真空压力容器设计

《真空压力容器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空压力容器设计（94页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、l4-1 概述概述压力容器设计压力容器设计基本要求基本要求安全安全经济经济合理选取结构、合理选取结构、材料、参数等材料、参数等合理选择设计方法合理选择设计方法常规设计和分析设计结果比较常规设计和分析设计结果比较适的密封材料。结构，选择合选择或设计合理的密封密封设计适的材料。部件结构尺寸，选择合确定零通过强度和刚度计算，强度和刚度设计理、经济的结构形式。的要求，设计简单、合、检验等方面满足工艺、制造、使用结构设计主要设计内容压力容器设计压力容器设计基本内容基本内容用户提出基本设计要求用户提出基本设计要求 分析容器的工作条件，确定设计参数分析容器的工作条件，确定设计参数 结构分析、初步选材结构分析

2、、初步选材 选择合适的规范和标准选择合适的规范和标准 应力分析和强度计算应力分析和强度计算 确定构件尺寸和材料确定构件尺寸和材料 绘制图纸，提供设计计算书和其它技术文件绘制图纸，提供设计计算书和其它技术文件 压压力力容容器器设设计计的的基基本本步步骤骤搅拌容器条件图塔器条件图换热器条件图一般容器条件图设计条件图等）、腐蚀速率、保温条件其它（材料、设计寿命操作方式和要求压力和温度工作介质设计要求设计条件设计条件交互失效泄漏失效失稳失效刚度失效强度失效压力容器的失效形式腐蚀断裂蠕变断裂疲劳断裂脆性断裂韧性断裂强度失效形式压力容器失效判据压力容器失效判据判断压力容器是否失效判断压力容器是否失效由力学

3、分析得到力学分析结果由力学分析得到力学分析结果由实验测得失效数值由实验测得失效数值失效判据失效判据泄漏失效设计准则稳定失效设计准则刚度失效设计准则强度失效设计准则压力容器设计准则压力容器设计准则压力容器设计准则脆性断裂失效设计准则蠕变失效设计准则疲劳失效设计准则弹塑性失效设计准则爆破失效设计准则塑性失效设计准则弹性失效设计准则强度失效设计准则l一、概述一、概述基于弹性失效设计准则基于弹性失效设计准则不连续应力的考虑不连续应力的考虑扁平钢带倾角错绕式槽形绕带绕带式绕板式热套式整体多层包扎式多层包扎式组合式无缝钢管式锻焊式整体锻造式单层卷焊式单层式圆筒结构形式单层式圆筒的优点：单层式圆筒的优点：不

4、存在层间不存在层间松动等薄弱环节，能较好地保证松动等薄弱环节，能较好地保证筒体的强度。筒体的强度。单层式圆筒的缺点：单层式圆筒的缺点：1、单层厚壁圆筒对制造设备的要、单层厚壁圆筒对制造设备的要求高。求高。2、材料的浪费大。、材料的浪费大。3、锻焊式圆筒存在较深的纵、环、锻焊式圆筒存在较深的纵、环焊缝，不便于焊接和检验。焊缝，不便于焊接和检验。层板包扎式层板包扎式 （1）包扎工序繁琐，费工费时，效率低。）包扎工序繁琐，费工费时，效率低。 （2）层板材料利用率低。）层板材料利用率低。3）层间松动问题。）层间松动问题。缺点缺点 （1）对加工设备的要求不高。对加工设备的要求不高。 （2）压缩预应力可防

5、止裂纹的扩展。）压缩预应力可防止裂纹的扩展。 （3）内筒可采用不锈钢防腐。）内筒可采用不锈钢防腐。 （4）层板厚度薄，韧性好，不易发）层板厚度薄，韧性好，不易发生脆性断裂。生脆性断裂。优点优点整体多层包扎式整体多层包扎式 （1）套合层数少，效率高，成本低。）套合层数少，效率高，成本低。 （2）纵焊缝质量容易保证。）纵焊缝质量容易保证。 （1）只能套合短筒，筒节间深环焊缝多。）只能套合短筒，筒节间深环焊缝多。 （2）要求准确的过盈量，对筒节的制造要求高。）要求准确的过盈量，对筒节的制造要求高。热套式热套式优点优点缺点缺点优点：优点：（1）机械化程度高，操作简便，材料利用率高。）机械化程度高，操作

6、简便，材料利用率高。 （2）纵焊缝少。）纵焊缝少。缺点：缺点：（1）绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器。）绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器。 （2）层间松动问题。）层间松动问题。绕板式绕板式优点优点缺点缺点槽形绕带式槽形绕带式（1）筒壁应力分布均匀且能承受一部分由内压）筒壁应力分布均匀且能承受一部分由内压 产生的轴向力。产生的轴向力。（2）机械化程度高，材料利用率高。）机械化程度高，材料利用率高。（1）钢带成本高，公差要求严格。）钢带成本高，公差要求严格。（2）绕带时钢带要求严格啮合，否则无法贴紧。）绕带时钢带要求严格啮合，否则无法贴紧。优点优点缺点缺点 （1）机械化程度高，材料利用率高。）机械化程

7、度高，材料利用率高。 （2）整体绕制，无环焊缝。）整体绕制，无环焊缝。 （3）带层呈网状，不会整体裂开。）带层呈网状，不会整体裂开。 （4）扁平钢带成本低，绕制方便。）扁平钢带成本低，绕制方便。扁平钢带倾角错绕式扁平钢带倾角错绕式特点特点cticpDp2单层内压圆筒单层内压圆筒焊接接头系数计算压力cptcp0.4适用范围：壁厚计算壁厚计算强度校核强度校核工作应力工作应力teeictDp2)(最大允许工作压力最大允许工作压力eitewDp2时（单层厚壁圆筒）tcp0.4按塑性失效设计准则：按塑性失效设计准则：)1()1(230pniisseRKR按爆破失效设计准则：按爆破失效设计准则：)1()1

8、()2(23pniibssbeRKRcticpDp2注意注意000tnitinit最小厚度最小厚度碳素钢、低合金钢制容器：碳素钢、低合金钢制容器：min3mm高合金钢制容器：高合金钢制容器：min2mm设计压力设计压力p1 1、设计压力由工艺条件确定，在设计过程中是一个、设计压力由工艺条件确定，在设计过程中是一个定值；工作压力在容器正常工作过程中可能变动，容定值；工作压力在容器正常工作过程中可能变动，容器顶部和底部的工作压力也可能不同。器顶部和底部的工作压力也可能不同。2 2、要求设计压力不低于最大工作压力。、要求设计压力不低于最大工作压力。 即：即：P PP PW W3 3、P PC C=

9、P+P= P+PL L ( (当当P PL L5%5% P P时，时， P PL L可忽略不计可忽略不计) )设计压力的规定设计压力的规定1、容器上装有安全阀时、容器上装有安全阀时 P=(1.051.10)PW2、容器上装有爆破膜时、容器上装有爆破膜时 P=(1.151.30)PW3、盛装液化气体的容器、盛装液化气体的容器 设计压力取工作时可能达到的最高温度下设计压力取工作时可能达到的最高温度下液化气体的饱和蒸气压液化气体的饱和蒸气压设计温度设计温度t-容器在正常工作情况下设定元件的金属温度。容器在正常工作情况下设定元件的金属温度。元件金属温度高于零度时，设计温度不得低于元元件金属温度高于零度

10、时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度；件可能达到的最高温度；元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元件可能达到的最低温度。件可能达到的最低温度。根据规定：当钢板厚度负偏差不大于根据规定：当钢板厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名且不超过名义厚度的义厚度的6%时，可取时，可取C1=0。所以在设计计算中，对于所以在设计计算中，对于GB6654-1996、GB3531-1996种的钢板（如种的钢板（如20R、16MnR、16MnDR等），均可取等），均可取C1=0。钢板厚度负偏差钢板厚度负偏差焊接接头系数焊接接头系数材料许用应力材料许用应力安全系

11、数强度极限值安全系数安全系数碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢：碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢：nb3.0 ns1.6 nD1.5 nn1.0 奥氏体高合金钢：奥氏体高合金钢：nb3.0 ns1.5 nD1.5 nn1.0 气密性试验气压试验液压试验耐压试验压力试验1、试验压力、试验压力 内压容器：内压容器： tTpp25. 1 外压容器和真空容器外压容器和真空容器： ppT25. 1 夹套容器：视内筒为内压或外压容器，分别按内压夹套容器：视内筒为内压或外压容器，分别按内压或外压容器的试验压力公式确定试验压力；夹套按内或外压容器的试验压力公式确定试验压力；夹套按内压容器确定试验压力。压容器确定