22 第三节 内压容器设计.3.doc

第1页：内压容器设计

第三节 内压容器设计

第2页：设计压力的确定

二、设计公式中各参数的确定

1、设计压力 P

设计压力 P 一般取稍高于最大工作压力。最大工作压力指容器在工艺操作中顶部可达到的最大表压。

当容器装有液料时，若其静压小于 P工max 的 5%，设计压力可不计入静压。为使容器及其部件趋于标准化，设计压力应尽量采用标准系列公称压力。

第3页：壁厚附加量与最小壁厚

3、设计温度：设计温度系指容器在正常工作中，在相应的设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低（指－20℃时）温度。设计温度在设计公式中不直接出现，但它直接影响材料的选择和材料的许用应力值。

4、壁厚附加量：壁厚附加量 C 按下式确定：C=C1＋C2＋Ca（mm）

• C1——钢板或钢管的负偏差（mm），按表4-3、表4-4选取
• C2——腐蚀裕度（mm），根据介质的腐蚀性和容器的使用寿命确定。对碳素钢和低合金钢取不小于 1mm；对不锈钢，当介质的腐蚀性极微时取 C2=0
• Ca——椭圆形、碟形、折边锥形和球形端盖冲压时的壁厚拉伸减薄量（mm），常取计算厚度的 10%，且不超过 4mm

5、最小壁厚：常压或压力很低的容器，如按强度公式计算所得壳壁厚度很薄，容易变形而不能满足制造、运输和安装时的刚度要求，所以规定了容器的最小壁厚 Smin。

• 对碳素钢和低合金钢制容器：当内径 Di≤3800mm 时，Smin 按规范取值且不小于 3mm，腐蚀裕度另加；当内径 Di＞3800mm 时，Smin 按运输和现场制造、安装条件确定
• 对不锈钢制容器，取 Smin>3mm

6、许用应力：材料的许用应力系指设计温度下的许用应力，当设计温度低于 0℃ 时取 20℃ 时的许用应力。容器用钢材的极限应力一般用强度极限 σb、屈服极限 σs、持久极限 σD 和蠕变极限 σn 来表示，分别除以表4-5中的安全系数后取其中的最小值。

第4页：安全系数与焊缝系数

焊缝由于可能存在夹渣、气孔、未焊透、裂纹等缺陷致使强度削弱，同时在焊缝周围的热影响区还会因晶粒长大及残存热应力而导致强度下降，故引入焊缝系数来补偿焊缝对容器强度的削弱。

说明：碳素钢、低合金钢与奥氏体不锈钢的安全系数按表4-5选取；当已有 nb<3 的设计经验时可采用 nb≥2.7；当容器的设计温度未及蠕变温度范围且允许有较大的变形时，许用应力值可适当提高，但最高不超过 0.9σb（此时可能产生 0.1% 永久变形），此规定不适用于法兰或其它在有少许变形就产生泄漏的场合。

第5页：椭球形与蝶形端盖

2、椭球形端盖：当 Di/2hi=a/b=2 时，椭球端盖扁平、制造方便，K=1，应力分布较好，便于焊接，边缘应力较小。我国将 a/b=2 的端盖作为标准端盖。

3、蝶形端盖：Di=2a，hi=b，S，深度加大。过渡区与其余两部分的联接处仍存在边缘应力，边缘应力的大小与 r/Ri 和 Ri/Di 的比值有关。规定：Ri≤Di（Ri=(0.9~1.0)Di），r≥Di 的 10% 且 r≥3S，S圆筒≈S球部。

第6页：无折边锥形端盖

4、锥形端盖——（1）无折边的锥形端盖：结构见本节图示。

第7页：锥形端盖的横推力

横推力

当交点位于曲线之下时需加强，壁厚按 σ=PD/(4S·cosα) 计算；无折边时 σ=PD/(4S)。

横推力产生的条件

凡是联接的两个壳体的经线没有公切线时，必然产生横推力。

第8页：折边锥形端盖

2、折边锥形端盖：为避免在与圆弧联接处产生过大的边缘应力，规定 r>0.1Di 且 r≥3S。

第9页：平盖

5、平盖：结构见本节图示。

第10页：压力试验

四、压力试验：一般用水做内压试验，对不适合做液压试验的容器，可采用气压试验。

第11页：外压容器与气压试验压力

（2）外压容器：对不带夹套的外压容器，按内压试验，其试验压力 PT=1.5P（Pa）。式中 P 为设计外压力（Pa）。对于带夹套的外压容器，夹套内的试验压力按相应式确定。

2、气压试验：气压试验压力按下式确定 PT=1.15P·[σ]/[σ]t。气压试验危险性较大，试验前必须作应力校核，校核时所用的壁厚应扣除壁厚附加量 C，容器壁内任一点的薄膜应力校核计算值不得超过材料在试验温度下屈服点的 80%。