《压力容器设计》考前辅导.ppt

1,压力容器设计考前辅导,潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院,2,压力容器设计复习,1我国压力容器设计规范名称是。2.美国压力容器设计规范中的常规设计在asme锅炉与压力容器设计规范第卷，第分册。名称为。分析设计规范在第卷，第分册。名称为。3.欧盟压力容器规范名称为。,gb150-1998钢制压力容器。,viii,2,1,viii,按规则设计designbyrule,按分析设计designbyanalysis,en13445-2002非直接着火压力容器,现在为gb150-2010压力容器,3,压力容器设计复习,4我国钢制压力容器设计规范gb150-1998采用的强度理论为：（）（a）；（b）；（c）；（d）。,a,p18,4,压力容器设计复习,5.按设计压力大小，容器分为四个等级：（1）低压容器：_pmpa;（2）中压容器：_pmpa;（3）高压容器：_pmpa;（4）超高压容器：pmpa;,0.1,1.6,1.6,10.0,10.0,100,100,5,压力容器设计复习,6对压力容器用钢的综合要求是足够的、良好的、优良的、以及良好的。p7,强度,塑性,韧性,可焊性,7.空气贮罐，操作压力为0.6mpa，操作温度为常温，若设计厚度超过10毫米，则下列碳素钢材中不能够使用的为：（）(a)q235af(a3f)；(b)q235b；(c)q235c；(d)20r。,a,6,压力容器设计复习,8毒性为高度或极度危害介质pv0.2mpam3的低压容器应定为几类容器？（）（a）类；（b）类；（c）类；（d）其他。,c,7,压力容器设计复习,9、为什么对压力容器分类时不仅要根据压力高低，还要视压力乘容积pv大小？,产生事故的危害程度，更周到地考虑了安全的要求。pv大，各应力分量绝对值大。,8,压力容器设计复习,10、gb150适用于下列容器：（）a、直接火加热的容器b、固定容器c、液化石油气槽车d、受辐射作用的核能容器,b,9,11工程上，壳体的厚度与中面最小曲率半径r的比值t/r()视为薄壳，反之，视为厚壳。（a）1/5；（b）1/10；（c）1/20；（d）1/30,压力容器设计复习,c,12工程上，把圆板的厚度与直径之比t/d()，视为薄板，反之，视为厚板。（a）1/5；（b）1/10；（c）1/20；（d）1/30,a,10,压力容器设计复习,13什么叫无力矩理论？什么叫有力矩理论？,11,15受均匀内压作用的圆柱形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）（a）=2pr/2t；（b）=2pr/t；（c）2=pr/t；（d）2pr/2t,14受均匀内压作用的球形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）（a）；（c）pr/2t（d）pr/t,压力容器设计复习,c,b,12,压力容器设计复习,13,压力容器设计复习,p28,14,16均匀内压作用的椭圆形封头的顶点处，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为()。（a）；（b）；（d）1/2,压力容器设计复习,a,15,压力容器设计复习,17无力矩理论使用的条件是什么？,16,压力容器设计复习,17,20圆筒形容器承受内压时，在筒体与封头连接处，除由内压引起的_应力外，还存在满足_条件而产生的_应力，后者具有_和_的特性。,18.由边缘力和弯矩产生的边缘应力具有_、_和_等基本特性。,压力容器设计复习,局部性,自限性,19由边缘力和弯矩产生的边缘应力，影响的范围为（）（a）（b）（c）（d）,a,薄膜应力,连续性,边缘,局部性,衰减很快,衰减性,18,压力容器设计复习,19,压力容器设计复习,p52,20,压力容器设计复习,p53,21,21受均布横向载荷作用的周边简支圆形薄平板，最大径向弯曲应力在：（）(a)周边；(b)中央；(c)12半径处；(d)3/8半径处,压力容器设计复习,b,22受均布横向载荷作用的周边固支圆形薄平板，最大应力为周边径向弯曲应力，当载荷一定时，降低最大应力的方法有（）(a)增加厚度；(b)采用高强钢；(c)加固周边支撑；(d)增大圆板直径。,a,22,压力容器设计复习,c,23容器下封头采用圆平板，由于封头与筒体和裙座全部焊牢，其受力状态近似于固支，工作时，板上最大应力和挠度变形为：（）（a）最大应力为径向应力r，位于封头中心，最大挠度位于封头周边（b）最大应力为周向应力，位于封头中心，最大挠度位于封头周边（c）最大应力为径向应力r，位于封头周边，最大挠度位于封头中心（d）最大应力为周向应力，位于封头周边，最大挠度位于封头中心,24受轴对称横向均布载荷的圆形薄板，当周边固定时，最大弯曲应力在_处，最大挠度在_处。当周边简支时，最大弯曲应力在_处，最大挠度在_处。,板边缘,板中心,板中心,板中心,23,25压力容器的设计压力通常取最高工作压力的_倍。,压力容器设计复习,1.051.10,24,28承压容器材料的许用应力取_、_或_三者中最小值。,26容器的壁厚附加量包括：_、_和成型加工工程中的壁厚减薄量。,压力容器设计复习,腐蚀裕量c2,钢板负偏差c1,27焊接接头系数是：_的比值。,焊缝金属与母材强度,强度极限,蠕变极限,持久极限,25,压力容器设计复习,计算厚度：按各章公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量。设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和。名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材标准规格的厚度，即图样上标注的厚度。有效厚度：名义厚度减去厚度附加量。,各种厚度的定义,26,压力容器设计复习,各种厚度的关系,27,压力容器设计复习,各种厚度的关系,28,压力容器设计复习,29、gb150规定设计厚度系指计算厚度与腐蚀裕量之和。（）,29,压力容器设计复习,30、gb150规定有效厚度系指名义厚度减去厚度附加量。（）,30,压力容器设计复习,31、在下述厚度中，满足强度及使用寿命要求的最小厚度是a.设计厚度b.计算厚度c.名义厚度（）,a,31,压力容器设计复习,32、最大允许工作压力是按计算而得。a.设计厚度b.有效厚度c.计算厚度,b,32,压力容器设计复习,33、指出下列钢号按化学成分和用途分属哪类钢材,注明各代号的意义：,（1）q235-a；（2）q235af；（3）q235-b；（4）q235-c；（5）20hp；（6）15mnvr；（7）09mnnidr；（8）0cr18ni9,屈服强度s，只保证机械性能,沸腾钢，性能不保证,b类钢只保证化学成分,c类钢既保证化学成分，又保证机械性能,含碳量为万分之20的气瓶钢,万分之含碳量,万分之含碳量,合金元素1.502.49%，2.503.49%，标为2，3,不锈钢、耐热钢千分之含碳量，含碳量小于千分之一用0，含碳量小于0.03%用00。,33,压力容器设计复习,34、为什么压力容器选用q235af钢板时，对温度、压力范围及介质需要加以限制？,它不是压力容器钢，不保证化学成分，和机械性能，但使用历史久，价格低。,35、设计温度为360的压力容器，其壳体用钢板是否可选用q235-b。（）,q235-b只能使用在350oc以下的场合。,34,压力容器设计复习,36、16mnr的含碳量为多少？（）a、16%b、1.6%c、0.16%,含碳量用万分之几来表示。,c,37、设计应力为0.6mpa，设计温度为300oc，厚度为12mm的容器，下列钢材选用哪个正确？（）a、q235afb、q235-ac、q255-a,b,35,压力容器设计复习,38、压力容器专用的低合金钢板如16mnr与一般合金钢钢板如16mn有什么主要区别？,化学成分控制严；抽样率高；保证冲击韧性。,39、设计温度为-25的压力容器，其壳体用钢板是否可选用16mnr。（）,16mnr不允许在低温下使用。低温下应该使用低温钢。,36,压力容器设计复习,40、在低温（-20oc）以下工作的压力容器对材料有哪些特殊的要求？,材料的韧脆转变温度要低于最低使用温度，保证材料的低温冲击韧性值不低于规定值。,37,压力容器设计复习,41、选择高温容器用钢时主要考虑高温对材料哪些性能的影响？,高温下s、b要降低，高温下仍有较好的强度。在回火温度区长时间工作，常温韧性会显著下降。高温蠕变。硫会造成热脆、热裂纹。,38,42液压试验的压力为设计压力的：（）(a)1.05倍；(b)1.10倍；(c)1.15倍；(d)1.25倍,压力容器设计复习,p67,d,39,44液压试验时的应力不得超过该试验温度下材料屈服强度的_；气压试验，不得超过屈服强度的_。,p68,43气压试验的压力为设计压力的：（）(a)1.05倍；(b)1.10倍；(c)1.15倍；(d)1.25倍,压力容器设计复习,c,90%,80%,40,45碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于()。(a)0oc；(b)5oc；(c)10oc；(d)15oc,压力容器设计复习,d,b,46低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于()。(a)0oc；(b)5oc；(c)10oc；(d)15oc,p67,41,48按照我国压力容器标准，最小壁厚，对于碳钢和低合金钢容器不小于_mm，对高合金钢容器不小于_mm。,压力容器设计复习,3,2,47液压试验用水应控制氯离子_。,2510-6,42,49在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？,压力容器设计复习,(1)压力试验一般用水，进行液压试验。液压试验压力为：其中：pt为内压试验的压力，p为试验内压，s为试验温度下的许用应力，st为设计温度下的许用应力。,(2)奥氏体不锈钢为防止氯离子的腐蚀，应控制cl-2510-6,(3)为防止试验时发生低温脆性破坏，碳素钢、16mnr、正火15mnvr温度不能低于5oc，其他低合金钢，温度不低于15oc,43,49在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？,压力容器设计复习,(5)气压试验时，介质温度不得低于15oc。,(4)不宜作液压试验的容器，可用清洁的干空气、氮气或者其他惰性气体，气压试验的压力为：且mpa。,(6)液压或者气压试验时，须按下式校核圆筒的应力：，液压试验时，此应力值不得超过试验温度下材料屈服点的90%，气压试验不得超过80%。,44,p66,50安全系数的选取方法，用抗拉强度b时，为_；用屈服强度y时，为_；用蠕变强度tn时，为_；用持久强度td时，为_；,压力容器设计复习,3.0,1.6,1.0,1.5,45,压力容器设计复习,圆筒形容器,球形容器,椭圆形封头,平板封头,46,52从设计角度，法兰可以分为以下三类：_法兰、_法兰和_法兰。,压力容器设计复习,松式,p79,47,压力容器设计复习,整体,p79,48,压力容器设计复习,任意式,p79,49,压力容器设计复习,松式法兰,松式法兰,松式法兰,整体法兰,整体法兰,整体法兰,任意式法兰,任意式法兰,任意式法兰,50,54法兰密封常用的压紧面型式有：_、_、_、_四种型式。,压力容器设计复习,榫槽面,梯形槽,凹凸面,突台面,p80,51,压力容器设计复习,55螺栓垫片法兰连接的密封原理是什么？,p83,52,p84,56螺栓垫片法兰连接的密封中两个重要的工况是：_、_。,压力容器设计复习,预紧工况,操作工况,57螺栓垫片法兰连接的密封中两个重要的垫片性能参数是：_、_。,垫片压紧力(比压力)y,垫片系数m,53,压力容器设计复习,58这两个重要的垫片性能参数的物理意义是什么？,54,压力容器设计复习,59压力容器开孔接管后对应力分布和强度带来什么影响？,55,压力容器设计复习,60应力集中系数是指_和_的比值。应力容器开孔接管后，除了有_再加上_，又由于_等因素的综合作用，其附近就成为压力容器的破坏源。,应力峰值,薄膜应力,开孔引起的应力集中,容器壳体与接管形成的结构不连续应力,壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起的应力集中,56,p102,61当在受均匀内压作用的竖直放置的薄壁圆筒上开孔时，孔周边的的最大应力出现在：（）（a）孔周边任一点；（b）孔周边与水平线成45夹角处；（c）孔周边与水平线成60夹角处；（d）孔周边与水平线成90夹角处；,压力容器设计复习,d,57,62平板开孔的应力集中系数为：（）(a)2；(b)2.5；(c)3；(d)0.5,压力容器设计复习,c,p102,58,63球壳开孔的应力集中系数为：（）(a)2；(b)2.5；(c)3；(d)0.5,p102,压力容器设计复习,a,59,压力容器设计复习,b,64圆筒开孔的应力集中系数为：（）(a)2；(b)2.5；(c)3；(d)0.5,p102,60,压力容器设计复习,65应力指数i与应力集中系数kt的区别是什么？,p104,61,66目前我国容器设计中开孔补强的设计准则是_。等面积补强的原则是：,压力容器设计复习,等面积补强,在有效的补强范围内，壳体除本身承受内压所需截面积外的多余截面积不应少于开孔所减少的有效截面积,p108,62,压力容器设计复习,67容器开孔后，局部补强结构形式有：_、_、_。,补强圈补强,整锻件补强,接管补强,63,压力容器设计复习,p109,64,压力容器设计复习,68有效补强范围有多大？,p110,65,压力容器设计复习,a,69为了使跨中截面弯矩与与支座截面弯矩数值上相近，对卧式容器鞍座的位置宜取()。(a)a0.2l；(b)a0.5r；(c)a0.2l；(d)a=l/3,66,p117,70卧式容器中_和_是需校核的危险截面,p116,压力容器设计复习,支座截面,跨中截面,71对于支承在双鞍座上正压操作的卧式容器，器壁中出现最大轴向拉伸应力的工况是：（）装满物料而未升压；(b)装满物料已升压；(c)未装物料而升压；,a,67,压力容器设计复习,72卧式容器鞍座跨中截面上筒体的最大轴向应力发生在_和_。,截面最高点,截面最低点,68,压力容器设计复习,73卧式容器鞍座支座截面上筒体的最大轴向应力发生在_和_。,截面最高点,截面最低点,69,74卧式容器筒体上的最大切向应力在筒体有加强圈时发生在_，当筒体上无加强圈，但是筒体被封头加强时在_，筒体未被加强时在_。,压力容器设计复习,p118,70,压力容器设计复习,71,74卧式容器筒体上的最大切向应力在筒体有加强圈时发生在_，当筒体上无加强圈，但是筒体被封头加强时在_，筒体未被加强时在_。,压力容器设计复习,水平中心线处,p118,72,75卧式容器筒体上的最大周向压缩应力发生在（）跨中截面最高处；（b）跨中截面最低处；(c)支座截面最高处；(d)支座截面最低处；,压力容器设计复习,d,73,76压力容器在结构设计中减少局部应力的原则措施是：_；_。,压力容器设计复习,局部载荷作用处予以加强，可垫衬板以减小局部应力,在结构不连续处尽可能圆滑过渡，并应避开焊缝,p136,74,压力容器设计复习,p136,77压力封头和筒体连接处，为什么需要有直边段？,75,p136,压力容器设计复习,78怎样把角焊缝变成对接焊缝？,76,压力容器设计复习,77,压力容器设计复习,p137,78,压力容器设计复习,79焊缝可以分为几类？,容器壳体的纵向焊缝及凸形封头的拼接焊缝承受最大主应力，均属于a类焊缝。,壳体的环向焊缝受的主应力仅为纵焊缝应力的一半，将其分类为b类焊缝。,球形封头与圆筒壳的连接环缝不属于b类而属于a类，因这条环缝相当于凸形封头上的拼接焊缝。a类及b类焊缝全部应为对接焊缝。,法兰、平封头、管板等厚截面部件与壳体及管道的连接焊缝属c类焊缝，c类焊缝是填角焊缝,接管、人孔或集液槽等与壳体或封头的连接焊缝属于d类焊缝，这基本上是不同尺寸的回转壳体相贯处的填角焊缝。,x,79,压力容器设计复习,80化工受压容器焊接结构设计有哪些基本原则？,p139,80,压力容器设计复习,81化工受压容器焊接结构设计有哪些基本原则？,p140,81,压力容器设计复习,82化工受压容器焊接结构设计有哪些基本原则？,82,83外压容器除了考虑强度问题外，还应考虑_问题。请举两个不同类型的外压容器的例子：_、_。,压力容器设计复习,失稳,真空操作的冷凝器、结晶器、蒸馏塔的外壳,带有加热或冷却夹套的反应器内壳,p148,83,84怎样区分长圆筒和短圆筒？它们的的临界长度为_。,压力容器设计复习,p154,84,85真空容器的设计压力：当装有安全控制装置时，取_，或_两者中的较小值；当无安全装置时，取_。带夹套的真空容器，则按_加上_。,压力容器设计复习,1.25倍最大内外压力差,0.1mpa,0.1mpa,上述真空容器选取的设计外压力,夹套内的设计内压力一起作为设计外压,p162,85,p162,压力容器设计复习,c,86现需设计一个在常温下操作的夹套冷却容器，内筒为真空，无安全控制装置，夹套内为0.8mpa(表压)冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取（）（a）0.1mpa（b）0.8mpa（c）0.9mpa（d）1.0mpa,86,87现设计一不锈钢制真空精馏塔，经稳定性校核发现其壁厚不够，合理的处理办法是：（）(a)减小直径(保持容器体积不变)；(b)增加壁厚；(c)改用强度高的材料；(d)设置加强圈。,压力容器设计复习,d,87,88带夹套的压力容器，最危险的状况为：（）（a）内筒承受压力，而夹套尚未升压；（b）内筒承受压力，而夹套已经升压；（c）内筒突然泄压，而夹套仍有压力；（d）内筒已经泄压，而夹套没有压力；,压力容器设计复习,p162,c,88,89均匀内压作用的厚壁圆筒中，径向应力r和周向应力沿壁厚的分布为()(a)均匀分布；(b)线性分布；(c)非线性分布；,压力容器设计复习,c,p181,89,压力容器设计复习,内壁面,p183,90厚壁圆筒中，外加热时最大拉伸温差应力在_，内加热时在_。,外壁面,90,91厚壁圆筒的内壁温度较外壁温度低，在外壁产生的周向温度应力为()(a)拉伸应力；(b)压缩应力；(c)弯曲应力；(d)扭转应力,压力容器设计复习,b,p183,91,92厚壁圆筒既受内压又受温差作用时，内加热下_综合应力得到改善，而_有所恶化。外加热时则相反，_的综合应力恶化，_应力得到改善。（）外壁，内壁，外壁，内壁；(b)外壁，内壁，内壁，外壁(c)内壁，外壁，内壁，外壁；(d)内壁，外壁，外壁，内壁,压力容器设计复习,p184,c,内壁,外壁,内壁,外壁,92,压力容器设计复习,a,93内压与温差同时作用的厚壁圆筒的内壁周向应力出现最大值的工况是：（）(a)外部加热；(b)内部加热；(c)内外均不加热。,p184,93,94请概述高压容器常用的三个失效准则：_、_和_。,1弹性失效设计准则为防止筒体内壁发生屈服，以内壁相当应力达到屈服状态时发生弹性失效。将内壁的应力状态限制在弹性范围以内，为弹性失效设计准则。2塑性失效设计准则当筒体内壁开始屈服时除内表面外的其他部分均处于弹性状态，筒体仍可提高承载能力。只有当载荷增大到筒壁的塑性层扩展至外壁，达到整体屈服时才认为达到失效状态，就是塑性失效。筒体整体发生塑性失效时的载荷即为极限载荷。按塑性失效的极限载荷作为高压筒体设计的基准再给予适当的安全系数便可确定筒体的壁厚，这就是塑性失效设计准则。3爆破失效设计准则非理想塑性材料在筒体整体屈服后仍有继续承载的能力。因为随压力增加筒体的屈服变形增大，筒体发生屈服强化。出现塑性大变形时，如果材料强化使承载能力上升的因素与塑性大变形造成壁厚减薄使承载能力下降的因素相抵消，筒体便无法增加承载能力，即将爆破，此时压力为筒体的最大承载压力，称为爆破压力。以容器爆破作为失效状态，爆破压力作为设计基准，考虑安全系数可确定安全使用的压力或筒体设计壁厚，称为爆破失效设计准则。,压力容器设计复习,p186,这是目前世界各国使用得最多的设计准则，中国高压容器设计也习惯采用此准则。,前苏联的设计规范曾采用了这种方法。,弹性失效设计准则,塑性失效设计准则,爆破失效设计准则,94,p136,压力容器设计复习,b,95高压容器由于操作压力高，因此为了增加泄漏阻力，平垫密封的垫片应选用()(a)宽面；(b)窄面；(c)螺栓园内外都有的全平面,95,压力容器设计复习,96请简述自增强的基本原理。,p209,96,压力容器设计复习,97容器的超压爆破过程可分为几个阶段？,97,98容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。,压力容器设计复习,由压力载荷引起的应力,p224,由机械载荷引起的应力,由不连续效应引起的应力,98,p224,98容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。,压力容器设计复习,由压力载荷引起的应力_,由机械载荷引起的应力,由不连续效应引起的应力,由温差产生的热应力,由应力集中引起的集中应力,99,99由不连续效应引起的不连续应力有三种情况：(1)_；(2)_；(3)_。,压力容器设计复习,几何不连续,p224,载荷不连续,材质不连续,100,压力容器设计复习,一次应力,100应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_；(2)_；(3)_。,p226,二次应力,峰值应力,101,101一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_：(3)_,压力容器设计复习,一次总体薄膜应力pm,p226,102,p226,101一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_：(3)_,压力容器设计复习,一次总体薄膜应力pm,一次弯曲应力pb,103,p226,101一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_：(3)_,压力容器设计复习,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,104,102二次应力的特点是具有_性。,压力容器设计复习,自限性,105,压力容器设计复习,103峰值应力的特点是_具有高度的_性。,叠加到一次加二次应力之上的应力增量,局部性,p227,106,压力容器设计复习,104峰值应力是不是最大应力？,p229,107,p229,(1)部位a属远离结构不连续的区域，受内压及径向温差载荷。由内压产生的应