第第44章章化工容器繪制化工容器繪制本章導引本章導引化工容器的設(shè)計基礎(chǔ)化工容器的設(shè)計基礎(chǔ)化工容器繪制化工容器繪制本章導引本章導引本章導引本章介紹的是一種較為狹義的化工容器，該容器主要是作為原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品的儲存的容器，如大型煉油廠的原油儲罐、油制氣廠的球形儲氣罐等，一般無化學反應(yīng)。12345圖41容器結(jié)構(gòu)示意1封頭；2接管；3筒體；4人孔；5支座主目錄主目錄化工容器的設(shè)計基礎(chǔ)化工容器的設(shè)計基礎(chǔ)主目錄主目錄化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類方法很多，目前沒有形成統(tǒng)一的硬性規(guī)定，通?？砂慈萜鞯淖饔迷怼⑿螤?、容器厚度、承壓性質(zhì)、工作溫度、放置形式、制造材料及容器的技術(shù)管理規(guī)范等進行分類。按容器的作用原理分類按容器的作用原理可分為換熱容器、反應(yīng)容器、分離容器、儲存容器等。按容器形狀分類按容器形狀分主要有球形容器、圓筒形容器、方形和矩形容器。球形容器由數(shù)塊弓形板拼焊而成，承壓能力好，但由于安裝內(nèi)件不便和制造較難，一般多用作儲罐，如大型的儲氣罐。圓筒形容器由圓柱形筒體和封頭（橢球形、半球形、碟形、圓錐形、平板形）所組成。圓柱形筒體作為容器主體，其制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，是化工企業(yè)中應(yīng)用最廣的一類容器。方形和矩形容器由平板焊成，其制造過程簡單，技術(shù)要求低，但承壓能力差，一般只用作常壓或低壓小型儲槽。按容器厚度分類壓力容器按厚度可以分為薄壁容器和厚壁容器。通常，厚度與其最大截面圓內(nèi)徑的比值K（）01的容器稱為薄壁容器，K01的稱為厚壁容器。本節(jié)目錄本節(jié)目錄0/DK化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類按容器承壓性質(zhì)和能力分類按承壓性質(zhì)可將容器分為常壓容器與受壓容器兩類。受壓容器又可以分為內(nèi)壓容器和外壓容器兩類。當容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外部壓力時，稱為內(nèi)壓容器；當容器內(nèi)部壓力小于外部壓力時，稱為外壓容器，其中，內(nèi)部壓力小于一個絕對大氣壓（01MPA）的外壓容器，又叫真空容器。內(nèi)壓容器按其所能承受的工作壓力，又可分為低壓、中壓、高壓和超高壓容器等4類，其受壓情況如下低壓01MPAP16MPA中壓16MPAP100MPA高壓100MPAP100MPA超高壓100MPAP按容器的壁溫分類可分為低溫容器、常溫容器、中溫容器和高溫容器。低溫容器指壁溫低于20條件下工作的容器。其中在4020條件下工作的容器為淺冷容器；在低于40條件下工作的容器為深冷容器。常溫容器指壁溫在20200條件下工作的容器。中溫容器指壁溫在常溫和高溫之間的容器。高溫容器指壁溫達到材料蠕變溫度下工作的容器。對碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過420，其他合金鋼超過450，奧氏體不繡鋼超過500，均屬高溫容器。化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類按容器的放置形式分類容器按放置形式可分為臥式容器和立式容器。按制造材料分類按制造材料來分，容器可分為金屬制容器和非金屬制容器兩類。金屬制容器中，目前應(yīng)用最多的是低碳鋼和普通低合金鋼制的容器。在腐蝕嚴重或產(chǎn)品純度要求高的場合，可使用不銹鋼、不銹復合鋼板或鋁、銀、鈦等制的容器。在深冷操作中，可用銅或銅合金。而承壓不大的塔節(jié)或容器可用鑄鐵。非金屬材料常用的有硬聚乙烯、玻璃鋼不透性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷、磚、板、花崗巖、橡膠襯里等，它們既可用作容器的襯里，又可作獨立的構(gòu)件。化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類按管理分類國家勞動部門為了加強壓力容器的安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，根據(jù)容器的壓力高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的重要作用，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程將壓力容器（不包括核能容器、船舶上的專用容器和直接火焰加熱的容器）分為3類。低壓容器為第一類壓力容器、規(guī)定的除外。下列情況之一的，為第二類壓力容器規(guī)定的除外A中壓容器；B低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；C低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；D低壓管殼式余熱鍋爐；E低壓搪玻璃壓力容器。下列情況之一的，為第三類壓力容器A高壓容器；B中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；C中壓存儲容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì),且PV10MPAM）；D中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì),且PV05MPAM）；E低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV02MPAM）；F高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；G中壓搪玻璃壓力容器，使用強度級別較高（指相應(yīng)標準中抗拉強度規(guī)定值下限540MPA）的材料制造的壓力容器；H移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車液化氣體運輸（半掛）車、低溫液體運輸（半掛）車、永久氣體運輸（半掛）車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、體溫液體）等；I球形儲罐（容積）；J低溫液體儲存容器（容積）。化工容器的分類化工容器的分類化工容器的分類3M503M5化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算工藝尺寸的計算工藝尺寸主要是指為了滿足工藝的需要，容器應(yīng)該具有的一些基本尺寸。如容器的長度、直徑（指內(nèi)徑）、封頭的類型及其尺寸，接管的大小、人孔的大小等工藝需求的尺寸。容器的體積尺寸一般在設(shè)計容器前，就已經(jīng)知道該容器能夠裝下的物料的體積（如果已知的是質(zhì)量，也可通過密度換算得到體積）V工藝，由此體積，再結(jié)合具體的容器結(jié)構(gòu)就可以算出具體的尺寸。對于用于物料停留的中間儲罐的容積V工藝，可按下式計算式中G物料流量，M3/S；物料在容器中的停留時間，S。液體在容器內(nèi)的停留時間可以用公式計算，也可以用實際測定得到的數(shù)據(jù)，表41提供了一般情況下容器內(nèi)液體平均停留時間的參考值。GV工藝本節(jié)目錄本節(jié)目錄化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算儲罐名稱停留時間或周轉(zhuǎn)時間原料罐及成品罐根據(jù)具體情況而定，一般為20天接受罐20MIN中間儲罐或緩沖罐20MIN氣液分離器35MIN回流罐510MIN液液分離罐（已分層）20MIN表41液體在容器中的平均停留時間參考值化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算球形容器的直徑球形容器雖然制造并不容易，單計算其大小是簡單的一種，考慮到容器不能全部充滿整個球形空間（氣體除外），一般有一個充裝系數(shù)，充裝系數(shù)一般取085095，則有下式（42）則球形容器的直徑DI可由下式得到（43）63IDV工藝36I工藝VD化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算上下均采用平板封頭的圓柱形容器假設(shè)容器的長徑比為，一般盡可能按經(jīng)濟原則考慮長徑比，可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇，常用的數(shù)據(jù)為24，則（44）則圓柱形容器的尺寸如下43IDV工藝34工藝VDI324工藝VHI化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算上下均采用標準形橢圓封頭的圓柱形容器假設(shè)容器的長徑比，則（此H已包括了封頭的直邊高度），封頭的長軸和筒體的直徑相同，封頭的短軸為長軸的一半，則整個容器的計算體積為（46）則標準形橢圓封頭的圓柱形容器的尺寸如下（47）3IC123DVIDH3I3112工藝VD33I3112工藝VHIDH化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算上下均采用半球形封頭的圓柱形容器假設(shè)容器的長徑比，則（此H不包括封頭的高度），球形封頭的直徑長和筒體的直徑相同，高度為筒體直徑的一半，則整個容器的計算體積為（48）則球形封頭的圓柱形容器的尺寸如下（49）根據(jù)容器的工藝體積計算得到的容器的直徑、高度等尺寸，在實際選用時需對數(shù)據(jù)進行圓整，至于其它形狀的容器直徑、高度等尺寸的計算，讀者只要按照前面介紹的方法就可以自己推導得到所需尺寸，在此不再介紹。IDH3IC1232DV33212工藝VDI333212工藝VHIIDH化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算接管大小的計算及位置的確定容器中有許多接管，接管的直徑和長度均要進行合理的選取或計算，對于接管的長度，如果是法蘭連接的，一般需要100150MM以上的長度，以便與法蘭上螺栓的安裝連接；如果采用螺紋連接，則其長度可以稍短一些。對于接管的直徑的大小，我們可以通過選擇一個適宜的流速，然后通過工藝處理量算出其直徑，并將其圓整后查取標準得到最后的接管直徑。一般管內(nèi)為液體的適宜流速應(yīng)小于3M/S，氣體的適宜流速應(yīng)小于100M/S，常見的流體在不同情況下的適宜流速見表42。對于接管上的法蘭，我們應(yīng)選用和接管配套的標準法蘭，根據(jù)手冊查得的數(shù)據(jù)即可作為我們制圖時的依據(jù)。確定了接管的大小及配套法蘭以后，還需確定接管的安裝位置。安裝位置的確定應(yīng)根據(jù)物料進出的方便、設(shè)備安裝的方便、物料最后排空的方便等諸多因素確定。比如物料的進料管一般在容器的上方，而出料管在容器的下方，最后的排空管應(yīng)在容器的最底部。下面通過兩個具體的例子來說明接管大小的確定?；と萜麝P(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算選定管子的適宜流速U（M/S）以后，根據(jù)管子的工藝處理量就可以按下式求出管子的直徑（410）其中Q為管子的工藝處理量，單位為M3/S。現(xiàn)有某輸送氣體的管道，工藝處理量為100M3/S，袷室說牧魎儻50M/S，則利用式（410）計算可知其管子內(nèi)直徑為（411）經(jīng)過圓整，可取管子的內(nèi)直徑為500MM。M,4IUQDM05051435010044IUQD化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算另一個是輸送液體的管子，已知其處理量為0001M3/S，適宜的管內(nèi)流速為2M/S，則利用式（410）計算可知其管子內(nèi)直徑為（412）經(jīng)過圓整，可取管子的內(nèi)直徑為25MM。M002521432001044IUQD化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算人孔大小及位置的確定人孔應(yīng)根據(jù)具體設(shè)備的需要，開設(shè)人孔，人孔應(yīng)盡量選用標準件，人孔位置的確定應(yīng)在服從設(shè)備強度要求的前提下，以便于安裝和人員進出容器為準。介質(zhì)條件適宜流速，M/S過熱蒸汽DN200204030504060飽和蒸汽DN200153025353040低壓蒸汽1106PADN化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算氣體鼓風機吸入管鼓風機排出管壓縮機吸入管壓縮機排出管P1106PA1107PA往復式真空泵吸入管往復式真空泵排出管101515201020810102013162530水及黏度相似液體P0103MPAP化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算有關(guān)強度尺寸的計算前面已經(jīng)介紹了容器的一些工藝尺寸的計算。容器的工藝尺寸確定了容器的大小，滿足了儲量的要求及充裝物料的要求，而容器的一些強度尺寸，主要是容器的安全性來考慮的有關(guān)尺寸，我們主要介紹容器筒體厚度及封頭厚度的求取方法?；と萜麝P(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算內(nèi)壓容器容器在各種因素如容器中物料產(chǎn)生的靜壓、物料表面的氣壓（指儲存液體的容器）、物料氣體的壓力、溫差引起的應(yīng)力等混合作用下，在不同的方向，產(chǎn)生不同的應(yīng)力，對于內(nèi)壓薄壁容器的回轉(zhuǎn)殼體一般產(chǎn)生3個主要應(yīng)力，通常第一主應(yīng)力（最大）為周向應(yīng)力，第二主應(yīng)力為徑向應(yīng)力，第三個主應(yīng)力是周向應(yīng)力，由于與和相比可忽略不計，按計。按照材料力學中的強度理論，在容器常規(guī)設(shè)計中常采用第一強度理論，即（413）式中是容器壁中三個主應(yīng)力中最大一個主應(yīng)力，是材料的抗拉、抗屈服、抗蠕變極限規(guī)定許用應(yīng)力中最小的一種，一般情況下，我們查表得到的材料許用應(yīng)力，就是三種許用應(yīng)力中最小的一種，可直接拿來供設(shè)計計算使用。因此可以這樣說，在對內(nèi)壓容器殼體各元件進行強度計算時，容器可能產(chǎn)生的應(yīng)力選取最大的一種，容器材料的許用應(yīng)力采用最小的一種，這樣即使發(fā)生極端的情況，仍能在理論上保證容器設(shè)計的安全，這一點非常重要。容器強度的設(shè)計主要就是確定，并將其控制在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，進而求得容器的厚度。1Z0Z31Z化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算圓筒壁厚的確定圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時，其器壁中產(chǎn)生如下薄膜應(yīng)力（設(shè)圓筒的平均直徑為D，壁厚為T）而，顯然，故按照第一強度理論可得（414）因工藝設(shè)計中一般給出內(nèi)直徑，將此代入式（414）得（415）實際圓筒由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬強度一般低于母材，所以上式中應(yīng)乘以系數(shù)（具體數(shù)值見表43），即整理后得（416）此式中的T定義為計算厚度，MM。TPDTPD42和0Z1T12TPDTI2TTDPTI2TTDPPPDTTI2TDDDII,T化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算式（416）中的焊縫系數(shù)可根據(jù)不同的焊接形式及探傷情況取不同的值，具體取值情況見下表焊接形式探傷情況焊縫系數(shù)雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊100無損探傷100局部無損探傷085單面焊的對接焊，沿焊縫根部全長具有緊貼基本金屬的墊板100無損探傷090局部無損探傷080單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無墊板無法進行探傷06化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算其次，考慮容器內(nèi)部介質(zhì)或周圍大氣腐蝕，設(shè)計厚度應(yīng)比計算厚度T增加一腐蝕裕度C。于是有417式中P設(shè)計內(nèi)壓力，MPA；圓筒內(nèi)直徑，MM；設(shè)計厚度，MM；焊縫系數(shù)，；腐蝕裕度，MM；設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPA。C2由介質(zhì)的腐蝕性和容器的使用壽命確定對于碳素鋼和合金鋼，腐蝕裕量一般大于1MM；對于不銹鋼，當介質(zhì)的腐蝕性極小時，腐蝕裕量可取零。2TID2CPPDT01IDDT2CT化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算設(shè)計厚度是為了與僅按強度計算得到的計算厚度T相區(qū)別而定義的。由于供貨鋼板有可能出現(xiàn)負偏差，實際采用鋼材標準規(guī)格的厚度是圓整值，故又定義為名義厚度，它是設(shè)計厚度加上鋼板厚度負偏差，并向上圓整到鋼板標準規(guī)格的厚度，名義厚度就是圖樣上標明的厚度。而有效厚度TE是名義厚度減去厚度附加量，常常作為強度校核時筒體的實際厚度承壓厚度。四者的關(guān)系為（418）（419）（420）式（418）中是鋼板厚度負偏差，一般鋼板的負偏差見表44和表45，表中單位均為MM，厚度超過60MM的鋼板其負偏差取15MM。DTNT1DNCTT2DCTT21NECCTT1C化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算名義厚度222252830323538404555負偏差01801902002202503005名義厚度6782526303234364042505260負偏差06080910111213復合板總厚度478101115162526303160總厚度負偏差98765復層厚度101515201015344556復層負偏差10化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算需要注意的是當筒體的環(huán)向焊縫系數(shù)與縱向焊縫系數(shù)之比小于05時，徑向應(yīng)力成為主要控制應(yīng)力，這時筒體壁厚的計算公式如下（421）其中為環(huán)向焊縫系數(shù)，其它符號及單位和前面相同。有了計算厚度以后，其它的各種厚度計算方法和前面相同。根據(jù)前面的介紹，我們就可以根據(jù)工藝計算得到的容器中的壓力、溫度、介質(zhì)性質(zhì)及容器的內(nèi)直徑，確定容器的厚度。PPDTI2T42化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算設(shè)計容器筒體壁厚的主要步驟如下（該步驟同樣也適用于封頭厚度的計算或相關(guān)元器件厚度的計算）。根據(jù)工藝設(shè)計中提供的容器介質(zhì)有關(guān)腐蝕性能的信息，確定選用的材料及腐蝕裕量。根據(jù)選用的材料及工藝設(shè)計中提供的容器承受溫度信息，查表確定材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力。確定容器的焊接及探傷方式，查表確定容器的焊縫系數(shù)。根據(jù)工藝設(shè)計中提供的容器承受壓力信息及厚度計算公式，確定容器的計算厚度。根據(jù)計算厚度和腐蝕裕量，確定容器筒體的設(shè)計厚度。根據(jù)設(shè)計厚度確定容器的名義厚度范圍，通過查表確定鋼板的負偏差計算出設(shè)計厚度和負偏差之和，作為名義厚度最小值的參考，結(jié)合具體的鋼板厚度，通過圓整，最后得到筒體的名義厚度，也就是圖樣上標注的厚度。進行有關(guān)校核工作，如容器的有效壁厚是否符合壁厚最小值的要求?；と萜麝P(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算另一種情況是已經(jīng)知道圓筒尺寸D、使用材料及名義厚度T，需要對該圓筒壁厚是否在安全限度內(nèi)進行判斷，該問題就是強度校核問題，其判斷準則為（422）式中為校核溫度下圓筒器壁中的計算應(yīng)力；其余符號同前面公式中介紹的完全一致，但應(yīng)考慮校核的操作條件。TEEIT2TTDPTI化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算封頭壁厚的確定封頭是容器中除筒體之外的另一個重要組件，封頭的厚度設(shè)計和筒體相仿，其大致步驟是根據(jù)一定的公式算出計算厚度，由計算厚度和腐蝕裕量計算出設(shè)計厚度，再由設(shè)計厚度選定材料負偏差的范圍，進而算出名義厚度的初始值，經(jīng)過圓整得到最后封頭的名義厚度，各種封頭的計算厚度公式如下。球形封頭（426）標準橢圓形封頭（427）球冠形封頭（428）其中Q為和球冠結(jié)構(gòu)和受壓有關(guān)的系數(shù)，其值遠大于1，可查有關(guān)表獲取。PPDTTI4PPDT502TIPQPDTTI2化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算碟形封頭（429）其中M為形狀系數(shù)，可由下式確定（430）其中為1或09，通常為09；R為碟形封頭的過渡圓半徑。不帶折邊錐形封頭（431）其中為錐形封頭的半錐角。帶折邊錐形封頭（432）其中F0為和封頭的半錐角及過渡圓半徑和大端直徑有關(guān)的系數(shù)，具體可根據(jù)公式計算或查表，計算公式如下（433）PPDMTTI2341IRDMCOS12TIPPDTPPDFTTI02COSCOS1210RDFI化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算平板封頭（434）其中K為平板結(jié)構(gòu)系數(shù)，一般情況下小于05，大于016。以上各個公式若進行反推，均可得到校核應(yīng)力公式，如對球形封頭而言，校核應(yīng)力用下式計算（435）將式（434）與式（421）比較可知當壓力、直徑相同時，球殼的壁厚僅為圓筒之半，所以用球殼做容器能節(jié)省材料，且占地面積?。坏驓な欠强烧骨?，拼接工作量大，所以制造工藝比圓筒復雜得多，對焊接技術(shù)的要求也高，大型帶壓的液化氣或氧氣等儲罐常用球罐形式。TIBKPDTTEEIT4TTDP化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算外壓容器外壓容器的厚度計算取決于容器失穩(wěn)。容器應(yīng)有足夠的厚度，保證其不會失穩(wěn)，在穩(wěn)定系數(shù)M取3時，對于圓筒形容器的許用外壓P的計算公式如下（省去復雜的推導過程，感興趣的讀者可參考書后所列文獻）。PBTE/D0（436）式中TE外壓容器筒體的有效厚度；D0外壓容器筒體的有效外直徑,其中D0DI2TE；B是和容器結(jié)構(gòu)形狀系數(shù)或稱容器幾何系數(shù)A及材料彈性模量E有關(guān)的數(shù)，其單位為MPA。根據(jù)不同失穩(wěn)狀態(tài)下，B可通過查表或計算可得，在純彈性狀態(tài)下，其計算公式如下B2EA/3（437）其中E為材料的彈性模量，單位為MPA。在非彈性狀態(tài)下，B可通過查取不同材料的BA曲線圖獲得，化工容器中幾種常見材料的BA曲線見圖43圖46。化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算圖43外壓圓筒和球殼厚度計算圖（0CR19NI9鋼）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算圖44外壓圓筒和球殼厚度計算BA曲線（適用16MNR及09MN2VDR）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算圖45外壓圓筒和球殼厚度計算BA曲線（適用00CR19NI11）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算圖46外壓圓筒和球殼厚度計算BA曲線（適用00CR19NI11）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算判斷材料是否在純彈性狀態(tài)下失穩(wěn)還是在非彈性下失穩(wěn)，要由A值的大小來判斷。A值是和容器形狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，和材料無關(guān)的一個系數(shù)，其決定因素是D0/TE和L/TE。已知D0/TE和L/TE后，可通過查圖確定A的值，如圖47所示，該圖的數(shù)據(jù)適用于所有的材料。如所查數(shù)據(jù)在圖中兩條曲線之間，則可通過內(nèi)插決定A值，具體的查取及計算過程將在后面通過示意圖表示之。系數(shù)A（圖中的D0/E就是教材中的D0/TE）圖47外壓或軸向受壓圓筒結(jié)構(gòu)參數(shù)計算圖（適用所有材料）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算需要注意的是，在計算A值時，需要用到容器的長度，該長度不是一般意義上的長度，需根據(jù)不同的狀況分別計算。圖42外壓容器失穩(wěn)計算時結(jié)構(gòu)長度計算示意圖補強圈如圖42所示，可分為3種情況分別計算結(jié)構(gòu)長度。補強圈和封頭之間長度L補強圈中心線至筒體和封頭焊縫處長度封頭直邊高度封頭高度/3補強圈和補強圈之間長度L一個補強圈中心線至另一個補強圈中心線之間長度整個容器無補強圈情況下長度L容器筒體長度2封頭直邊高度封頭高度/3化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算通過前面的分析，我們可以得到外壓容器筒體厚度設(shè)計計算的步驟。在工藝計算的基礎(chǔ)上完成筒體內(nèi)直徑DI、筒體本身長度LT、封頭直邊高度H0、封頭高度H及筒體結(jié)構(gòu)長度L的計算或確定。假設(shè)容器的名義厚度TN，查表確定鋼板的負偏差C1及根據(jù)鋼板材料和容器中介質(zhì)的性質(zhì)確定腐蝕裕量C2，得到容器筒體的有效厚度TETNC1C2，進而得到容器的有效外直徑D0DI2TE計算出D0/TE和L/TE，查表確定A的值。再根據(jù)A的值，查對應(yīng)材料在設(shè)計溫度下的BA曲線，確定B的值，并按下式計算出在假設(shè)名義厚度下的許用壓力P。PBTE/D0比較前面計算所得許用壓力P和設(shè)計壓力的大小，若許用壓力大于或等于設(shè)計壓力，并且大得不是很多，則原來假設(shè)得名義厚度就可以作為新容器的名義厚度；如果計算所得的許用壓力小于設(shè)計壓力，則表明原來假設(shè)的名義厚度偏小，應(yīng)增加名義厚度，并重新設(shè)計計算，直到符合條件；如果計算所得的許用壓力遠遠大于設(shè)計壓力，則表明原來假設(shè)的名義厚度偏大，應(yīng)減小名義厚度，重新設(shè)計計算，直到符合條件。化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算對于舊容器的校核，可根據(jù)實測的容器厚度TC，算出容器的有效厚度TETC2N，其中N是設(shè)備的設(shè)計壽命，是筒體材料的年腐蝕速率。在此基礎(chǔ)上，可采用和新容器厚度設(shè)計相同的方法，計算出容器的許用壓力，再根據(jù)許用壓力和實際壓力的比較確定容器是否安全。化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算在前面的設(shè)計計算中，我們提到了容器結(jié)構(gòu)形狀系數(shù)A的確定和通過查BA曲線確定B，下面通過示意圖來說明這兩種系數(shù)的確定方法。首先來說明A的查取或內(nèi)插計算方法。圖48筒體幾何參數(shù)A查取示意圖化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算首先根據(jù)計算得到長徑比的值，假設(shè)為Y1，在縱坐標上找到Y(jié)1的點，過此點向右作水平線和該容器徑厚比D0/TE的數(shù)據(jù)相同的曲線相交，這里假設(shè)徑厚比為D0/TE1，交點為K，過該交點向下作垂直線，和水平坐標相交，得到我們要查的幾何參數(shù)A3。而大多數(shù)情況下，計算所得的徑厚比D0/TE數(shù)據(jù)在圖上沒有，而是落在兩條已知徑厚比曲線中間，這時就需要采用內(nèi)插的方法求取筒體幾何參數(shù)A。首先根據(jù)計算所得的長徑比的值，假設(shè)為Y，在縱坐標上找到Y(jié)的點，過此點向右作水平線和該容器徑厚比D0/TE的數(shù)據(jù)前后的兩條曲線相交，這里假設(shè)前后兩條曲線的徑厚比分別為D0/TE1和D0/TE2，交點分別為K1和K2，過兩交點向下作垂直線，和水平坐標相交，得到A1和A2兩個數(shù)值，則我們需要的A可通過下式計算AA1（A2A1）（D0/TED0/TE1）/（D0/TE2D0/TE1）（438）化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算有了A值之后，就利用對應(yīng)材料的BA曲線圖去查取B的值。在BA曲線圖上，橫坐標為A的數(shù)值，縱坐標為B的數(shù)值，上面有多條曲線，見圖49，每條曲線代表不同的溫度。每一條曲線由兩部分組成，前面部分是一條直線，表明B和A的關(guān)系是線性關(guān)系，屬于純彈性失穩(wěn)范圍，此時B的值可利用圖上表明彈性模量E的值，利用前面的公式直接計算得到。當然也可以查圖得到，但計算所得的值比查圖所得的值更精確。如果是曲線的后半部分，從圖上看，可以發(fā)現(xiàn)和前半部分有一個明顯得轉(zhuǎn)折點，此時，B值只能根據(jù)查圖得到。因為此時，材料處在非彈性失穩(wěn)狀態(tài)。和計算A值同樣的道理，如果我們的設(shè)計溫度或校核溫度所對應(yīng)的曲線沒有，則必須采用內(nèi)插法求取，具體方法和求取A值相仿，不再重復。圖49BA曲線查取示意圖化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算例今欲制造一真空分餾塔，真空度為0098MPA，工作溫度為300，塔身長度為6000MM（已包括兩端橢圓形封頭的直邊長度），封頭高度為500MM，容器內(nèi)直徑為2000MM，今倉庫中只有厚度為12MM的16MNR鋼板，問該鋼板能否用來制造該容器如果不行，則建議采用多厚的16MNR鋼板來制造該容器解根據(jù)前面的公式可知塔的結(jié)構(gòu)長度LL60002500/36333MM鋼板厚12MM，查表44可知其負偏差為08MM，鋼板腐蝕裕量取1MM，則鋼板的有效厚度為102MM，則其結(jié)構(gòu)參數(shù)計算如下根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，查圖47可得A000014，利用A值查圖44，可知現(xiàn)在的A值落在對應(yīng)300的BA曲線的左邊，即直線段部分，其B值可直接用公式計算，此時的材料彈性模量為176105MPA，故該厚度的塔的許用外壓為19821021022000E0TD1332102200063330DLMPA082904202032100001401076123250EDTEAP化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算化工容器關(guān)鍵尺寸的計算由于許用外壓小于塔的真空度，故不能用12MM的16MNR鋼板。那么，用多厚的鋼板才能勝任該任務(wù)呢由于用現(xiàn)在鋼板的厚度做的塔其許用外壓已比較接近設(shè)計要求，故我們可將鋼板的厚度略微增大一點，進行重新計算。假設(shè)取鋼板的名義厚度為14MM，其腐蝕裕量為1MM，查表44，其負偏差仍為08MM，鋼板腐蝕裕量取1MM，則鋼板的有效厚度為122MM，其結(jié)構(gòu)參數(shù)計算如下根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，查圖47可得A000017，利用A值查圖44，可知現(xiàn)在的A值仍落在對應(yīng)300的BA曲線的左邊，即直線段部分，B值可直接用公式計算，故許用外壓為由于此時的許用外壓已對于塔的真空度，故可通過向外采購名義厚度為14MM的16MNR鋼板來制造該真空分餾塔。916521221222000E0TD1332122200063330DLMPA1204202432120001701076123250EDTEAP化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范GB15089鋼制壓力容器GB15089鋼制壓力容器是我國第一部壓力容器國家標準，它對壓力容器的設(shè)計、制造、檢驗與驗收做出了一系列的規(guī)定。該標準共10章正文和11個附錄，其中8個附錄為補充文件，3個附錄為參考件，正文和補充文件是必須遵守的規(guī)定，參考件則為推薦性的。該標準適用于設(shè)計壓力不大于35MPA的鋼制壓力容器，設(shè)計溫度范圍根據(jù)鋼材允許的使用范圍規(guī)定。該標準不適用于直接火焰加熱的容器；受輻射作用的容器；經(jīng)常搬運的容器；與旋轉(zhuǎn)或往復機械設(shè)備連在一起成體系的或作為組成部件的壓力容器；設(shè)計壓力低于01MPA的容器；真空度低于002MPA的容器；要求作疲勞試驗分析的容器；已有其他行業(yè)標準管轄的壓力容器。對于諸如制冷、制糖、造紙、飲料等行業(yè)中的某些專用壓力容器可根據(jù)使用經(jīng)驗允許相對本標準另訂技術(shù)要求。該標準不包括任意結(jié)構(gòu)的容器或元件，尤其是允許用常規(guī)方法確定結(jié)構(gòu)尺寸的受壓元件，經(jīng)全國壓力容器標準化技術(shù)委員會評定認可后，允許用以下方法設(shè)計以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計（包括有限元分析）；驗證性試驗分析（如壓力測定，驗證性水壓試驗）；用可比的投入使用的結(jié)構(gòu)進行對比的經(jīng)驗設(shè)計。本節(jié)目錄本節(jié)目錄國內(nèi)壓力容器規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范勞動部壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程1990年，國家勞動部頒發(fā)了壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，并于1991年1月1日起正式試行。該規(guī)程規(guī)定了壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察的基本要求。該規(guī)程適用于同時具備下列條件的壓力容器最高工作壓力大于等于01MPA（不含液體靜壓力）；內(nèi)直徑（非圓形截面，指截面最大尺寸）大于等于015M，且容積大于等于0025M；介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體。具備上述條件的壓力容器所用的安全附件亦屬本規(guī)程管轄范圍。該規(guī)程不適用于下列壓力容器核能裝置中的壓力容器、消防用的壓力容器、科學研究試驗用的壓力容器、醫(yī)療用載人的壓力容器、真空下工作的壓力容器（不含夾套壓力容器）；各類氣體槽（罐）車和氣瓶；非金屬材料制壓力容器；無殼體的套管換熱器、冷卻排管等；煙道式余熱鍋爐和砌（裝）在設(shè)備內(nèi)的管式水冷卻件；正常運行的最高工作壓力小于01MPA，但在使用中斷時（如進、出物料時）承受的壓力容器（如常壓發(fā)酵管，硫酸、硝酸、鹽酸儲罐等）；機器上非獨立的承壓部件（如壓縮機、發(fā)電機、泵、柴油機的承壓殼或汽缸，但不含造紙、紡織機械的烘缸、壓縮機的輔助壓力容器和移動式空氣壓縮機儲罐等）；電力行業(yè)專用的封閉式電氣設(shè)備的電容壓力容器（封閉容器）；超高壓容器。該規(guī)程所指的最高工作壓力是對于承受內(nèi)壓的壓力容器，是指壓力容器在正常使用過程中，頂部可能出現(xiàn)的最高壓力；對于承受外壓的壓力容器，是指壓力容器在正常使用過程中，夾套頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。國內(nèi)壓力容器規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范美國ASME規(guī)范美國機械工程師學會（ASME）所規(guī)定的鍋爐及壓力容器規(guī)范是當今世界上最有權(quán)威的鍋爐及壓力容器規(guī)范，為眾多國家所參照和仿效?，F(xiàn)介紹其主要特點它是一個完整的、封閉型的標準體系。所謂封閉型的標準體系的含義即基本上不必借助于其他標準，依靠本身即可完成壓力容器的選材、設(shè)計、制造、檢驗、試驗、安裝及運行等全部工作環(huán)節(jié)。目前ASME規(guī)范共有11卷、23冊。其中和壓力容器密切相關(guān)的有第卷材料A篇鋼鐵材料技術(shù)條件B篇有色金屬材料技術(shù)條件C篇焊條、焊絲及填充金屬技術(shù)條件D篇性能第卷無損檢驗第卷壓力容器第一冊壓力容器第二冊另一規(guī)程第卷焊接和釬焊評定第卷玻璃纖維增強塑料壓力容器第卷核動力裝置設(shè)備在役檢查規(guī)程國外壓力容器規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范化工容器的一些標準及規(guī)范ASME規(guī)范第卷第一冊