及复合应力的情况发生。炉膛内要具有防爆措施，确保其具有良好的密封性。由于压力容器在使用过程中需要进行清洗，所以在设计时要便于安装、检修和清洗地。在设计时还要确保承重结构的强度、

4、刚度、稳定性和防腐蚀性能够迗到设计载荷的要求。2压力容器设计时的相关要求2.1对封头及法兰结构的要求2.1.1对封头的要求(1)椭球形封头。由于椭球壳体环向应力为压应力，为了使这部分壳体不至于失稳，对于标准椭球形封头，规定其有效厚度应不小于封头内直径的0.15%,其他椭球形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.30%o(1)球形封头。理论上球形封头的壁厚为圆筒形的一半即可，但在实际工作中，往往所采用的厚度是一样的，这样可以更便于焊接的进行。但如果采用球形封头，其成型较为困难，而且在焊接过程中会有较多的焊缝产生，所以在实际压力容器

5、设计中应用的较少。(2)碟形封头。由于碟形封头的球面部分与过渡区、过渡区与直边段的曲率半径不同，造成结构不连续，会引起连接处的局部高应力，因此规定碟形封头球面部分的半径一般不大于筒体内径，通常取0.9倍的封头内直径，而封头转角内半径应不小于简体内直径的10%，且不得小于3倍封头名义壁厚。(3)锥形封头。锥形封头分为无折边锥形封头和带折边锥形封头两种。对于锥体大端，当锥壳半顶角a30°时，应采用带过渡段的折边结构。大端折边的过渡段转角半径应不小于封头大端内直径的10%，且不小于该过渡段厚度的3倍。(4)平盖。平盖封头具有较差的受力

6、情况，所以在设计时，受压条件相同下，利用平盖封头则需要壁厚增加不少，但由于平盖封头结构及制作上都较为简单，所以通常都会在压力不高，而直径也不大的容器中进行使用。同时在高压容器中，由于利用凸型封头制作难度较大，所以采用平板封头的情况较多。(1)凸形封头的拼接。均多块扇形板组拼的封头必须具有中心圆板，中心圆板的直径应不小于封头直径的1/2。2.1.2对法兰的要求压力容器中由于泄漏而导致事故发生的情况较多，而法兰如果密封不好，则极易导致泄漏的发生。由于法兰是一种可拆卸的结构，所以在确保其连接处的紧密性，则需要对压紧面形式的合理性进行选

7、择。通常较为常用的压紧面有平面、凹凸面、槽面和梯形槽等。由于平面型压紧面密封性较差，结构简单，所以在压力不高的容器中会采用，对于清洗和防腐都具有较大的便利。而在中压及温度较高的地方则会采用凹凸形压紧由于此种压紧面垫片适中，具有良好的密封性，而且在压紧后垫后也不易被挤出；而利用槽形压紧面是，往往是应用于用于易燃、易爆和有毒介质的密封容器，虽然其密封性能非常好，但却有一个弊端，想进行垫片的更换具有较大的难度。利用梯形糟压紧面时，通常会需要与椭圆垫和八角垫相互配套使用，这种压紧面使用时通常都是在结构压力和温度都呈现较高的时候才会采用。

8、2.2对压力容器用钢材的要求2.2.1具有良好的力学性能第一，制造、压力容器的材料应具有适当的强度(主要是指屈服强度和抗拉强度)，以防止在承受压力时发生塑性变形甚至断裂。对于和中、高温压力容器，还应考虑材料的抗蠕变性能，测定材料的高温性能指标，即蠕变极限和持久强