压力容器设计审核人员培训 GB150.3-2011 压力容器 第3部分：设计.ppt

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1、压力容器设计审批人培训（三）二〇一二年二月内容简介GB150.3-2011《压力容器第3部分：设计》一、主要变化二、范围三、内压圆筒四、内压球壳五、外压圆筒六、外压球壳一、主要变化——对应于原GB150—1998第5章：内压圆筒和内压球壳，本部分第3章增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式。——对应于原GB150—1998第6章：外压圆筒与外压球壳，本部分第4章主要变化内容为：a）修订了外压曲线图，增加了对应于高强度材料的外压曲线；b）增加了相对应的应力系数B曲线图选用表；c）加强圈的结构设计作了部分修改。——对应于原GB150—1998第7章：封头，

2、本部分第5章中主要变化内容为：a）增加了偏心锥壳、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法；b）调整了部分平盖的结构特征系数K；c）增加了适用于平封头与筒体全焊透连接结构的塑性分析设计方法；d）增加了δ/R<0.002时，球冠形封头与锥壳的设计方法。——对应于原GB150—1998第8章：开孔和开孔补强，本部分第6章对开孔和开孔补强设计计算方法内容进行了扩充，引入了筒体径向接管的整体补强设计方法，开孔率适用范围可达0.9。——对应于原GB150—1998第9章：法兰，本部分第7章中主要内容变化为：a）增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度校核计算要求；

3、b）增加了波齿垫片设计选用参数。——将GB150—1998附录C“低温压力容器”中与设计相关的内容调整为本部分的附录E。——将GB150—1998附录D、附录G和附录J内容纳入本部分的附录A、附录C和附录D。主要调整或变化内容为：a）增加附录B“钢带错绕筒体设计”；b）附录C扩大了双锥密封的适用范围；c）附录D焊接结构根据实际情况进行了整理和补充。GB150.3-2011标准组成部分前言1范围·2规范性引用文件3内压圆筒和内压球壳4外压圆筒和外压球壳5封头6开孔与开孔补强7法兰二、范围GB150.3规定了压力容器基本受压元件的设计要求。本部分适用于内压圆

4、筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔和开孔补强以及法兰的设计计算。本部分给出了非圆形截面容器（规范性附录A）、钢带错绕筒体（规范性附录B）、常用密封结构（资料性附录C）和焊接接头结构（资料性附录D）的基本设计要求。本部分还给出了关于低温压力容器的基本设计要求（规范性附录E）。三、内压圆筒1、圆筒1）内压作用下圆筒内应力状况：根据旋转薄壳无力矩理论（薄膜理论），在内压作用下，圆筒受两向应力作用，即环向应力，轴向应力，由这两个薄膜应力来平衡外力（内压）这两个应力的值可以通过静力平衡来求得：（1）圆筒在内压P作用下的轴向应力D——圆筒的中间直径或称中径

5、，mm；D==Di+δD0——圆筒的外直径，mm；Di——圆筒的内直径，mm；δ——圆筒的计算厚度，mm；圆筒受压力pc的轴向作用：P在圆筒轴向产生的总轴向力：F1=π×D2×P/4此轴向力由圆筒横截面的面积来承受，圆筒横截面积：fi=π×D×δ由此产生的圆筒轴向应力：σm=当控制σh≤[σ]当控制σm≤[σ]t时，焊接接头系数则：时，则：此即按圆筒轴向应力计算的壁厚公式。焊缝部位可能存在着夹渣、气孔、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷，同时由于焊接加热过程中，对焊缝两侧的热影响产生许多不利因素，如焊接热影响区被淬硬，塑性下降、焊接内应力的产生等，都会使焊缝金属

6、或母材的机械性能降低。因此在设计时应将设计温度下圆筒材料的许用应力[σ]t乘以一个焊接接头系数φ（2）圆筒受压力P的径向作用（见图）P对圆筒径向作用，在半个圆筒投影面上产生的合力（沿图中垂直方向）：F2=P×D×L承受此垂直合力的圆筒纵截面面积：f2=2×δ×L由此产生的圆筒环向应力：σt=当控制σt≤[σ]t时，将Di=D-δ代入公式,以计算压力Pc代替设计压力P得出此式称为内压圆筒的计算公式（中径公式）。（GB150.3-2011第94页式3-1）（3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的静力平衡条件得出的。旋转薄壳无力矩理论是其理论基础，

7、第一强度理论是其制定的理论依据。由上述公式可以得出以下结论：a、圆筒体上周向（环向）应力σt是经向（轴向）应力σm的两倍，而周向应力作用于纵向截面，环向应力所作用与环纵向截面。b、由于周向应力σt是经向应力σm的两倍，由此可知，周向应力所作用的纵向截面是危险截面。这里可以说明为什么在焊接接头分类里，圆筒体的纵焊缝为A类焊接接头，环焊缝为B类焊接接头；在筒体上开椭圆形人孔时使长轴垂直与筒体轴线。c、应力与D/δ成正比。适用范围Pc≤0.4［σ］tφ（D0/Di≤1.5）上述计算公式是以薄膜理论为基础导出的，认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，这对薄壁容器是适合

8、的。但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存