小組成員1403031014—陶應(yīng)樂(lè)1403021017—夏臻瑋1403023017—張朋朋第4章內(nèi)壓容器

第一節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第二節(jié)內(nèi)壓容器筒體與封頭厚度計(jì)算第三節(jié)容器的壓力試驗(yàn)第四節(jié)在用壓力容器的強(qiáng)度校核強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容：1.設(shè)壓力容器根據(jù)化工生產(chǎn)工藝提出的條件，確定強(qiáng)度設(shè)計(jì)所需參數(shù)(p，t，D)，選定材料及結(jié)構(gòu)形式，最后通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定容器筒體及封頭壁厚。2．校核在用容器(1)判定在下一個(gè)檢驗(yàn)周期內(nèi)，或在剩余壽命期間內(nèi)，容器是否還能在原設(shè)計(jì)條件下安全使用。如果容器已不能在原設(shè)計(jì)條件下使用，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算，為容器提出最高允許工作壓力。(2)如果容器針對(duì)某一使用條件需要判廢，應(yīng)為判廢提供依據(jù)。第一節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

筒體直徑較?。ㄒ话阈∮?00mm）時(shí)，圓筒可用無(wú)縫鋼管制作。當(dāng)用無(wú)縫鋼管作筒體時(shí)，以鋼管外徑作為它的公稱直徑。容器的工作壓力p作為操作條件由工藝確定：（1）對(duì)受內(nèi)壓的壓力容器，是指正常工作時(shí)容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力（表壓）。（2）對(duì)受外壓的壓力容器，是指正常工作時(shí)容器可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差值。（3）對(duì)真空容器，是指正常工作時(shí)，容器頂部可能出現(xiàn)的最大真空度。二、工作壓力Pw與設(shè)計(jì)壓力P類型包括：彈簧式，重錘杠桿式裝有爆破片的容器

第二節(jié)內(nèi)壓容器筒體與封頭厚度的計(jì)算一、內(nèi)壓圓筒的五種壁厚及其確定方法1、理論計(jì)算壁厚δ（又稱計(jì)算厚度）

——安全承受壓力為p的介質(zhì)，圓筒所需的最小理論厚度。對(duì)[]t進(jìn)行修正。通常乘以一個(gè)修正系數(shù)，即焊接接頭系數(shù)。

一般工藝設(shè)計(jì)確定的是容器的內(nèi)徑Di，D=Di+δ，代入上式得：（2）腐蝕裕量C2

容器元件由于腐蝕或機(jī)械磨損——厚度減薄?！谠O(shè)計(jì)壁厚時(shí)要考慮容器使用壽命期內(nèi)的安全性！δd=δ+C22、圓筒的設(shè)計(jì)壁厚δd（又稱設(shè)計(jì)厚度）3、名義厚度δn

將設(shè)計(jì)厚度δd加上鋼板負(fù)偏差C1后向上圓整至鋼板標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的厚度，稱做殼體的名義厚度。在設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注的殼體厚度就是此厚度。式中－鋼板厚度圓整值，mm，通常≥1。

C1－鋼板負(fù)偏差，應(yīng)按名義厚度δn選取。

注意：常用鋼板厚度是5，6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，30，36，40mm.4、有效壁厚δe（有效厚度）

鋼板壁厚中真正可用于承受介質(zhì)壓力的那部分厚度：實(shí)際上，有效厚度就是指容器在整個(gè)有效使用期內(nèi)均可依賴其抵抗介質(zhì)壓力破壞的厚度。5．最小厚度δmin殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度δmin按下述方法確定：a對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制容器：δmin

不小于3mm；b對(duì)于高合金鋼制容器：δmin

不小于2mm。

第二節(jié)內(nèi)壓容器筒體與封頭厚度的計(jì)算（一）、半球形封頭半球形封頭由半個(gè)球殼構(gòu)成的。當(dāng)直徑較小、壁厚較薄時(shí)，可采用整體沖壓成形；大直徑時(shí)采用分瓣沖壓再焊接組合的制造工藝。

由計(jì)算公式可見(jiàn)：球形封頭壁厚可較相同直徑與壓力的圓筒殼減薄一半。在實(shí)際工作中，為了焊接方便以及降低邊界處的邊緣壓力，半球形封頭常和筒體取相同的厚度。半球形封頭多用于壓力較高的貯罐上。（二）橢圓形封頭橢球殼各點(diǎn)的薄膜應(yīng)力是變化的，當(dāng)m＝a/b2時(shí)，最大應(yīng)力在橢圓殼的頂點(diǎn)。即以a/b=m，a=D/2代入上式即可得到：D＝Di＋δ2.壁厚的計(jì)算公式橢球殼壁內(nèi)應(yīng)力的大小及變化受a/b值的影響，——形狀系數(shù)K。厚度計(jì)算公式為：名義壁厚=計(jì)算壁厚+壁厚附加量+圓整量標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭(a/b=2)K=1。橢圓形封頭的最大允許工作壓力計(jì)算公式：注意：1.加工減薄量由制作單位確定。

2.各參數(shù)的單位-公式中只用MPa和mm

。

3.對(duì)于同一容器上的圓筒與橢圓形封頭，如果壁厚相同，橢圓形封頭的強(qiáng)度高于圓筒。所以，水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核時(shí)，校核筒體強(qiáng)度就可以了。

第三節(jié)容器的壓力試驗(yàn)

為為什麼容器在制造完畢后還須進(jìn)行壓力

這是因?yàn)?按強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定的容器厚度，由于材質(zhì)、鋼板彎卷、焊接及安裝等制造加工過(guò)程不完善，有可能導(dǎo)致容器不安全，會(huì)在規(guī)定的工作壓力下發(fā)生過(guò)大變形或焊縫有滲漏現(xiàn)象等，故必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)予以考核。試驗(yàn)?zāi)?？什麼容器在制造完畢后還須進(jìn)行壓力試驗(yàn)?zāi)兀繛槭颤N容器在制造完畢后還須進(jìn)行壓力試驗(yàn)?zāi)兀?/p>

檢驗(yàn)容器在超工作壓力條件下密封結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性、焊縫的致密性和宏觀強(qiáng)度。同時(shí)，觀察壓力試驗(yàn)后受壓容器母材和焊縫的殘余變形量，還可及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料和制造過(guò)程中存在的缺陷。1）檢驗(yàn)容器宏觀強(qiáng)度—是否出現(xiàn)裂紋,是否變形過(guò)大；2）密封點(diǎn)及焊縫的密封情況。1.壓力試驗(yàn)?zāi)康?.試驗(yàn)介質(zhì)①液體√②氣體液體介質(zhì)：常溫水。也可用不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。壓力試驗(yàn)的試驗(yàn)介質(zhì)為什么普遍采用液體?由于壓力試驗(yàn)時(shí)，容器可能發(fā)生爆炸事故，因此希望試壓時(shí)容器內(nèi)積蓄的能量越小越好。液體的壓縮性較小，達(dá)到試驗(yàn)壓力時(shí)所需做的功較少，容器內(nèi)積蓄的能量也相對(duì)要小一些。而氣體的壓縮性較大，爆炸時(shí)突然恢復(fù)到大氣壓而釋放出的能量很大，安全性較差。在下列情況下，不宜用液體作為壓力試驗(yàn)介質(zhì)，而應(yīng)采用氣體：（1）容器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，試壓時(shí)不能充滿各個(gè)部位，因而無(wú)法充分檢驗(yàn)各個(gè)部位的試壓要求；（2）容器內(nèi)不允許有微量殘留液體；（3）其他難以克服的困難，如大型容器供水困難等。例如：裝入貴重催化劑要求內(nèi)部烘干，或容器內(nèi)襯耐熱混凝土不易烘干，或由于結(jié)構(gòu)原因不易充滿液體的容器以及容積很大的容器等3.試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力—在壓力試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。試驗(yàn)溫度—壓力試驗(yàn)時(shí)，殼體的金屬溫度。試驗(yàn)壓力的最低值應(yīng)按下式計(jì)算，其上限值應(yīng)滿足壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核的限制。pT－試驗(yàn)壓力，MPa；p－設(shè)計(jì)壓力，MPa；[σ]一試驗(yàn)溫度下的材料許用應(yīng)力，MPa；[σ]t

一設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力，MPa。壓力容器形式與材料耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)η液（水）壓氣壓固定式鋼和有色金屬及搪玻璃壓力容器1.251.15鑄鐵壓力容器2.0移動(dòng)式壓力容器（中、低壓）1.51.15水壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)4.壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)前，為什么要作應(yīng)力校核？試壓時(shí)，要求器壁應(yīng)力必須低于材料的屈服點(diǎn)，因此有必要在壓力試驗(yàn)前進(jìn)行校核。σT

應(yīng)滿足下列條件：液壓試驗(yàn)時(shí)氣壓試驗(yàn)時(shí)5.水壓試驗(yàn)程序①充水時(shí)滯留在容器內(nèi)的氣體必須排凈。②試驗(yàn)過(guò)程中容器外表面應(yīng)保持干燥。③設(shè)備充滿水后，待壁溫大致相等時(shí)，緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓30min，然后將壓力降低到試驗(yàn)壓力的80％，再保持30min以上。④需停泵保壓。保壓期間檢查容器有無(wú)損壞，有無(wú)宏觀變形，有無(wú)泄漏及微量滲透。6.水壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)①對(duì)于不銹鋼制造的容器用水進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)限制水中氯離子含量不超過(guò)25mg/kg，以防氯離子腐蝕。②對(duì)于碳素鋼、16MnR、15MnNbR和正火15MnR鋼容器，不要低于5℃；對(duì)于其他低合金鋼容器，不要低于15℃。③如發(fā)現(xiàn)法蘭連接處泄漏，不得帶壓緊固螺栓。④水壓試驗(yàn)后及時(shí)排水，并用壓縮空氣及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干。

第四節(jié)在用壓力容器的強(qiáng)度校核

一、在用壓力容器強(qiáng)度校核的原則

原設(shè)