《壓力容器設(shè)計》ppt課件

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1、第4章壓力容器設(shè)計§4-1概述壓力容器設(shè)計基本要求安全經(jīng)濟(jì)合理選取結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)等合理選擇設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計和分析設(shè)計結(jié)果比較壓力容器設(shè)計基本內(nèi)容用戶提出基本設(shè)計要求↓分析容器的工作條件，確定設(shè)計參數(shù)↓結(jié)構(gòu)分析、初步選材↓選擇合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)↓應(yīng)力分析和強(qiáng)度計算↓確定構(gòu)件尺寸和材料↓繪制圖紙，提供設(shè)計計算書和其它技術(shù)文件壓力容器設(shè)計的基本步驟設(shè)計條件§4-2設(shè)計準(zhǔn)則壓力容器失效判據(jù)—判斷壓力容器是否失效由力學(xué)分析得到力學(xué)分析結(jié)果由實驗測得失效數(shù)值失效判據(jù)壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則§4-3常規(guī)設(shè)計一、概述基于彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則不連續(xù)應(yīng)力的考慮二、圓筒設(shè)計單層式圓筒的優(yōu)點：不存在層間松動等薄弱環(huán)節(jié)，能較好

2、地保證筒體的強(qiáng)度。單層式圓筒的缺點：1、單層厚壁圓筒對制造設(shè)備的要求高。2、材料的浪費大。3、鍛焊式圓筒存在較深的縱、環(huán)焊縫，不便于焊接和檢驗。層板包扎式（1）包扎工序繁瑣，費工費時，效率低。（2）層板材料利用率低。3）層間松動問題。缺點（1）對加工設(shè)備的要求不高。（2）壓縮預(yù)應(yīng)力可防止裂紋的擴(kuò)展。（3）內(nèi)筒可采用不銹鋼防腐。（4）層板厚度薄，韌性好，不易發(fā)生脆性斷裂。優(yōu)點整體多層包扎式（1）套合層數(shù)少，效率高，成本低。（2）縱焊縫質(zhì)量容易保證。（1）只能套合短筒，筒節(jié)間深環(huán)焊縫多。（2）要求準(zhǔn)確的過盈量，對筒節(jié)的制造要求高。熱套式優(yōu)點缺點優(yōu)點：（1）機(jī)械化程度高，操作簡便，材料利用率高。

3、（2）縱焊縫少。缺點：（1）繞板薄，不宜制造壁厚很大的容器。（2）層間松動問題。繞板式優(yōu)點缺點槽形繞帶式（1）筒壁應(yīng)力分布均勻且能承受一部分由內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力。（2）機(jī)械化程度高，材料利用率高。（1）鋼帶成本高，公差要求嚴(yán)格。（2）繞帶時鋼帶要求嚴(yán)格嚙合，否則無法貼緊。優(yōu)點缺點（1）機(jī)械化程度高，材料利用率高。（2）整體繞制，無環(huán)焊縫。（3）帶層呈網(wǎng)狀，不會整體裂開。（4）扁平鋼帶成本低，繞制方便。扁平鋼帶傾角錯繞式特點內(nèi)壓圓筒強(qiáng)度設(shè)計單層內(nèi)壓圓筒壁厚計算強(qiáng)度校核工作應(yīng)力最大允許工作壓力按塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則：按爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則：多層圓筒壁厚注意最小厚度碳素鋼、低合金鋼制容器：δmin≥3mm

4、高合金鋼制容器：δmin≥2mm設(shè)計參數(shù)的選取設(shè)計壓力p1、設(shè)計壓力由工藝條件確定，在設(shè)計過程中是一個定值；工作壓力在容器正常工作過程中可能變動，容器頂部和底部的工作壓力也可能不同。2、要求設(shè)計壓力不低于最大工作壓力。即：P≥PW3、PC=P+PL(當(dāng)PL≤5%P時，PL可忽略不計)設(shè)計壓力的規(guī)定1、容器上裝有安全閥時P=(1.05~1.10)PW2、容器上裝有爆破膜時P=(1.15~1.30)PW3、盛裝液化氣體的容器設(shè)計壓力取工作時可能達(dá)到的最高溫度下液化氣體的飽和蒸氣壓設(shè)計溫度t----容器在正常工作情況下設(shè)定元件的金屬溫度。元件金屬溫度高于零度時，設(shè)計溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高

5、溫度；元件金屬溫度低于零度時，設(shè)計溫度不得高于元件可能達(dá)到的最低溫度。根據(jù)規(guī)定：當(dāng)鋼板厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，可取C1=0。所以在設(shè)計計算中，對于GB6654-1996、GB3531-1996種的鋼板（如20R、16MnR、16MnDR等），均可取C1=0。鋼板厚度負(fù)偏差焊接接頭系數(shù)材料許用應(yīng)力安全系數(shù)碳素鋼、低合金鋼及鐵素體高合金鋼：nb≥3.0ns≥1.6nD≥1.5nn≥1.0奧氏體高合金鋼：nb≥3.0ns≥1.5nD≥1.5nn≥1.0壓力試驗1、試驗壓力●內(nèi)壓容器：●外壓容器和真空容器：●夾套容器：視內(nèi)筒為內(nèi)壓或外壓容器，分別按內(nèi)壓或外壓容器的試

6、驗壓力公式確定試驗壓力；夾套按內(nèi)壓容器確定試驗壓力。需校核內(nèi)筒在夾套液壓試驗壓力下的穩(wěn)定性，如不滿足穩(wěn)定性要求，則需在夾套液壓試驗時，內(nèi)筒內(nèi)保持一定的壓力。液壓試驗如果直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗，則在應(yīng)力校核時，PT應(yīng)加上容器立置充滿水時的最大液柱壓力。2、強(qiáng)度校核注意氣壓試驗●內(nèi)壓容器：●外壓容器和真空容器：1、氣壓試驗2、強(qiáng)度校核●容器上沒有安全泄放裝置，氣密性試驗壓力PT=1.0P?！袢萜魃显O(shè)置了安全泄放裝置，氣密性試驗壓力應(yīng)低于安全閥的開啟壓力或爆破片的設(shè)計爆破壓力。通常取PT=1.0PW。氣密性試驗設(shè)計壓力為1.6Mpa的儲液罐罐體，材料Q235-A，Di=1800mm，罐體高度4

7、500mm，液料高度3000mm，C1=0.8mm，腐蝕裕量C2=1.5mm，焊縫系數(shù)φ=1.0，液體密度為1325kg/m3，罐內(nèi)最高工作溫度50oC。試計算罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗應(yīng)力校核。注：Q235-A材料的許用應(yīng)力[σ]20=113MPa，[σ]50=113MPa，屈服極限σS=235Mpa試確定罐體厚度并進(jìn)行水壓試驗校核。練習(xí)題斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，容器發(fā)生明顯的鼓脹，斷口處厚度減薄，斷裂時幾乎不形成碎片。