化工设备设计与制造 教学课件 作者 朱财 主编 葛书彦 副主编第八章 钢制卧式容器.doc

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1、第八章钢制卧式容器第一节卧式容器受力分析【学习目标】学习JB/T4731-2005《钢制卧式容器》，掌握双鞍座支承卧式容器的受力状态分析和容器强度计算.一、JB/T4731《钢制卧式容器》标准简介JB/T4731-2005《钢制卧式容器》标准规定了钢制卧式容器的设计、制造、检验和验收的要求。该标准适用于设计压力不大于35MPa，在均布载荷作用下，由两个位置对称的鞍式支座支承的卧式容器。二、双鞍座支承卧式容器结构1、支座卧式容器支座采用鞍式支座（见图8-1）。当支座焊在容器上时，其中的一个支座应采用滑动支座或滚动结构。卧式容器一般采用双鞍座支承，两个鞍座对称相向布置。2、

2、支座的配置支座的位置应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于或等于0.5Ra（Ra：圆筒的平均半径，Ra=Ri+δn/2），当无法满足这一要求时，A值不宜大于0.2L。图8-1鞍式支座支承的卧式容器三、双鞍座支承卧式容器受力分析1、支座反力2、圆筒轴向弯矩7圆筒轴向最大弯矩位于圆筒中间截面或鞍座平面上（见图8-2）。图8-2卧式容器载荷、支座反力、剪力及弯矩图（1）圆筒中间横截面上的轴向弯矩计算：（2）鞍座平面上的轴向弯矩计算：73、圆筒剪力最大剪力位于圆筒支座处横截面上（见图8-2），剪力计算：4、圆筒周向弯矩圆筒鞍座平面上还存在周向弯矩的作用（见图8-3）。图8-3圆

3、筒周向弯矩图当无加强圈或加强圈在鞍座平面内时，其最大弯矩点在鞍座边角处，Mp=K6FRa；当加强圈靠近鞍座平面时，其最大弯矩点在靠近横截面水平中心线处，每个加强圈上的最大弯曲力矩Mp=K6FRa/n（n为加强圈个数）。四、双鞍座支承卧式容器应力状态的定性分析1、圆筒中间横截面7圆筒中间横截面承受较大的轴向弯矩。在最高点处产生轴向压应力，如果压应力过大有可能造成圆筒中间横截面最高点处受压失稳（压瘪）；在最低点处产生轴向拉应力，该应力与内压产生的薄膜应力相叠加，有可能造成圆筒中间横截面最低点处强度不足而破坏。圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算：最高点处：最

4、低点处：2、鞍座平面（1）鞍座平面上圆筒也承受较大的轴向弯矩，与圆筒中间横截面一样，要计算由压力及轴向弯矩引起的轴向应力。注：图8-4支座处圆筒轴向应力位置a）当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即A≤Ra/2）时，轴向应力σ3位于横截面最高处〔见图8-4a）〕；当圆筒未被加强时，轴向应力σ3位于靠近水平中心线处〔见图8-4b）〕:b）在横截面最低点处：（2）鞍座平面上，由周向弯矩引起的圆筒周向应力计算：①7无加强圈圆筒（见图8-5），垫板起加强作用时，要求垫板的厚度应不小于0.6倍圆筒厚度，垫板的宽度应不小于圆筒有效宽度b2，垫板包角应不小于（θ+12

5、°）。一般情况下加强板（垫板）宜取等于壳体圆筒厚度。图8-5圆筒周向应力的位置（无加强圈）a）在横截面的最低点处：b）在鞍座边角处：当L/R≥8时：当L/R＜8时：c）鞍座垫板边缘处：当L/R≥8时：当L/R＜8时：3、切向剪应力计算（1）圆筒切向剪应力计算7注：图8-6圆筒切向剪向应力位置①圆筒被封头加强（即A≤Ra/2）时，其最大剪应力τ位于圆筒上靠近鞍座边角处C、D点〔见图8-6b）〕。②圆筒未被封头加强（即A＞Ra/2）时：圆筒在鞍座平面上有加强圈，其最大剪应力τ位于截面的水平中心线处A、B点〔见图8-6a）〕；在鞍座平面上无加强圈或靠近鞍座处有加强圈，其最大剪

6、应力τ位于靠近鞍座边角处C、D点〔见图8-6b）〕。（2）封头切向剪应力计算圆筒被封头加强（即A≤Ra/2）时，封头的最大剪应力计算：以上公式中：k——系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取k=0.1。K1～K9——系数，祥见JB/T4731-2005。b2——圆筒的有效宽度，取，mm。δe——圆筒有效厚度，mm。δre——鞍座垫板有效厚度，mm。五、鞍座设计当卧式容器的鞍式支座按JB/T4712选取时，在满足JB/T47127所规定的条件时，可免去对鞍式支座的强度校核；否则，应按JB/T4731-2005《钢制卧式容器》标准7.4条款进行强度校核

7、。JB/T4712鞍式支座设计条件：设计温度200℃；地震设防烈度8度（Ⅱ类场地土）。鞍座包角一般为120°～150°。钢制鞍座宽度b一般大于或等于。当采用JB/T4712的鞍座时，b值应取筋板大端宽度与腹板厚度之和。鞍座材料的选用:鞍式支座材料为Q235-A，也可用其他材料。垫板材料一般应与容器筒体材料相同。焊接材料的选用参照有关标准。当鞍式支座设计温度等于或低于-20℃时，应根据实际设计条件，必要时设计者可以对腹板等材料提出附加低温检验要求，或是选用其他合适的材料。地脚螺栓宜选用符合GB/T700规定的Q235或符合GB/T1591规