压力容器设计方法分析对比.pdf

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1、HdUeII1I学术压力容器设计方法分析对比广州创特技术有限公司·周国风摘要内压力容器的两种设计方法，即常规设计和分析设计的不同之处，包括设计准则，适用范围应力评定以及优劣等等。为在实际工作中选择合理的设计方法提供参考的依据。目前我国压力容器设计所采用的标准规范一次应力是由于受到外加机械载荷的作用而是高度集中的应力，如果它不会引起结构显著的有两大类：一类是常规设计标准，以GB150~2011在容器中产生的为平衡这种外载所必须的正应力变形，也可划归为峰值应力。例如在碳钢容器的《压力容器》标准为代表；另一类是分析设计，或剪应力，它需要满足外载和

2、内力的平衡关系。奥氏体钢覆层中出现的温差应力。以JB4732—1995《钢制压力容器一分析设计标准》一次应力是个统称，具体包括下述三类：4．优势与不足的比较为代表。两类标准是相互独立的、自成体系的、3．1_l一次总体薄膜应力常规设计方法是以材料力学为及板壳理论与平行的压力容器规范，绝对不能混用，只能依据一次总体薄膜应力存在于结构总体范围内，简化计算公式为基础，由于材料安全系数选取比实际的工程情况而选其一。其应力达到材料的屈服强度时，会使元件的总体较大，所以制造出的容器是比较安全的，但是因1．设计准则比较范围内整个壁厚的材料同时进入屈服，使元

3、件产为过于保守的设计对于材料的浪费也是不容忽略常规设计主要依据是第一强度理论，认为结生过量的弹性和塑性变形而直接导致结构破坏，的问题。另外对于比较苛刻的操作工况，常规设构中主要破坏应力为拉应力，限定最大薄膜应力它是各类应力中对容器危害性最大的应力。例如各计便存在很大的局限性强度不超过规定许用应力值，当结构中某最大应种壳体中平衡内压或分布载荷所引起的薄膜应力。分析设计采用以极限载荷，安定载荷和疲劳力点一旦进入塑性，结构就丧失了纯弹性状态即3．1．2一次局部薄膜应力寿命为界限的塑性失效和弹塑性失效准则，允许为失效。常规设计是基于弹性失效准则，以

4、壳体一次局部薄膜应力存在于结构局部范围内，结构出现可控制的局部塑性区，允许对峰应力部的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件的由介质压力或其他机械载荷所引起，只要符‘局位作有限寿命设计，采用这个准则可以较好地解设计计算公式。一般情况它仅考虑壁厚中均布的部地区”和“薄膜应力”的特征都可以称为一次决常规设计的不足，合理的放松对计算应力的过薄膜应力，对于边缘应力及峰值应力等局部应力局部薄膜应力。一次局部薄膜应力即使达到材料严控制。由于分析设计采用了塑性失效准则，因一般不作定量计算，如对弯曲应力。的屈服强度也不会造成结构整体过大的弹性和塑此安全系数

5、相对降低，许用应力相对提高。另外分析设计的主要依据是第三强度理论，认为性变形，因而允许这类应力强度有比一次总体薄由于分析设计考虑疲劳问题后的缘故，分析设计结构中主要破坏应力为剪切力。采用以极限载荷、膜应力较宽的校核条件。例如容器支座，由于自提供疲劳分析设计的实用规程，考虑交变应力下安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹重或外载在壳体上所引起的薄膜应力。容器的疲劳寿命。但是基于分析设计的特点，对塑性失效”的设计准则，对容器的各种应力进行3．L3一次弯曲应力于容器的选材、制造、检验和验收都提出更加严精确计算和分类。对不同性质的应力，如：总

6、体一次弯曲应力是弯曲应力中的一种，是由介格的要求。另外分析设计虽然科学严谨，但却需薄膜应力、边缘应力、峰值应力等；同时还考虑质压力或其他机械载荷引起，沿容器壁厚方向形要进行大量复杂的分析计算，因而提高了设计费了循环载荷下的疲劳分析，在设计上更合理。成线性分布，内外壁表面大小相等、方向相反、用和时间。2．标准适用范围对比中间面为中性面的应力，它满足外载和内力的平5．总结常规设计标准GBI50-2011适用于设计压力衡关系。一次弯曲应力对结构整体的危害程度同利用常规设计方法可以快速的对容器进行应大于或等于0．IMPa且小于35MPa，及真空度高

7、一次局部薄膜应力相似，因而这类应力的强度校力校核，也可以满足安全要求。而分析设计虽然于0．02MPa。对于设计温度，GBI50-2011规定核条件也比一次总体薄膜应力为宽。如平盖中心可以节约部分钢材，却大大提高设计费用。综上为一269"C一900~C，是按钢材允许的使用温度确定部件由压力引起的弯曲应力。所述，根据具体的设计要求选取合适的设计方法设计温度范围，可高于材料的蠕变温度范围。3．2二次应力是很有必要的，在实践工作过程中做到常规设计分析设计标准JB4732—1995适用于设计压力二次应力是由容器同一元件上不同部位的材与应力分析设计的有

8、机结合，才可以保证制造出大于或等于0．IMPa且小于lO0~a，及真空度高于料或者相邻元件之间的总变形协调条件导出的正来的压力容器即合理有经济。0．02MPa。对于设计温度，JB