内压薄壁圆筒与封头ppt课件

1、 中低压容器回转壳体的设计以薄膜应力实际为根底，确定根本应力；采用弹性失效设计准那么并以第一强度实际建立强度条件；组合壳体设计时，各壳体厚度分别计算，对具有明显弯曲应力或边缘应力的壳体，在设计公式中引入引进应力加强系数或部分添加壁厚。(a)典 型 卧 式 容 器 的 总 件 结 构(b)结 构 的 基 本 部 件 分 解 4.1.1弹性失效设计准那么 弹性失效实际：容器上一处的最大应力到达资料在设计温度下屈服点，容器即失效。 强度条件： 将二向与三向应力形状转换成相当于单向拉伸应力形状的相当应力，建立强度条件 1PD/2S 1mPD/2S 1rPD/2S 一、强度计算公式 按第三强度实际： 思

2、索焊缝系数 再思索腐蚀裕量厚度设计参数按厚度设计参数按GBl50-1998GBl50-1998中规中规定取值。定取值。 设计压力、设计压力、 设计温度、设计温度、 许用应力、许用应力、 焊接接头系数焊接接头系数 厚度附加量等参数的选取。厚度附加量等参数的选取。设计压力设计压力: :相应设计温度下确定壳相应设计温度下确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。其值稍牌上的容器设计压力。其值稍高于最大任务压力。高于最大任务压力。最大任务压力：是指容器顶部在最大任务压力：是指容器顶部在任务过程中能够产生的最高压任务过程中能够产生的最高压力表压。力表压。v运用平安阀时

3、设计压力不小于平安阀开启压运用平安阀时设计压力不小于平安阀开启压力或取最大任务压力力或取最大任务压力1.051.051.101.10倍；倍；v运用爆破膜根据其型式，普通取最大任务压运用爆破膜根据其型式，普通取最大任务压力的力的1.151.151.41.4倍作为设计压力。倍作为设计压力。v容器内盛有液体，假设其静压力不超越最大容器内盛有液体，假设其静压力不超越最大任务压力的任务压力的5 5，那么设计压力可不计入静压，那么设计压力可不计入静压力，否那么，须在设计压力中计入液体静压力。力，否那么，须在设计压力中计入液体静压力。 v此外，某些容器有时还必需思索重力、风力、此外，某些容器有时还必需思索重

4、力、风力、地震力等载荷及温度的影响，这些载荷不直接地震力等载荷及温度的影响，这些载荷不直接折算为设计压力，必需分别计算。折算为设计压力，必需分别计算。选择资料和许用应力确实定直接选择资料和许用应力确实定直接有关。有关。 设计温度指容器正常任务中，在设计温度指容器正常任务中，在相应的设计条件下，金属器壁相应的设计条件下，金属器壁能够到达的最高或最低温度。能够到达的最高或最低温度。器壁温度经过换热计算。器壁温度经过换热计算。不被加热或冷却，筒内介质最高或不被加热或冷却，筒内介质最高或最低温度。最低温度。用蒸汽、热水或其它载热体加热或用蒸汽、热水或其它载热体加热或冷却，载体最高温度或最低温度。冷却，

5、载体最高温度或最低温度。不同部位呈现不同温度分别计算不同部位呈现不同温度分别计算 n0许用应力是以资料的各项强度数据许用应力是以资料的各项强度数据为根据，合理选择平安系数为根据，合理选择平安系数n得出的。得出的。抗拉强度、屈服强度，蠕变强度、抗拉强度、屈服强度，蠕变强度、疲劳强度。取其中最低值。疲劳强度。取其中最低值。当设计温度低于当设计温度低于0时，取时，取20时时的许用应力。的许用应力。 焊接减弱而降低设计许用应力的系数。焊接减弱而降低设计许用应力的系数。 根据接头型式及无损检测长度比例确定。根据接头型式及无损检测长度比例确定。焊接接头方式焊接接头方式无损检测的长度比例无损检测的长度比例1

6、00%100%部分部分双面焊对接接头或相当双面焊对接接头或相当于双面焊的对接接头于双面焊的对接接头1.01.00.850.85单面焊对接接头或相当单面焊对接接头或相当于单面焊的对接接头于单面焊的对接接头0.90.90.80.8符合符合?压力容器平安技术检察规程压力容器平安技术检察规程?才允许作部分无损探伤。才允许作部分无损探伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的抽验长度不应小于每条焊缝长度的20。满足强度要求的计算厚度之外，额外添加的厚满足强度要求的计算厚度之外，额外添加的厚度量，包括由钢板负偏向或钢管负偏向度量，包括由钢板负偏向或钢管负偏向 Cl、腐蚀裕量、腐蚀裕量 C2，即，即 C Cl十十

7、C2厚度厚度22.22.52.83.03.23.53.84 4.55.5 负偏向负偏向 0.13 0.14 0.150.160.18 0.2 0.2 厚度厚度6782526303234 36404250 5260 负偏向负偏向0.60.8 0.91 1.11.21.3 腐蚀裕量腐蚀裕量C2应根据各种钢材在不同介质中的腐应根据各种钢材在不同介质中的腐蚀速度和容器设计寿命确定。蚀速度和容器设计寿命确定。 塔类、反响器类容器设计寿命普通按塔类、反响器类容器设计寿命普通按20年思索，年思索，换热器壳体、管箱及普通容器按换热器壳体、管箱及普通容器按10年思索。年思索。 腐蚀速度腐蚀速度0.05mma包括

8、大气腐蚀时：包括大气腐蚀时： 碳素钢和低合金钢单面腐蚀碳素钢和低合金钢单面腐蚀C21mm，双面腐，双面腐蚀取蚀取C22mm， 当腐蚀速度当腐蚀速度0.05mma时，单面腐蚀取时，单面腐蚀取C22mm，双面腐蚀取，双面腐蚀取C24mm。 不锈钢取不锈钢取C20。 氢脆、碱脆、应力腐蚀及晶间腐蚀等，添氢脆、碱脆、应力腐蚀及晶间腐蚀等，添加腐蚀裕量不是有效方法，而应根据情况加腐蚀裕量不是有效方法，而应根据情况采用有效防腐措施。采用有效防腐措施。 工艺减薄量，可由制造单位根据各自的加工艺减薄量，可由制造单位根据各自的加工工艺和加工才干自行选取，设计者在图工工艺和加工才干自行选取，设计者在图纸上注明的厚

9、度不包括加工减薄量。纸上注明的厚度不包括加工减薄量。 22CppDtid设计压力较低的容器计算厚度很薄。设计压力较低的容器计算厚度很薄。大型容器刚度缺乏，不满足运输、安装。大型容器刚度缺乏，不满足运输、安装。限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度SminSmin：a. a. 碳素钢和低合金钢制容器不小于碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm 3mm b b对高合金钢制容器，不小于对高合金钢制容器，不小于2mm 2mm 1.进展压力实验的缘由：进展压力实验的缘由：制造加工过程不完善，导致不平安，

10、发生过大制造加工过程不完善，导致不平安，发生过大变形或渗漏。变形或渗漏。最常用的压力实验方法是液压实验。最常用的压力实验方法是液压实验。常温水。也可用不会发生危险的其它液体常温水。也可用不会发生危险的其它液体实验时液体的温度应低于其闪点或沸点。实验时液体的温度应低于其闪点或沸点。2.2.不适宜作液压实验，不适宜作液压实验，如装入贵重催化剂要求内部烘干，如装入贵重催化剂要求内部烘干，或容器内衬耐热混凝土不易烘干，或容器内衬耐热混凝土不易烘干，或由于构造缘由不易充溢液体的容或由于构造缘由不易充溢液体的容器以及容积很大的容器等，器以及容积很大的容器等，可用气压实验替代液压实验。可用气压实验替代液压实

11、验。实实验验类类型型实验压力实验压力强度条件强度条件阐明阐明 备注备注液液压压实实验验 (4-15) 4-18)立式容器卧置进立式容器卧置进展水压实验时，展水压实验时，实验压力应取立实验压力应取立置实验压力加液置实验压力加液柱静压力。柱静压力。压力实验时，压力实验时，由于容器接由于容器接受的压力受的压力pT 高于设计压高于设计压力力p，故必，故必要时需进展要时需进展强度效核。强度效核。气气压压实实验验 (4-16 (4-19)pT -实验压力，实验压力， MPa； p -设计压力，设计压力， MPa；s 一实验温度下的资料许用应力，一实验温度下的资料许用应力， MPa； sT 一设计温度下的资

12、料许用应力，一设计温度下的资料许用应力， MPa 液压实验时水温不能过低碳素钢、液压实验时水温不能过低碳素钢、16MnR不低于不低于5，其它低合金钢不低于，其它低合金钢不低于15，外，外壳应坚持枯燥。壳应坚持枯燥。 设备充溢水后，待壁温大致相等时，缓慢升设备充溢水后，待壁温大致相等时，缓慢升压到规定实验压力，稳压压到规定实验压力，稳压30min，然后将压力，然后将压力降低到设计压力，坚持降低到设计压力，坚持30min以检查有无损坏，以检查有无损坏，有无宏观变形，有无走漏及微量浸透。有无宏观变形，有无走漏及微量浸透。 水压实验后及时排水，用紧缩空气及其它惰水压实验后及时排水，用紧缩空气及其它惰性

13、气体，将容器内外表吹干性气体，将容器内外表吹干3.3.气密性实验气密性实验例题例题4-24-2：某化工厂欲设计一台石油气分别工程：某化工厂欲设计一台石油气分别工程中的乙烯精馏塔。工艺要求为塔体内径中的乙烯精馏塔。工艺要求为塔体内径Di=600mmDi=600mm；设计压力设计压力p p2.2MPa2.2MPa；任务温度；任务温度t t-3-3-20-20。试选择塔体资料并确定塔体厚度。试选择塔体资料并确定塔体厚度。解析：由于石油气对钢材腐蚀不大，温度在解析：由于石油气对钢材腐蚀不大，温度在- -2020以上，接受一定的压力，应选用以上，接受一定的压力，应选用16MnR16MnR。 根根据式据式

14、4-124-12式中式中p2.2MPa；Di=600mm；s170MPa j=0.8表表4-9； C2=1.0 mm 得：得： 22CppDtidmmd89. 50 . 12 . 28 . 017026002 . 2 水水压压实实验验时时的的应应力力16MnR16MnR的屈服限的屈服限ss=345MPass=345MPa附录表附录表6 6水压实验时满足强度要求。水压实验时满足强度要求。sT9 . 0封头又称端盖。其分类封头又称端盖。其分类受内压球形封头计算壁厚与球壳一样。受内压球形封头计算壁厚与球壳一样。 球形封头壁厚可较圆筒壳减薄一半。球形封头壁厚可较圆筒壳减薄一半。但为焊接方便以及降低边缘

15、压力，半但为焊接方便以及降低边缘压力，半球形封头常和筒体取一样的厚度。球形封头常和筒体取一样的厚度。 半椭球和高度为半椭球和高度为h的短圆筒通称直的短圆筒通称直边两部分构成，边两部分构成， 直边保证封头制造直边保证封头制造质量和防止边缘应质量和防止边缘应力作用。力作用。计算厚度计算厚度K-K-椭圆形封头外形系数，椭圆形封头外形系数，规范椭圆形封头长规范椭圆形封头长短轴之比值为短轴之比值为2 2，K=1K=1。壁厚计算公式：。壁厚计算公式：22261iihDK 忽略分母上微小差别，大多数椭圆封头壁厚与筒忽略分母上微小差别，大多数椭圆封头壁厚与筒体同，或比筒体稍厚。体同，或比筒体稍厚。 国家规范规

16、定：国家规范规定：K1的椭圆形封头的的椭圆形封头的Se0.15Di，K1的椭圆形封头的的椭圆形封头的Se0.30Di,但确定封头厚但确定封头厚度时，已思索了内压下的弹性失稳问题，可不受度时，已思索了内压下的弹性失稳问题，可不受此限制。此限制。规范椭圆形封头的直边高度由表规范椭圆形封头的直边高度由表4-15确定。确定。封头封头资料资料碳素钢、普低钢、碳素钢、普低钢、复合钢板复合钢板不锈钢、耐酸钢不锈钢、耐酸钢 封头封头壁厚壁厚48 101820 39101820 直边直边高度高度254050254050 当碟形封头的球面内半径Ri=0.9Di，过渡圆弧内半径r=0.17Di时称规范碟形封头。此时

17、M=1.325，壁厚计算式： 封头与筒体可用法兰结合，也可用焊接结合降低凸形封头高度，将降低凸形封头高度，将碟形封头的直边及过圆碟形封头的直边及过圆弧部分去掉，只留下球弧部分去掉，只留下球面部分。也称无折边球面部分。也称无折边球形封头。形封头。主要用作容器中两独立主要用作容器中两独立受压室的中间封头，也受压室的中间封头，也可作端封头可作端封头v广泛用于化工设备如蒸发器、广泛用于化工设备如蒸发器、喷雾枯燥器、结晶器及沉降器等喷雾枯燥器、结晶器及沉降器等的底盖的底盖v便于搜集与卸除设备中的固体物便于搜集与卸除设备中的固体物料。料。v塔设备上、下部分的直径不等，塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形

18、壳体衔接，称为变径段。也常用锥形壳体衔接，称为变径段。适用于锥壳半锥角适用于锥壳半锥角a a3003001 1、锥壳大端、锥壳大端 a. a. 查图查图4-154-15，大端能否须加强，大端能否须加强c. 需加强，以降低联需加强，以降低联接处的部分应力。接处的部分应力。锥壳加强段和圆筒锥壳加强段和圆筒加强段厚度一样加强段厚度一样 Q为锥壳与圆筒联为锥壳与圆筒联接处的应力增值系接处的应力增值系数，查图数，查图4-18 pQpDtir2cos5.021riDLriDL5 . 02 cos12ppDtis pQpDtisr2cos1risDL Q为锥壳为锥壳与圆筒与圆筒联接处联接处的应力的应力增值系

19、增值系数，查数，查图图4-18risDL图图418 锥体小端与圆筒体衔接处的锥体小端与圆筒体衔接处的Q值图值图 锥壳厚度锥壳厚度 4-27 4-28 4-29 4-30 一致厚度一致厚度 cosppDti12 cos12ppDtis pQpDtir2 pQpDtisr21、锥壳大端 a. 过渡段的计算壁厚 pKpDti5 . 02 pfpDti5 . 02 2、锥壳小端、锥壳小端a. a. 半锥角半锥角a a450 450 ，小端无折边计算同小端无折边计算同前前b. b. 小端有折边，过渡小端有折边，过渡段厚度按段厚度按4-294-29确定，确定，QQ值查图值查图4-4-1919。c. c.

20、半锥角半锥角a450 a450 ，小，小端过渡段厚度仍按端过渡段厚度仍按4-14-1确定，确定，QQ值值查图查图4-184-18。cos1risDLrisDL锥形封头的小端与锥形封头的小端与接口管相连，普通接口管相连，普通不加过渡弧，但接不加过渡弧，但接口管应增厚，厚度口管应增厚，厚度取锥体厚度，加厚取锥体厚度，加厚的长度：的长度： isD.l50v化工设备常用的一种封头。化工设备常用的一种封头。v圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，v一样一样R RS S和受载下，薄板应力比薄壳和受载下，薄板应力比薄壳大得多，即平板封头比凸形封头厚得多。大得多，即平板封头比凸形封头厚得多。v平板封头构造简单，制造方便，在压力不高，平板封头构造简