压力容器设计－零部件及分析设计

,六、支座和检查孔,支座,JB/T 4725耳式支座 A型（短臂） A、AN B型（长臂） B 、 B N,JB/T 4724支承式支座 A型（钢板支柱） B型（钢管支柱）,JB/T 4713腿式支座 A型（角钢支柱） B型（钢管支柱）,裙式支座,卧 式 容 器 支 座,JB/T 4712-92鞍式支座,人孔,手孔,检查孔,人孔,常压人孔（HG21515-95）,回转盖带颈平焊法兰人孔（HG21517-95）,不设检查孔的条件-P182,七 、 安 全 泄 放 装 置,作用,泄压,报警,要求,额定泄放量安全泄放量,分类,安全阀非破坏型的安全泄放装置,特点,1、结构简单， 加载恒定。,2、对温度的敏感性小。,3、易受振动而发生泄漏。,弹簧式安全阀的特点,1、结构紧凑，灵敏度高。,2、对振动不敏感。,3、高温下弹簧发生应力松弛，弹簧力下降。,选用安全阀的基本原则P184,爆破膜 断裂型的安全泄放装置,特点,1、密封性能好，能完全防止介质泄漏。 2、破裂速度快，泄压反应迅速。,适用场合,1、不洁净或粘性介质，易使安全阀堵塞，或使阀瓣和阀座粘结。 2、由于化学反应使容器内压力急剧增大，安全阀不能及时泄压。 3、介质为剧毒或昂贵气体，安全阀不能满足防泄漏要求。 4、腐蚀性大的介质，安全阀采用防腐材料成本高。,分类,八、焊接结构设计,焊接接头形式,坡口形式,坡口设计原则,1、尽量减少填充金属量。,2、保证焊透，避免产生各种焊接缺陷。,3、便于施焊，改善劳动条件。,4、减少焊接变形和残余变形量。,焊接接头分类,焊接接头分类,1、焊接接头布置应避免交叉和密集 主要受压元件上的A、B类焊接接头应避免十字交叉 几条焊缝汇集在一起时应设法避开,2、焊接接头应尽量避开高应力区,3、尽量降低焊件刚度,焊接接头布置原则,焊接结构设计原则,4-4 分 析 设 计,常规设计的局限性,（1）常规设计将容器承受的“最大载荷”按一次施加的静载荷处理，不涉及容器的疲劳寿命问题，不考虑热应力。,（2）常规设计以材料力学及弹性力学中的简化模型为基础，只将构件中平均应力限制在许用应力范围之内。,（3）常规设计规范中规定了具体的容器结构形式，无法应用于规范中未包含的其它容器结构和载荷形式，不利于新型设备的开发和使用。,分析设计的概念及优点,分析设计可应用于承受各种载荷、任何结构形式的压力 容器设计，克服了常规设计的不足。,压力容器分析设计时，先进行详细的应力分析， 即通过解析法或数值方法，将各种外载荷或变形约束 产生的应力分别计算出来，然后进行应力分类，再按 不同的设计准则限制，保证容器在使用期内不发生各 种形式的失效，这就是以应力分析为基础的设计方法， 简称分析设计。,平衡外加机械载荷所必须的应力 基本特征：非自限性,（一）一次应力 p,一次总体薄膜应力Pm,一次弯曲应力Pb,一次局部薄膜应力PL,容 器 典 型 部 位 的 应 力 分 类,举例：厚壁圆筒的应力分类,举例：厚壁圆筒的应力分类,举例：圆筒边缘处的应力及应力强度,注意：1设计载荷与工作载荷不相同时，计算S和S 时应采用工作载荷。 2 x 、 x z 、 z 与主应力相比为小量可略去， x、 和 z 即为三个主应力。,一次应力的许用值由极限分析确定 防止韧性断裂或塑性失稳 二次应力的许用值由安定性分析确定 防止塑性疲劳或过度塑性变形 峰值应力的许用值由疲劳分析确定 防止大小或方向改变的载荷引起疲劳,1、设计应力强度（许用应力）,GB4732钢制压力容器分析设计标准规定： ns= nst1.5， nb 2.6,2、极限分析,理想弹塑性材料在某一载荷作用下结构进入整体或局部屈服后，变形将无限制地增大，达到极限承载能力，这种状态即为塑性失效的极限状态，对应的载荷称为塑性失效时的极限载荷。,3、安定性分析,4、应力强度限制,限制条件：S1KSm K-载荷组合系数， K=1.01.25,限制条件：S 1.5KSm,（1）一次总体薄膜应力强度S1,（2）一次局部薄膜应力强度S,限制条件：S Sa Sa-由疲劳设计曲线得到的应力幅,（5）峰值应力强度S,限制条件：S 3Sm,（4）一次加二次应力强度S,限制条件：S 1.5KSm,（3）一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应力强度S,应力强度限制条件汇总,5、分析设计的应用,（1）压力高、直径大的容器。这类容器若按分 析设计可节约材料2030，使成本减低。,（2）受疲劳载荷作用的容器。这类容器无法按 常规设计标准进行设计。,（3）结构复杂或结构特殊的容器。因为分析设 计标准可适用于更多的容器结构型式。,4-5 疲劳分析,压力容器的疲劳设计,1、基于试验的疲劳设计 2、以断裂力学为基础的疲劳设计 3、采用疲劳设计曲线的疲劳设计,影响疲劳寿命的其他因素,1、容器结构及应力大小,2、容器表面性能,3、环境（温度、介质等）,4-6 压力容器设计技术进展,可靠性设计,优化设计,计算机辅助设计,可靠性设计,优化设计,计算机辅助设计,将容器设计计算方法编制成计算机程序由计算机代替人工设计并用计算机完成绘图。,常规设计软件包过程设备强度计算软件包,过程设备模块,受压元件模块,数据文件模块,1、常规设计和分析设计有何不同？ 2、什么是一次应力？其基本特征是什么？一次应力可分为哪几种？ 3、什么是二次应力？其基本特征是什么？举例说明。 4、应力分类适用于什么材料？为什么？ 5、什么是极限载荷？