高压容器设计ppt课件.ppt

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1、第五章高压容器设计第一节概述第二节高压容器筒体的结构与强度设计第三节高压容器的密封结构与设计计算第四节高压容器的主要零部件设计第一节概述工程上：10MPa

2、00吨,压力2000MPa二、高压容器的结构特点高压容器设计与制造技术发展的核心问题：既要随着生产的发展能制造出大壁厚的容器又要设法尽量减小壁厚以方便制造。高压容器特点：1结构细长2采用平盖或球形封头3密封结构特殊多样4高压筒身限制开孔三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求：1)强度与韧性为了提高材料强度以减少壁厚，一般采用低合金钢，如16MnR、15MnVR和18MnMoNBR。同时为了保证韧性，加入少量（<2%）Ni和Cr，并控制P和S含量<0.004%三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求：2)制造工艺性能具有良好的焊接性能包括可焊性、吸气性

3、、抗热裂与冷裂倾向、抗晶粒粗大倾向等、具有良好的可锻性三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求：3)其他要求耐腐蚀性原材料检验要求较高第二节高压容器筒体的结构与强度设计一、结构型式及设计选型二、厚壁圆筒的弹性应力分析三、厚壁圆筒的弹塑性应力分析四、高压筒体的失效及强度计算筒体的结构形式（一）整体锻造式：直径300～800mm，长度12m优点：性能优良，缺点：加工费用高（二）单层式:单层卷焊、单层瓦片和无缝钢管式。优点：加工简单，缺点：材料设备受限制（三）多层式：层板包扎式、热套式和绕板式（四）绕带式：中国独创（浙大）一、结构设计及设计选型（一）整体锻

4、造式最早采用的筒体型式,筒体和法兰可整段而出或用螺纹连接，锻造容器的质量较好,特别是和与焊接性能较差的高强钢所制作的超高压容器,受锻造条件限制,一般直径为长度不超过12米一、结构设计及设计选型（二）单层式单层厚壁高压容器有种形式：单层卷焊式：直径工序少，周期短效率高单层瓦片式：生产效率比单层卷焊差，费工费时无缝钢管式：效率高，周期短以上三种形式被三方面因素制1）厚壁材料来源2）大型机械条件3）纵向和环向深厚焊逢中缺陷检测一、结构设计及设计选型（三）多层式1）层板包扎式特点：1.只需薄板，原材料供应方便2.只需卷板机和包扎机3.只需筒体应力分布4.较

5、单层安全5.内筒可采用与筒体不同的结构缺点：1.生产效率低2.层板材料利用率低3.层板间间隙较难控制4.导热性差一、结构设计及设计选型（三）多层式2)热套式特点：1.生产效率高，层数少2.材料来源广泛利用率高3.焊缝质量容易保证3)绕板式特点：1.效率高2.材料利用率高3.机械化程度高一、结构设计及设计选型四）绕带式对原材料要求一般材料利用率也相当高缠绕机简单制造方便成本低一、结构设计及设计选型（五）设计选型原则需综合原材料来源，配套的焊条焊丝、制造厂所具备的设备条件和工夹具条件，以及对特殊材料焊接能力、热处理要求及工厂装备条件等等，作充分调查论证

6、后才能做到选型正确，确有把握。二、厚壁圆筒的弹性应力分析厚壁容器承受压力载荷作用时产生的应力具有如下特点：考虑作经向、周向和径向三向应力分析沿壁厚出现应力梯度，薄膜假设不成立不能忽视温差应力二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力几何方程物理方程平衡方程二、厚壁圆筒的弹性应力分析受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力（一）力平衡方程：化简为：二、厚壁圆筒的弹性应力分析（二）几何方程当单元体两条圆弧边的径向位移分别为w和w+dw时微元体的径向应变：微元体的周向应变：对周向应变方程求导、变换可得：二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）物理方程按

7、广义虎克定律可表示为整理以上方程组得：二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力求解微分方程，得通解：根据边界条件当r＝Ri时r＝Ro时带入求出A与B：二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力内外压作用下厚壁圆筒的三向应力表达式如下：周向应力径向应力轴向应力二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力三向应力沿厚度的分布规律如图1）周向应力及轴向应力为正值（拉应力），径向应力为负值（压应力）2）在数值上：①为所有应力中最大②内壁处外壁处③沿壁厚均匀分3）应力沿壁厚的不均匀程度与径比K值有关

8、二、厚壁圆筒的弹性应力分析（二）单层厚壁圆筒中的温差应力1.温差应力方程物理方程：二、厚壁圆筒的弹性应力分析（二）单层厚壁