压力容器设计人员培训手册【非常好的一份专业资料有很好的参考价值】.pdf

压力容器设计人员培压力容器设计人员培压力容器设计人员培压力容器设计人员培 训手册训手册训手册训手册 第一章第一章法规与标准法规与标准 1 1 压力容器设计必须哪些主要法规和规程 答 1 特种设备安全监察条例 国务院 2003 6 1 2 压力容器安全技术监察规程 质检局 2000 1 1 3 压力容器 压力管道设计单位资格许可与管理规则 质检局 2003 1 1 4 锅炉压力容器制造监督管理办法 质检局 2003 1 1 5 GB150 钢制压力容器 6 JB4732 钢制压力容器 分析设计标准 7 JB T4735 钢制焊接常压容器 8 GB151 管壳式换热器 1 2压力容器设计单位的职责是什么 答 1 应对设计文件的准确性和完整性负责 2 容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样 3 容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志 1 3GB150 1998 钢制压力容器 的适用和不适用范围是什么 答 适用范围 1 设计压力不大于 35Mpa 的钢制压力容器 2 设计温度范围根据钢材允需的使用温度确定 不适用范围 1 直接火焰加热的容器 2 核能装置中的容器 3 经常搬运的容器 4 诸如泵 压缩机 涡轮机或液压缸等旋转式或往复式机械设 备中自成整体或作为组成部件的受压容器 5 设计压力低于 0 1Mpa 的容器 6 真空度低于 0 02Mpa 的容器 7 内直径小于 150mm 的容器 8 要求做疲劳分析的容器 9 已有其它行业标准管辖的压力容器 如制冷 制糖 造纸 饮料等行业中的某些专用压力容器和搪玻璃容器 1 4 压力容器安全技术监察规程 的适用与不适用范围是什么 答 使用范围 同时具备以下条件 1 最高工件压力 PW 大于等于 0 1Mpa 不含液体压力 的容 器 2 内直径 非圆形截面指断面最大尺寸 大于 0 15m 且容积V 大于等于 0 25m3 的容器 3 盛装介质为气体 液化气体 或最高工作温度高于等于标准 沸点的液体的容器 不适用范围 1 超高压容器 2 各类气瓶 3 非金属材料制造的压力容器 4 核压力容器 船舶和铁路机车上的附属压力容器 国防或军 事装备用的压力容器 锅炉安全技术监察适用范围内的直接受火焰加 热的设备 如烟道式余热锅炉等 5 正常运行最高工件压力小于 0 1Mpa 的压力容器 包括在进料 或出料过程中需瞬时承受压力大于等于 0 1Mpa 的压力容器 不包括 消毒 冷却等工艺过程中需要短时承受压力大于等于 0 1 Mpa 的压力 容器 6 机器上非独立的承压部件 如压缩机 发电机 泵 柴油机 的承压壳或气缸 但不含造纸 纺织机械的烘缸 压缩机的辅助压力 容器 7 无壳体的套管换热器 波纹管换热器 空冷换热器 冷却排 管 1 5 容规 和 GB150 98 对压力容器的范围如何划定 答 1 压力容器与外部管道 装置连接的 容器接管与外管道连接 的第一道环向接头坡口端面 法兰连接的第一个法兰密封面 螺纹连 接的第一个螺纹螺纹接头端面 专用连接或管件的第一个密封面 2 压力容器开孔部分的承压封头 平盖及其坚固件 3 非受压元件与受压元件的焊接接头 1 6 何谓易燃介质 答 易燃介质指与空气混合的爆炸下限小于 10 或爆炸上限和下限 之差值大于等于 20 的气体 如甲胺 乙烷 甲烷等 1 7 介质的毒性程度如何划分 答 参照 HG 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 1 极度危害 0 1mg m3 2 高度危害 0 1 1 0 mg m3 3 中度危害 1 0 30 度时应采用有折边结构 否则应按应力分析方法进行设计 2 大端折边锥形封头的过渡段转角半径 r 应不小于封头大端内径 Di 的 10 且不小于该过渡段厚度的 3 倍 3 锥壳小端 当锥壳半顶角a 45 度时可采用无折边结构 当 a 45 度时应采用折边结构 否则应按应力分析方法进行设计 4 小端折边锥形封头的过渡段转角半径 rs 应不小于封头小端内径 Dis 的 5 且不小于该过渡段厚度的 3 倍 5 锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构 3 33当锥形封头的锥壳半顶角 a 60 时 应如何计算 当锥壳半顶角 a 60 时 锥形封头的厚度可按平盖进行计算 也可以 用应力分析 包括有限元 法确定 3 34锥形封头的锥壳 其厚度如何计算 Dc 的含义为何 锥壳厚度的计算公式为 式中 Dc 的含意是 GB150 98 允许锥壳同一个半顶角的几个不同厚度 的锥壳段组成 锥壳的直径是逐段变化的 因此 锥壳段的厚度也是 逐段变化的 各锥壳段的厚度均按此式计算 式中 Dc 分别为各锥壳 段大端内直径 3 35受内压无折边锥形封头大小端如需补强时 对加强段有何要 求 加强段厚度如何计算 有何限制 若需要增加厚度予以加强时 锥壳加强段与圆筒加强段应有相同的厚 度 受内压无折边锥形封头大端加强段的厚度按下式计算 式中 Q 值由 GB150 98 的图 7 12 查取 受内压无折边锥形封头小端加强段的厚度按下式计算 式中 Q 值由 GB150 98 的图 7 14 查取 加强段的限制 在任何情况下 加强段厚度不得小于边接处锥壳的计 算厚度 锥壳加强段的长度 对于大端 应不小于 对于小端 应不 小于 圆筒加强段的长度 对于大端 应不小于 对于小端 应不小 于 3 36受内压折边锥形封头大端厚度 在 GB150 98 中是如何确定 的 受内压折边锥形封头大端厚度的确定 在 GB150 98 中 是以过渡段 与锥壳相连接处的过渡段厚度与锥壳厚度相比较 取其大者 将过渡 段视作碟形封头的过渡区 因而按碟形封头计算其厚度 与之相连的 锥壳 由于此处的直径已小于过渡区前的圆筒直径 此处直径可根据 其过渡区半径和锥壳半项角值计算得出 而后用锥壳厚度计算式计 算 GB150 98 中的折边锥形封头大端的过注段厚度计算式 和过渡区相接处的锥壳厚度计算式 均系按此机理推导得出 其中的系数 K 值的 f 值分别由 GB150 98 中 的表7 4 和表7 5 查取 3 37圆形平盖厚度计算公式化是什么 如何推导而来 圆形平盖厚度计算公式是基于假定薄的圆形平板受均布载荷 周边简 支或钢性固支连接情况下推导而得的 其计算公式为 3 38紧缩口封头作用于纵向截面弯曲应力按什么公式校核 作用于纵向截面的弯曲应力是 此弯曲应力不得大于紧缩口封头所用钢材的施用应力的 0 8 倍 即 m 0 8 t 这就是 GB150 98 对紧缩口封头纵向截面上作用的弯曲应力校核公 式 3 39GB150 98 规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补 强 允许不另行补强需满足下述条件 1 相邻两开孔中心的间距 对曲面间距以弧长计算 应不小于两孔 直径之和的两倍 2 接管公称外径小于或等于 89mm 3 不补强接管的外径和最小壁厚的规格采用 25 3 5 32 3 5 38 3 5 45 4 57 5 65 5 76 6 89 6mm 接管的腐蚀裕 量为 1mm 以上规定适用于设计压力 P 2 5Mpa 的容器 3 40压力容器开孔补强有几种 采用补强圈结构补强应遵循什么 规定 压力容器的开孔补强 从设计方法区分大致下述几种 1 等面积补强法 2 极限补强法 3 安定性分析 4 其它方法 如试验应力分析法 采用增量塑性理论方法研究容器 开孔及补强等等 从补强结构区分 其基本结构大致分为两大类 1 补强圈搭焊结构 2 整体补强结构 当采用补强圈结构补强时 应遵循下列规定 1 所采用钢材的标准常温抗拉强度 b 540Mpa 2 壳体名义厚度 n 38mm 3 补强圈厚度应小于或等于 1 5 n 3 41 在应用等面积补强时 为什么要限制 d D 之比和长圆形孔的长 短轴之比 开孔不仅削弱容器壁的强度 而且在开孔附近的局部区域形成很高的 应力集中 较大的局部应力 加上接管有各种载荷所产生的应力 温 度应力 以及容器材质和制造缺陷等等因素的综合作用 往往会造成 容器的破坏源 因此 对于开孔的补强首先应研究开孔的受力分析 其基本方法是从弹性力学的大平板上开小孔分析 一 大平板上开小圆孔 1 单向拉伸 应力集中系数 K 3 2 双向拉力 应力集中系数 K 2 5 二 大平板上开孔问题 椭圆孔边缘应力集中系数可比圆孔大 特 别是长轴垂直于主应力方向时 a b 越大 应力集中系数就越大 三 圆柱上开小圆孔 当将圆柱展平 小孔的变形不会很大 仍近 似圆孔 若是开大孔 展开后将近似于椭圆孔 应力集中系数可能增 大 尤其是当 d D 之比较大时 由于壳体曲率影响 开孔边缘将引起 附加弯矩 更加大了其应力水平 危及安全 四 d D之比较大时 已超出了 大平板上开小孔 的假设 运用的计 算就不可能正确 因此对 d D 必须给予限制 3 42压力容器壳体上开孔的最大直径有何限制 限制如下 1 对于筒体 当其内径Di 1500mm 时 开孔的最大直径 d 且 d 520mm 当其内径 Di 1500mm 时 开孔的最大直径 d 且 d 1000mm 2 凸形封头或球壳的开孔最大直径 d 3 锥形封头的开孔最大直径 d Di 为开孔中心处的锥壳内直径 3 43内压容器开孔补强所需补强面积按什么公式计算 A d 2 m C 1 fr 对于内压容器中平盖开孔所需补强面积 A 0 5d p 3 44外压容器开孔所需补强面积按什么公式计算 A 0 5 d 2 m C 1 fr 3 45等面积补强法与压力面积法有什么异同 压力面积法是西德受压容器规范和西德蒸汽锅炉技术规程中的采用 的开孔补强方法 并说明可用于开孔率达 0 8 的大开孔结构情况下 该计算方法的通式为 式中 Ap 为补强范围内的压力作用面积 A 为补强范围内的壳体 接管 补强金属的面积 P 设计压力 材料许用应力 该式是以受压面积和承载面积的平衡为基础的 等面积法的含义是 补强壳体的平均强度 用开孔等面积的外加金属 来补偿削弱的壳壁强度 它们的基本出发点是一致的 由于有效范围考虑不同 所以引起了整外补强计算的结果 d 2或D 壳体中径 3 46压力容器开孔的有效补强范围及有效补强面积是什么 有效补强范围是指 1 有效宽度 B 2d 2 B d 2 n 2 nt 取两者中较大值 有效高度 h1 h1 接近实际外伸伸高度取两者较小值 h2 h2 接近实际内伸伸高度取两者较小值 有效补强面积是指 在有效补强范围内可作为补强的金属面积 A1 壳体受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积 A1 B d e 2 nt C e 1 fr A2 接管承受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积 A2 2h1 nt t C fr 2h2 nt C C2 fr A3 补强区内的焊缝面积 A4 补强区内另加的补强面积 3 47螺栓法兰联接设计包括哪些内容 1 确定垫片材料 型式及尺寸 2 确定螺栓材料 规格及数量 3 确定法兰材料 密封面型式及结构尺寸 4 进行应力校核 计算中所有尺寸均不包括腐蚀裕量 3 48用钢板制造整体带颈法兰时 须符合什么要求 必须符合下列要求 1 钢板应超声波探伤 无分层缺陷 2 应沿钢板轧制方向切割出板条 经弯制 对焊成为圆环 并使钢 板的表面形成环的柱面 3 圆环的对接焊缝应采用全熔透焊缝 4 圆环对接焊缝应进行焊后热处理 并经 100 射线或超声波探伤 检验 其合格标准按相应法兰标准的规定 3 49法兰在什么情况下应进行正火或完全退火处理 答 在下列任一情况下应进行正火或完全退火热处理 1 法兰断面大于 76mm 的碳素钢或低合金钢制法兰 2 焊制整体法兰 3 锻制法兰 3 50什么叫窄面法兰 什么叫宽面法兰 垫片的接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周范围内 称作窄面法兰 垫片的接触面分布在法兰螺栓孔中心圆内外两侧的 称作宽面法兰 3 51GB150 98 中法兰按其整体性程度分为几种型式 各型式的特 点是什么 分为三种型式 1 松式法兰 法兰未能有效地与之容器或接管连成一体 计算中认 为容器或接管不与法兰共同承受法兰力矩的作用 2 整体法兰 法兰 法兰颈部及容器或三者能有效地连接成一整体 结构 共同承受法兰力矩的作用 3 任意式法兰 是一些焊接法兰 见 GB150 98 中图 9 1 h I J k 其计算按整体法兰 但为简便起见 当满足下列条件 时也可按活套法兰计算 15mm P 2Mpa 操作温度小于等于 370 3 52密封的基本条件是什么 什么叫密封比压 什么是垫片系 数 何以要校核垫片宽度 垫片强制密封有两个条件 即预密封条件和操作密封条件 预密封条件的意义是 法兰的密封面不管经过多么精密的加工 从微 观来讲 其表面部是凹凸不平的 存在沟槽 这些沟槽可成为密封面 泄漏通道 因此必须利用较软的垫片在预紧螺栓力的作用下 使垫片 表面嵌入到法兰密封面的凹凸不平处 将沟槽填没 消除上述泄漏通 道 在此单位垫片有效密封面积上应有足够的压紧力 此单位面积上 的压紧力 称为垫片的密封比压力 单位 Mpa 用 y 表示 不同的 垫片有不同的比压力 垫片材料越硬 y 越高 操作密封条件的意义是 经预紧达到密封条件的密封面 在内压作 用下 由于压力的轴向作用 密封面会产生分离 使垫片与密封面压 紧力减小 出现微缝隙 内压介质有可能通过缝隙产生泄漏 为保证 其密封性 必须使垫片与密封面间保持足够大的液体阻力 只有当其 阻力大于由介质的内外差引起的推动力时 垫片方能密封而不产生泄 漏 由于垫片与密封面间的流体阻力与垫片压紧力成正比 为此在垫 片与密封面间必须足够大的压紧力 以确保其缝隙足够小 则液体阻 力足够的大 使垫片与法兰密封面间保持足够大的阻力使密封面不发 生泄漏时 施加于垫片单位有效面积上的压力与其内压力的比值 称 为垫片系数 以 m 表示 不同的垫片由不同的 m 值 且 m 随垫片的 硬度增大而增大 垫片在螺栓预紧时承受最大的压紧力 有可能被压成塑性变形而失去 回弹能力 则当法兰在介质压力作用下 因密封面分离时不能产生回 弹去 帖紧 密封面 使其间不能保持足够接触力 即垫片压紧力 而 引起泄漏 为此垫片在预紧时即要压紧 使单位有效密封面上的压紧 力不能小于 y 值 但为防止被压成塑性变形 则其压紧力也不能过大 对平面密封情况 为防止垫片被压成塑性变形应控制的垫片压紧力约 为4y 垫片在预紧时 单位有效密封面积上的压紧力小于y 会使 泄 漏通道 不能消除而达不到密封要求 相反当垫片预紧力过大 4y 由于垫片失去弹性 同样会使垫片在内压作用下产生泄漏 垫片计算 中的垫片最小宽度校核就是出于这一目的 但此校核允许以经验代 替 即垫片的最小宽度可以按经验确定 3 53何谓垫片的有效密封宽度 法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度 称为垫片接触宽 度 以 N 表示 当法兰螺栓预紧后 由于法兰环产生偏转 法兰密封面在靠近内径处 会产生分离 使其与该部位的垫片脱离接触 故垫片只有在靠近外径 处才能被压紧 此能被压紧的部分宽度称为压紧宽度 以 bo 表示 然而垫片被压紧并不等于起密封作用 只有被压得相应紧的垫片宽度 才能起有效密封作用 为此垫片实际能起有效密封作用的宽度只有压 紧宽度的一部分 即更靠近垫片外径的部分 此真正起密封作用的垫 片宽度 称为垫片有效密封宽度 以 b 表示 其值按以下确定 当 bo 6 4mm 时密封宽度 b bo 当 bo 6 4mm 时 b 2 53 3 54垫片压紧力有几种 如何计算 1 预紧状态下需要的最小垫片压紧力 FG 3 14DGby 2 操作状态下需要的最小垫片压紧力 Fp 2 DGbmPc 3 55反向法兰的结构特点是什么 反向法兰是指与圆筒相接的平盖开有 d 1 2Di 的大孔 对于开有 d 1 2Di 孔的平盖可以用开孔补强或加厚平盖厚度来进行设计 对于 开有 d 1 2Di 大孔 这些设计方法已不能适用 宜将开有大孔的平盖 和与之相连接的圆筒体视为反向法兰 用法兰的设计原则进行设计 3 56平面法兰 凹凸面法兰与榫槽面法兰密封面各有什么优缺点 平面法兰密封面具有结构简单 加工方便 且便于进行防腐衬里的优 点 由于这种密封面和垫片接触面积较大 如预紧不当 垫片易被挤 出密封面 也不易压紧 密封性能较差 适用于压力不高的场合 一 般使用在 PN 2 5Mpa 的压力下 凹凸面法兰密封面相配的两个法兰接合面一个是凹面一个是凸面 安装时易于对中 能有效地防止垫片被挤出密封面 密封性能比平面 密封为好 榫槽面法兰密封面由一个榫面一个槽面相配而成 因此 密封面更窄 由于受槽面的阻挡 垫片不会被挤出压紧面 且少受介质的冲刷和腐 蚀 安装时易于对中 垫片受力均匀 密封可靠 适用于易燃 易爆 和有毒介质的运用 只是由于垫片很窄 更换时较为困难 3 57法兰强度校核时需要哪些强度条件 1 轴向应力 对整体法兰 除图 9 1 c g 外 H 1 5 tf 与 2 5 nt 之较 小值 对按整体法兰设计的任意法兰及图9 1 g 所示的整体法兰 H 1 5 tf 与 1 5 nt 之较小值 对图9 1 c 所示的整体法兰 H 1 5 tf 2 环向应力 T tf 3 径向应力 r tf 4 组合应力 及 tf 5 剪应力在预紧和操两种状态下的剪应力应分别小于或等于法兰 或圆筒体 材料在常温和设计温度下许用应力的 0 8 倍 3 58卧式容器的双支座与多支座各有什么优缺点 卧式容器的力学模型和梁相似 多支点梁由于支点间距小 各支点摊 的重量小 梁中的弯矩小 应力也小 但要求各支点在同一水平上 这对于大型容器较难做到 由于地基的不均匀沉降 使多支点的支反 力不能做到均匀分配 双支座不存在支反力不能均匀分配的问题 但跨间的弯矩大 支座 截面上的弯矩也大 容器壁内的应力就大 3 59双支座卧式容器设计中对支座的位置及固定型式按什么原则 确定 根据均布载荷的外伸梁的力学分析可知 当外伸梁的长度 A 为梁的 全长 L 的 0 207 倍时 跨间的最大弯矩与支座截面处的弯矩 绝对值 相等 若外伸加长 支座处的应力会加大 因而卧式容器通常要求 A 0 2L 此外 由于封头的刚性大于筒体的钢性 封头对于圆筒有加强作用 若支座邻近封头 则可充分利用封头的加强效应 因此在满足A 0 2L 时 尚应满足A 0 5Rm 圆筒平均半径 和立式容器一样 卧式容器的支座也应固定在基础上 但是由于卧 式容器因各种热膨胀的原因使筒体伸长 若因支座固定而不允许筒体 伸长 圆筒内将会产生附加应力 因此卧式容器只允许固定一个支座 另一个支座的地脚螺栓孔开成长圆孔 允许滑动 3 60塔设备承受哪些载荷的作用 其强度及稳定性校核包括哪几 个方面 承受的载荷有 1 设计压力 2 液柱静压力 3 塔器自重 包括内件和填料 以及正常操作条件或试验状态下内 装物料的重力截荷 4 附属设备和隔热材料 衬里 管道 扶梯 平台的重量载荷 5 风载荷和地震载荷 必要时 尚应考虑以下载荷的影响 1 连接管道和其它部件引起的作用力 2 由于热膨胀量不同引起的作用力 3 压力和温度变化的影响 4 在运输或吊装时承受的作用力 由以上载荷产生下列作用力 1 由内压或外压引起的轴向应力 2 操作或非操作时重力引起的轴向力 3 弯矩引起的轴向力 强度或稳定性校核 1 圆筒最大组合拉应力的校核 对内压容器 1 2 3 K t 对外压容器 2 3 K t 2 圆筒最大组合应力的校核 对内压容器 2 3 K er 对内压容器 1 2 3 K er 式中 er 为圆筒许用轴向压应力 按下述确定 er min B t 3 61等直径 等厚度直立容器的基本自振周期按什么公式计算 3 62某一地区的基本风压是如何确定的 根据 GBJ9 87 建筑结构荷载规范 规定 以该地区基本风速战速决 v0 按下式确定 式中 为空气密度 随当地海拔高度和温度而异 但制定基本风压采用 统一的 1 25kg m3 相当于 1 个大气压下 10 时的干燥空气密度 v0 是对当地平均风速资料作出的风速极值 这个极值与平均时距 重现期的规定等有密切关系 平均风速随高度而增大 我国规定风速 的基准是 10m 高度处的风速 还规定采用 10 分钟的平均风速 重现 期为 30 年 3 63为什么要对塔设备进行挠度控制 塔设备高度与塔径之比较大 而设备筒体壁厚较薄 在风载荷作用下 会造成塔体顶部挠度过大 出现 1 对板式塔而言 塔盘倾斜严重 气液传质不均匀 导致塔板效率 下降 影响产品质量 2 与塔体连接的接管因塔的摆动过大 连接处受到拉 压 弯 扭 的综合作用 易出现泄漏 对易燃 易爆及有毒介质是十分危险的 3 塔顶挠度过大 即意味着塔设备在摆动过程中最大位移处离中轴 线绝对距离较大 由此会产生较大的偏心弯矩 影响设备的使用寿命 为确保塔设备的正常操作和安全运行必须对塔的顶部挠度进行适当 控制 3 64压力容器在操作过程中有可能出现超压力时应采取什么措 施 应配装超压泄放装置 3 65GB150 98 附录 B 超压泄放装置有几种 这些超压泄放装置对 什么样的压力容器不适用 答 有三种 1 1 安全阀 2 爆破片装置 3 安全阀与爆破片装置的组合 对于介质在操作过程中可能出现压力剧增 反应速度达到爆轰时的压 力容器不适用这些超压泄放装置 3 66试比较安全阀与爆破片各自的优缺点 1 安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门 它依靠介质自身 的压力排出一定数量的流体 以防止容器或系统内的压力超过预定的 安全值 当容器内的压力恢复正常后 阀门自动关闭 阻止介质继续 流出 爆破片装置是一种非重闭式泄压装置 由进口静压使爆破片受 压爆破而泄放介质 以防容器或系统内的压力超过预定的安全值 压 力恢复正常后必须重新装上新的爆破片 2 容器的设计压力是按不同的超压泄放装置分别确定的 当采用安 全阀量时 容器的设计压力是操作压力的1 1 倍左右 对爆破片装置 容器的设计压力是操作压力的 1 1 1 7 倍 同样的操作压力 采用安 全阀的压力容器的设计压力较低 壁厚较薄 3 67在什么情况下必须采用爆破片装置 凡符合下例条件之一者 必须同采用爆破片装置 1 容器内的介质会导致安全阀失灵者 2 不允许有物料泄漏的容器 3 容器内的压力增长过快 以致安全阀不能适应者 4 安全阀不能适应的其它情况 3 68低温压力容器的结构设计应考虑什么问题 鉴于钢材随着使用温度的降低 会由延性状态向脆性状态转变 降低 了抗冲击性能 当有难以避免的缺陷时 在低于脆性转变温度以下受 力 会导致脆断 所以 低温容器除了对所用钢材提出较严格的抗冲 击性能外 对容器的结构作出防止脆断的措施 需要考虑如下问题 1 结构应尽量简单 减少约束 2 避免产生过大的温度梯度 3 应尽量避免结构形状突然变化 以减小局部高应力 接管端部应 打磨成圆角 使圆滑过渡 4 不应使用不连续的点焊连接焊件 5 容器的支座或支腿需放置垫板 不得直接焊在壳体上 3 69低温压力容器焊缝检测有什么特殊要求 凡按规定做 100 检查的容器 其 T 形接头对接焊缝 角焊缝 均需 做 100 磁粉或渗透检验 与受压元件相焊的非受压件亦按本条规定 要求检查 3 70低温压力容器焊接有什么要求 1 低温压力容器施焊前应按 JB4708 进行焊接工艺评定试验 包括 焊缝和热影响区的低温夏比 V 形缺口 冲击试验 冲击试验的取样 方法和合格指标 按 C2 1中统一母材的要求确定 2 当焊缝两侧母材具有不同试验要求时 焊缝金属的冲击试验温度 应低于或等于两侧母材中的较高者 低温冲击功按两侧母材抗拉强度 的较低值符合表 C3 的要求 热影响区按相应母材要求确定 接头的 拉伸和弯曲性能按两侧母材中的较低要求 3 按 JB7408 进行焊接工艺评定 由不同组别的母材组成焊接接头 时 其焊接接头的低温冲击试验需重新评定 4 应严格控制焊接线能量 在焊接工艺评定确认的范围内 选用较 小的焊接线能量 以多道施焊为宜 5 焊接区域内包括对接接头和角接接头的表面 不得有裂纹 气孔 和咬边等缺陷 不应有急剧的形状变化 呈圆形过渡 3 71什么叫 低温低应力工况 低温低应力工况的容器是否应按 低温压力容器考虑 低温低应力工况 系指容器或受压元件的设计温度虽然低于或等于 20 但其拉伸薄膜应力小于或等于钢材标准常温屈服点的六分之 一 且不大于 50Mpa 的工况 当容器或其受压元件在 低温低应力工况 下 若其设计温度加50 高于 20 不必遵循低温压力容器的规定 3 72波形膨胀节的选材原则是什么 1 碳钢和低合金制波形膨胀节只适用于t 375 奥氏体不锈钢制波 形膨胀节适用于t 500 2 用碳钢或低合金钢制波形膨胀节 其腐蚀裕度不得超过 1mm 否则宜采用奥氏体不锈钢材料 3 对有氯化物 硫化物 酸 碱等易产生腐蚀的介质或工作温度较 高 超过 550 时 应选项用耐蚀合金或高温合金来制造膨胀节 如国产材料 FN 2 NS111及 B 315 或 Incoloy800 825 等 3 73波形膨胀节的强度计算有哪些内容 答 有如下应力计算 1 由内压引起的膨胀节直边段的周向应力 z 2 由内压引起的直边段加强圈周向薄膜应力 c 3 内压引起的波纹管周向薄膜应力 1 4 内压引起的波纹管经向薄膜应力 2 5 内压引起的波纹管经向弯曲应力 3 6 轴向位移引起的波纹管经向薄膜应力 4 7 轴向位移引起的波纹管经向弯曲应力 5 8 组合应力 p 2 3 d 4 5 R 0 7 p d 9 应力校核 a c 2 1 z 应分别小于 t b p 1 5 st c 对于碳素钢 低合金钢材料波纹管 R 2 st 3 74奥氏体不锈钢不锈钢制造的膨胀节 当 R 2 st时需进行何种 较核 需进行疲劳寿命的校核 1 疲劳破坏时的循环次数计算 N 2 许用循环次数的确定 N nf 15 3 75从设计的角度来看 压力容器的失效准则有哪几种 它们各自 的观点浊什么 这里所说的失效是一种设计观点 一种共认的准则 主要是 1 弹性失效 这种失效观点认为 容器内壁金属达到材料的实际屈 服应力就丧失的纯弹性状态进入塑性 容器则已失效 该观点认为材 料出现塑性变形会使金属品质发生变化 引起腐蚀 故限制容器在弹 性状态下工作而不允许塑性变形 2 塑性失效 该观点认为 容器内表面材料出现塑性变形后 由于 外边弹性层的约束 变形被限制在很小的范围内 容器并未达到危险 状态 仅汉塑性由内扩展到外壁时 容器体积有较大膨胀 出现不稳 定现象 此时才达到承载极限 该观点将器壁整体屈服作为容器失效 准则 3 弹塑性失效 该准则适用于反复加载的情况 认为 容器不同部 位的应力对导致容器破坏所起的作用不同 如在容器应力远低于材料 屈服点的情况下 筒体和封头与接管相连处的局部区域可能已达到屈 服点而出现塑性变形 但相邻地区仍处于弹性 在反复载荷的作用下 局部塑性变形并不一定导致容器破坏 只当超过 安定 界线后才会出 现损伤的积累过程 但非立即破坏 4 爆破失效 对理想的塑性材料 当容器整体屈服 即使压力不再 升高 塑性变形仍会不断扩大 壁厚不断减薄 最终导致容器破坏 爆破失效观点认为 材料并非是理想塑性的 由于存在应变硬化 若 压力不继续升高 容器并不会破坏 只当压力升高到某一水平后 容 器才发生爆破而失效 设计中以工作压力对爆破压力取安全系数 这 个准则一般在超高压容器的设计中采用 除以上四种失效准则外 尚有蠕变失效 断裂失效等 3 76 否什么是爆炸极限 可燃气体 可燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时遇 到火源就会发生爆炸 达到爆炸的空气混合物的浓度范围 称之为爆 炸极限 爆炸极限以可燃气体 可燃液体的蒸汽或可燃粉尘在空气中 的体积百分数来表示 其最低浓度称为 爆炸下限 最高浓度称 爆 炸上限 3 77 什么是燃点和闪点 答 燃点是指可燃物质加温受热 并点燃后 所放出的燃烧热 能使该物质挥发出足够量的可燃蒸气来维持燃烧的继续 此时加温该 物质所需的最低温度 即为该物质的 燃点 也称为着火点 物质的 燃点越低 越容易燃烧 闪点是指可燃液体挥发出来的蒸汽与空气形成混合物 遇火源能 够发生闪燃的最低温度 闪点与燃点不同 闪点略低于燃点 3 78 易燃与可燃液体是如何分类的 答 一般分为四级二类 第一级闪点45 至 120 第四级闪点 120 第一 二级的液体称为易燃液体类 第三 四级的液体称为可燃液体类 3 79 什么叫化学危险物质 答 凡是具有各种不同程度的燃烧 爆炸 毒害 腐蚀 放射性 等危险特性的物质 受到摩擦 撞击 震动 接触火源 日光曝晒 遇水受潮 温度变化或遇到性能有抵触的其它物质等外界因素的影 响 因而引起燃烧 爆炸 中毒 灼伤等等人身伤亡或使财产损坏的 物质 都属化学危险物质 3 80 焊接试板焊接接头的力学性能检验有那几种 答 1 拉力试验 2 弯曲试验 3 冲击试验 3 81 弯曲试样按规定要求冷弯到规定角度后 其受拉面上允许有什 么样的裂纹或缺陷 答 受拉面上不得有沿任何方向单条长度大于 3mm 的裂纹或缺 陷 试样的棱角开裂不计 但确因夹渣或其焊接缺陷引起试样棱角开 裂的长度应计人评定 3 82 产品焊接试板 冲击试验的合格指标是什么 答 合格指标 常温冲击功规定值按图样或有关技术文件的规定 但不得小于 27J 三 个标准试样冲击功 低温冲击功规定值按附录 C 标准的附录 的有关规定 试验温度下三个试样冲击功平均值不得低于上述规定值 其中一个试样的冲击功可小于规定值 但不得小于规定值的70 3 83 压力容器焊接试板的拉伸 弯曲和冲击试验如不合格 如何进 行复验 答 1 焊接试板的拉伸 弯曲试验如不合格 允许复验 对不合格 的项目取双倍试样进行复验 合格指标应分别符合 GBl50 98 中第 E3 4 条和 E4 4 的要求 2 冲击试验结果如不能满足 GBl50 98 中E5 4 条的规定时 可 再取一组 3 个 试样进行试验 合格指标为 前后两组 6 个试样的冲 击功平均值不得低于规定值 允许有两个试样小于规定值 但其中小 于规定值 70 的只允许有 1 个 3 84 压力容器及其受压元件在什么情况下应进行热处理 答 容器及其受压元件符合下列条件之一者 应进行焊后热处理 1 钢材厚度占 s 符合以下条件者 a 碳素钢 07MnCrMoVR 厚度大于 32mm 如焊前预热100 以上 时厚度大于 38mm b 16MnR 及 16Mn 厚度大于 30mm 如焊前预热 100 以上时 厚度大 于 34mm c 15MnVR 及 15MnV 厚度大于 28mm 如焊前预热 100 以上时 厚 度大于 32mm d 任意厚度 的 15MnVNR 18MnMoNbR 13MnNiMoNbR 15CrMoR 14CrlMoR 12Cr2MolR 20MnMo 20MnMoNb 15CrMo 12CrlMoV 12Cr2Mol和 1Cr5Mo 钢 e 对于钢材厚度 s 不同的焊接接头 上述厚度按薄者考虑 对 于异种钢材相焊的焊接接头 按热处理严者确定 2 冷成形和中温成型圆筒厚度 n 符合以下条件者 碳素钢 16MnR 的 n 不小于设计内直径 Di 的3 其他低合金钢的名义厚度占 n 不小于设计内直径 Di 的2 5 3 冷成形封头应进行热处理 当制造单位确保冷成形后的材料性 能符合设计 使用要求时 不受此限 除图样喟规定外 冷成型的奥氏体裁不锈钢封头及奥氏体不锈钢 的焊接接头可不进行热处理 4 图样注明有应力腐蚀的容器 5 图样注明盛装毒性为极度危害或高度危害介质的容器 3 85 压力之余器焊后热处理如因设备过长 需在炉内分段进行 应满 足什么条件 分段处理时 其重复热处理长就应不小于 1500mm 炉外部分应采取保 温措施 使温度梯度不致影响材料的组织和性能 3 86焊缝采取局部热处理时 应具备什么条件与采取什么措施 B C D 类焊接接头 球形封头与圆筒相连的 A 类焊接接头以及缺 陷补焊部位 允许采用局部热处理 局部热处理时 焊缝每侧加热宽度不小于钢材厚度的 2 倍 接管与壳 体相焊时加热宽度不得小于钢材厚度的 6 倍靠近加热区的部位采取 保温措施 使温度梯度不致影响材料的组织和性能 3 87 压力容器及其零部件在什么情况下应进行酸洗和钝化处理 有防腐要求的奥氏体不锈钢及复合钢板制容器表面 应进行酸洗钝化 处理 有防腐要求的奥氏体不锈钢及复合钢制零部件按图样要求进行热处 理 需作酸洗钝化处理 3 88GB150 98 标准规定在什么情况下压力容器的 A 类和 B 类焊 缝应进行百争之百的射线或超声波检测 答 a 钢材厚度 s 30mm 的碳素钢 16MnR b 钢材厚度 s 25mm 的 15MnVR 15MnV 20MnMo 和奥氏体不 锈钢 c 标准抗拉强度下限值 b 540MPa 的钢材 d 钢材厚度 s 16mm 的 12CrMo 15CrMoR 15CrMo 其他任意厚度 的 Cr Mo 低台金钢 e 进行气压试验的容器 f 图样注明盛装毒性为极度危害或高度危害介质的容器 g 图样规定须100 检测的容器 h 多层包扎压力容器内筒的 A 类焊接接头 i 热套压力容器各单层圆筒的 A 类焊接接头 J 焊缝交叉部位及以下部位全部检测 a 先拼板后成形凸形封头上的所有拼接接头 b 凡被补强圈 支座 垫板 内件等所覆盖的焊接接头 c 以开孔中心为圆心 1 5 倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接 接头 d 嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊接接头 e 公称直径不小于 250mm 的接管与长颈法兰 接管与接管对接连接 的焊接接头 3 89 容规 规定符合什么情况之一的压力容器对接接头的对接焊 缝必须进行全部射线或超声波检测 答 符合下列情况之一者 必须进行全部射线或超声波检测 1 GBl50 及 GBl5l 规定进行全部射线或超声波检测的 2 第三类压力容器 3 设计压力大于等于 5MPa 的 4 第二类压力容器中有易燃介质的反应压力容器和储存压力容 器 5 设计压力大于等于0 6MPa 的管壳式余热锅炉 6 疲劳分析设计的压力容器 7 设计选用焊缝系数为1 0 的 无缝管制筒体除外 8 使用后无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器 9 选用电渣焊的压力容器 10 符合下列条件之一的铝 铜 镍 钛及其合金制压力容器 1 介质为易燃或系统性程度为极度 高度 中度危害的 2 采用气压试验的 3 设计压力大于等于1 6MPa 的 3 90 什么情况下焊缝表面应进行磁粉或渗透检测 答 凡符合下列条件之一的焊接接头 需按图样规定的方法 对 其表面进行磁粉或渗透检测 a 凡属10 8 2 1 中 c d 条容器上的 C 类和 D 类焊接接头 对其表面进 b 层板材料标准抗拉强度下限值 540MPa 的多层包扎压力容器 的层板 C 类焊接接头 c 堆焊表面 d 复合钢板的复合层焊接接头 e 标准抗拉强度下限值 540MPa 的材料及 Cr Mo 低合金钢材经 火焰切割的坡口表面 以及该容器的缺陷修磨或补焊处的表面 卡具 和拉助等拆除处的焊缝表面 f 凡属10 8 2 1 容器上公称直径小于 250mm 的接管与长颈法兰 接管与接管对接连接的焊接接头 3 91 容规 对压力容器焊接接头检测方法的选择要求作何规定 答 1 压力容器壁厚小于等于 38mm 时应采用射线检测 由于结构 等原因 确实不能采用射线检测时 可选用可记录的超声波检测 对 标准抗拉强度大于等于 540MPa 的材料 且壳体厚度大于 20mm 的钢 制压力容器 每条对接焊缝除射线检测外 应增加局部超声波检测 2 压力容器壁厚大于等于 38mm 的对接接头 如选用射线检测 则 每条焊缝还应进行局部超声波检测 附加局部检测应包括所有的焊缝 交叉部位 检测比例为 容规 第 84 条规定的 原无损探伤比例的 20 3 对要求探伤的角接接头 T 型接头 不能进行射线或超声波检测 时 应做 100 表检测 4 有色金属制压力容器的对接接头 应尽量选用射线检测 5 铁磁性材料压力容器的表面检测应优先选用磁粉检测 3 92 压力容器焊缝的射线或超声波检测的合格标准是什么 答 焊缝射射线检测按 JB4730 94 进行 其检查结果对百分之百检测 的 A 类 B 类焊缝 级为合格 对局部检测的 A 类和 B 类焊缝 级为合格 焊缝的超声波检测按 JB4730 94 进行 其检查结果 对百分之百检测 的 A 类 B 类焊缝 I 级为合格 对局部检测的 A 类和 B 类焊缝 级为合格 3 93 经射线或超声波检测发现有不允许的缺陷 应如何处理 答 经射线或超声波检测的焊缝 如有不允许的缺陷 应在缺陷清除 干净后进行补焊 并对该部分采用原检测方法重新检查 直至合格 进行局部检测的焊缝 发现有不允许的缺陷时 应在该缺陷两端的延 伸部位增加检查长度 增加的长度为该焊缝长度的10 且不小于 250mm 若仍有不允许的缺陷时 则对该焊缝做百分之百检测 3 94 压力容器开设检查孔时 有什么要求 答 1 当压力容器内径大于等于 1000mm 应至少设一个人孔 压 力容器内径大于等于 500mm 小于 1000mm 的 应开设一个人孔或两 个手孔 压力容器内径大于等于 300mm 小于 500mm 的 至少应开 设两个手孔 2 圆形人孔直径应不小于 400mm 椭圆形人孔尺寸应不小于 400X300mm 圆形手孔直径应不小于 l00mm 椭圆形手孔尺寸应不 小于 75X50mm 3 压力容器上设有可拆的封头 盖板之类 或其他能够开关的盖子 凡能起到人孔或手孔的作用 可不必再设置人孔或手孔 但其尺寸 应不小于所代替的人孔或手孔规定尺寸 4 如压力容器上设置螺纹管塞检查孔 则可不再设置手孔 螺纹管 塞的公称管径应不小于 50mm 5 检查孔的位置应合理 恰当 便于清理内部 手孔或螺纹管塞检 查孔应分别开设在两端的封头上或封头附近圆筒上 6 球形压力容器的人孔应设在极带上 3 95 压力容器如不设可拆封头或盖板以代替人孔或手孔 也不设置 检查孔 应满足什么要求 答 必须同时满足以下要求 1 压力容器的操作介质无腐蚀或轻微腐蚀 无需作内部检查和清理 的设计者应在设计总图和技术文件上注明 2 应对焊缝进行全部无损探伤检查 3 设计者应在设计图样上注明计算厚度 以便使用过程中进行测 厚检查 3 96 耐油橡胶石棉板用作烃类化合物或有机溶剂等介质的容器垫片 时 限制在什么压力条件下 为什么 答 不大于2 5MPa 适应平焊法兰 其压紧力还不是很大 不致于 压坏 此外 作为有机溶剂的苯 对耐油橡胶石棉垫片中的丁腈橡胶 有溶解作用 这也是限制在不大于2 5MPa 的原因之一 3 97 一次应力 二次应力和峰值应力的概念是什么 答 一次应力 为平衡压力与其它机械载荷所必须的法向应力或剪应 力 一次应力分为以下三类 1 一次总体薄膜应力 是影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力 在 塑性流动过程之中一次总体薄膜应力不会重新分布 它将直接导致结 构破坏 2 一次局部薄膜应力 应力水平大于一次总体薄膜应力 但影响范围 仅限于结构局部区域的一次薄膜应力 当结构局部发生塑性流动时 这类应力将重新分布 若不加以限制 则当载荷从结构的某一高应力区传递到另一低应力区时 会产生过量 塑性变形而导致破坏 3 一次弯曲应力 平衡压力或其他机械载所需的沿截面厚度线性分布 的弯曲应力 二次应力 为满足外部约束条件或结构自身变形连续要求所须的法向 应力或剪应力 二次应力的基本特征是具有自限性 即局部屈服和小 量变形就可以使约束条件或变形连续要求得到满足 从而变形不再继 续增大 只要不反复加载 二次应力不会导致结构破坏 峰值应力 由局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加在一次 加二次应力上的应力增量 3 98 峰值应力的基本特征是什么 在什么情况下必须限制峰值应力 答 其特征是同时具有自限性和局部性 它不会引起明显的变形 其 危害性在于可能导致疲劳裂纹或脆性断裂 在频繁的交变载荷或温度改变 容易引起疲劳 这种情况下应控制峰 值应力 3 99 与射线检测方法相比 超声波检测有那些优点和缺点 答 1 与射线检测相比 超声波检测有以下优点 a 对危害性的缺陷如裂纹 未熔合等检测 灵敏度高 b 可检测厚度达数米的材料 而 X 射线目前一般仅能探测 40 60mm 只有采用 9MoV 直线加速器才能探测 400mm c 可以从材料任一侧进行检测 可以对在用容器进行检测和监控 d 探伤速度快 能测定缺陷的深度位置 e 设备简单 检测费用低 f 对人体无伤害 2 相比之下 超声波检测有如下缺点 a 判伤不直观 定性比较困难 b 检测结果无原始记录 c 检测结果受人为因素影响较大 3 100 电渣焊缝超声波检测为什么要求在正火后进行 答 由于电渣焊的焊缝形成粗大的柱状结晶 使超声波衰减增大 同 时还会产生晶界反射 从而使缺陷难以分辨 正火后晶粒细化 使检 测能分辨缺陷 所以电渣焊缝超声波检测要在正火后进行 3 101 为什么重要的钢板应当正反两面检测 答 由于在直探头多次反射检测中 接近钢板底面的缺陷产生的缺陷 回披 容易和底波重合 造成漏检 所以正反面都得检测 3 102 射线检测和超声波检测是否可以互为代替使用 答 由于 压力容器安全技术监察规程 第 86 条已对容器壁厚的 不同分别出择用检测方法的规定 因而不可以互为代替使用 3 103 球壳的结构型式主要有哪几种 答 主要有三种分瓣型式 540MPa 厚度大于 38mm 的低合金钢 嵌入式接管与球壳的对接焊缝 焊接试验确定需消氢处理的焊缝 符合上述条件之一的焊缝 焊后须立即消氢处理 3 111在哪些条件下 球罐的对接焊缝进行百分之百的检测检查 答 符合下列条件之一者 应按图样规定的检测方法进行 100 的射线检查或超声波检查 a 钢材厚度 s 大于 30mm 的碳素钢和 16MnR 钢制球罐 b 钢材厚度 s 大于 25mm 的 15MnVR 和任意厚度的 15MnVNR 钢制球罐 c 材料标准抗拉强度下限值 b 540MPa 的钢制球罐 d 进行气压试验的球罐 e 图样注明盛装易燃和毒性为极度或高度危害介质的球罐 f 图样规定须100 检测的球罐 3 112对有延迟裂纹倾向的钢材 在检测上有何规定 答 应在焊接结束至少经 36 小时后 方可进行焊缝的无损检测 3 113 怎样进行球罐的液压试验 答 根据 GBl2337 98 的下列条款规定 8 10 1球罐安装完工后 应按图样规定进行压力试验和气密性试 验 8 10 2压力试验时必须在球罐的顶部和底部各设置一个量程相同 并经过校正的压力表 选用压力表的量程为试验压力的 2 倍左右为 宜 但不应低于1 5 倍或高于 4 倍的试验压力 压力表的直径不小 于 150mm 为宜 试验压力以球罐顶部压力表读数为难 8 10 3球罐的开孔补强圈应在压力试验前通入0 4 0 5MPa 的 压缩空气检查焊缝质量 8 10 4液压试验 8 10 4 1液压试验一般采用水 需要时也可采用不会导致发生危 险的其他液体 8 10 4 2试液压力按该标准3 8 1 的规定 试验温度 a 试验时液体的温度应低于其闪点或沸点 b 碳素钢 16MnR 和正火 15MnVB 钢制球罐液压试验时 液体温度 不得低于5 其他低合金钢制球罐 不包括低温球罐 液压试