壓力容器培訓(xùn)

1、Juniper Networks, Inc. Copyright 2002GB150 鋼制壓力容器 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 20021、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.1 GB

2、150適用范圍壓力：適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa， 不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa溫度：鋼材允許使用溫度Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.2 GB150管轄范圍容器殼體及與其連為整體的受壓零部件 1）容器與外部管道連接 焊縫連接第一道環(huán)向焊縫端面 法蘭連接第一個(gè)法蘭密封面 螺紋連接第一個(gè)螺紋接頭端面 專用連接件第一個(gè)密封面2）接管、人孔、手孔等的封頭、平蓋及緊固件3）非受壓元件與受壓元件焊接接頭（如支座、墊板、吊耳等）4）連接在容器上的超壓泄放裝置 Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.3 容器

3、的失效形式 壓力容器在載荷作用下喪失正常工作能力稱之為失效。壓力容器設(shè)計(jì)說(shuō)到底是壁厚的計(jì)算，壁厚確定主要是對(duì)材料失效模式的判別: 彈性失效 殼體應(yīng)力限制在彈性范圍內(nèi)，按彈性強(qiáng)度理論，殼體承載在彈性狀態(tài)。 塑性失效 殼體應(yīng)力限制在塑性范圍內(nèi)，按塑性強(qiáng)度理論，殼體承載在塑性狀態(tài)。 爆破失效 殼體爆破是承載能力最大極限，表示材料承載能力的極限。 壓力容器失效表現(xiàn)為強(qiáng)度（斷裂、泄漏）、剛度（泄漏、變形）和穩(wěn)定性（失穩(wěn)）。Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 1.4.1 壓力（6個(gè)壓力） Pw 正常工況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力 Pd 與相應(yīng)設(shè)計(jì)

4、溫度相對(duì)應(yīng)作為設(shè)計(jì)條件的容器頂部的最高壓力 PdPW Pc 在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，確定元件厚度壓力（包括靜液柱） Pt 壓力試驗(yàn)時(shí)容器頂部壓力 Pwmax 設(shè)計(jì)溫度下，容器頂部所能承受最高壓力， 由受壓元件有效厚度計(jì)算得到。 Pz 安全泄放裝置動(dòng)作壓力 PwPz (1.05-1.1)Pw Pd Pz Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 1.4.2 溫度Tw 在正常工況下元件的金屬溫度，實(shí)際工程中，往往以介質(zhì)的溫度表示工作溫度。Tt 壓力試驗(yàn)時(shí)元件的金屬溫度，工程中也往往以試驗(yàn)介質(zhì)溫度來(lái)表示試驗(yàn)溫度。Td 在正常工況下，元件的金屬截面的平均溫度

5、，由于金屬壁面溫度計(jì)算很麻煩，一般取介質(zhì)溫度加或減10-20得到。Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 1.4.3 壁厚（6個(gè)厚度） c 計(jì)算厚度，由計(jì)算公式得到保證容器強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定的厚度d 設(shè)計(jì)厚度，d =c +C2（腐蝕裕量）n 名義厚度，n =d +C1（鋼材負(fù)偏差）+（圓整量）e 有效厚度，e=n-C1-C2=c+min 設(shè)計(jì)要求的成形后最小厚度，minn-C1 （GB150 3.5.6殼體加工成形后最小厚度是為了滿足安裝、運(yùn)輸中剛度而定；而min是保證正常工況下強(qiáng)度、剛度、壽命要求而定。）坯 坯料厚度坯=d +C1+C3（其中

6、：C3 制造減簿量，主要考慮材料（黑色，有色）、工藝（模壓，旋壓；冷壓，熱壓），所以C3值一般由制造廠定。）Juniper Networks, Inc. Copyright 2002各厚度之間的相互關(guān)系各厚度之間的相互關(guān)系Juniper Networks, Inc. Copyright 20021.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 1.4.4 許用應(yīng)力許用應(yīng)力是材料力學(xué)性能與相應(yīng)安全系數(shù)之比值： b/nb s/ns D/nD n/nn 當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于20取20的許用應(yīng)力。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5

7、、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 20022.1園筒和球殼 園筒和球殼壁厚是根據(jù)彈性力學(xué)最大主應(yīng)力理論中徑公式導(dǎo)出： tciiciHPDDPD442 ticDP41 ticicDPllDP22 ticDP22 中徑（Di+）替代Di cticPDP41 cticPDP22 5 . 1,4 . 0KPc相當(dāng)于適用范圍Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 是以 薄壁容器內(nèi)徑公式導(dǎo)出，認(rèn)為應(yīng)力是均勻分布。隨壁厚增加K值增大，應(yīng)力分布不均勻程度加大，當(dāng)K=1.5時(shí)，由薄

8、壁公式計(jì)算應(yīng)力比拉美公式計(jì)算應(yīng)力要低23%，誤差較大；當(dāng)采用（Di+）替代Di內(nèi)徑后，則其應(yīng)力僅相差3.8%，這樣擴(kuò)大了公式應(yīng)用范圍（K1.5），誤差在工程允許范圍內(nèi)。,H2 . 10iDDK園筒受力圖Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 園筒環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力2倍，最大主應(yīng)力為環(huán)向應(yīng)力，所以公式中焊接接頭系數(shù)為縱向焊縫接頭系數(shù)。 cticPDP4 而球殼環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力是相等。按中徑公式可推導(dǎo)出，球殼壁厚適用范圍Pc0.6t，相當(dāng)于K1.353公式中焊接接頭系數(shù)為所有拼接焊縫接頭系數(shù)。Juniper Networks, Inc. Copyright 2

9、0022.2 封頭 2.2.1 橢圓封頭 1）應(yīng)力分布 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭（a/b=2）應(yīng)力分布： par2parpapaJuniper Networks, Inc. Copyright 2002 徑向應(yīng)力r為拉伸應(yīng)力，封頭中心最大，沿徑線向封頭底邊逐漸減小。 周向應(yīng)力封頭中心拉伸應(yīng)力，并沿徑線向封頭底邊逐漸減小，由拉伸應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，至底邊壓應(yīng)力最大。且a/b越大，底部壓應(yīng)力愈大。出于上述考慮，GB150規(guī)定a/b2.6。 所以在內(nèi)壓作用下，封頭短軸要伸長(zhǎng)，長(zhǎng)軸要縮短稱之為趨園現(xiàn)象，在曲面與直邊相連部分，封頭底邊徑向收縮，園筒徑向脹大，在邊界力作用下產(chǎn)生附加彎距（彎曲應(yīng)力），封頭上最大應(yīng)力為薄膜

10、應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002Juniper Networks, Inc. Copyright 20022.2.1 計(jì)算公式 cticPDKP5 . 02可近似理解為，橢圓封頭壁厚是園筒壁厚可近似理解為，橢圓封頭壁厚是園筒壁厚的的K K倍。倍。（園筒周向應(yīng)力）封頭上最大總應(yīng)力）(maxK其中： 表示為封頭形狀系數(shù)，a/ba/b越大，越扁平，長(zhǎng)軸收縮多，變形越大，應(yīng)力也越大，越扁平，長(zhǎng)軸收縮多，變形越大，應(yīng)力也大。大。K K與與Di/2hiDi/2hi關(guān)系查表關(guān)系查表 7.17.1Juniper Networks, Inc. Co

11、pyright 20023）穩(wěn)定性 在內(nèi)壓作用下，長(zhǎng)軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，存在周向失穩(wěn)可能，標(biāo)準(zhǔn)控制最小厚度來(lái)保證。（GB150 表7-1 下部說(shuō)明） 在外壓作用下，短軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，球面部分存在失穩(wěn)可能，用圖表法進(jìn)行校核計(jì)算。Juniper Networks, Inc. Copyright 20022.2 封頭 2.2.2 碟形封頭1）應(yīng)力分布碟形封頭由球面、環(huán)殼和園筒組成，應(yīng)力分布與橢圓封頭相似。徑向應(yīng)力 r為拉伸應(yīng)力，在球面部分均勻分布，至環(huán)殼應(yīng)力逐漸減小，到底邊應(yīng)力降至一半。周向應(yīng)力 在球面部分為均勻分布拉伸應(yīng)力，環(huán)殼上為壓縮應(yīng)力，在連接點(diǎn)到底邊逐漸減小，而在球面與環(huán)殼連接處最大。r

12、002rRi20rhJuniper Networks, Inc. Copyright 2002 碟形封頭與橢圓封頭形狀相似，不同點(diǎn)是應(yīng)力與變形都是不連續(xù)的，而且有兩個(gè)拐點(diǎn)（球面與環(huán)殼、環(huán)殼與園筒）在兩個(gè)邊界上產(chǎn)生附加力矩（彎曲應(yīng)力） 在內(nèi)壓作用下，球面外凸，環(huán)殼內(nèi)縮，園筒外脹。當(dāng)r/R越小，球面與環(huán)殼處產(chǎn)生應(yīng)力最大；r/R1趨于球殼，彎距0；所以蝶形封頭最大應(yīng)力在球面與環(huán)殼過(guò)度區(qū)。 Juniper Networks, Inc. Copyright 20022）碟形封頭的計(jì)算公式 Ri/r越大，變形越大，應(yīng)力也大，所以M隨R/r增大而增大， M與Ri/r查表7-3 cticPRMP5 . 02可

13、近似理解為，蝶形封頭壁厚是球殼壁厚的M倍。其中：其中： 形狀系數(shù)，形狀系數(shù)，球殼最大應(yīng)力最大總應(yīng)力M3）穩(wěn)定性 在內(nèi)壓作用下，長(zhǎng)軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，存在周向失穩(wěn)可能，標(biāo)在內(nèi)壓作用下，長(zhǎng)軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，存在周向失穩(wěn)可能，標(biāo)準(zhǔn)控制最小厚度來(lái)保證。（準(zhǔn)控制最小厚度來(lái)保證。（GB150 GB150 表表7-1 7-1 下部說(shuō)明）下部說(shuō)明） 在外壓作用下，短軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，球面部分存在失穩(wěn)可能在外壓作用下，短軸縮短，產(chǎn)生壓應(yīng)力，球面部分存在失穩(wěn)可能，用圖表法進(jìn)行校核計(jì)算。，用圖表法進(jìn)行校核計(jì)算。Juniper Networks, Inc. Copyright 20022.2 封頭 2.2.3 錐

14、形封頭1）定義 錐形封頭半頂角60，以大端直徑為當(dāng)量園筒直徑(Di/cos)方法計(jì)算（即按當(dāng)量園筒一次薄膜應(yīng)力計(jì)算）。 同一直徑處周向應(yīng)力等于軸向應(yīng)力2倍；不同直徑處，應(yīng)力是不同的。 半頂角60，按園平板計(jì)算，此時(shí)應(yīng)力以彎曲應(yīng)力為主，與薄膜理論不適應(yīng)的。 大端30采用無(wú)折邊結(jié)構(gòu)； 30帶折邊 小端45采用無(wú)折邊結(jié)構(gòu)； 45帶折邊 Juniper Networks, Inc. Copyright 20022）應(yīng)力分析大端 軸向力T2分解成沿母線方向N2和垂直與軸線方向P2。 N2 軸向拉伸應(yīng)力 P2 大端徑向收縮，產(chǎn)生徑向彎曲應(yīng)力，并使周向應(yīng)力與壓力作用產(chǎn)生周向應(yīng)力，方向相反而相對(duì)減小，所以大端

15、以一次軸向拉伸應(yīng)力+二次軸向彎曲應(yīng)力為強(qiáng)度控制條件 3Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1 . 12）應(yīng)力分析小端 軸向力T1分解成母線方向N1和垂直于軸線方向P1. N1 軸向拉伸應(yīng)力 P1 小端徑向張大，產(chǎn)生周向應(yīng)力。此周向應(yīng)力與壓力作用產(chǎn)生周向應(yīng)力方向一致，相互疊加，所以小端以一次周向應(yīng)力+由邊界力引起周向應(yīng)力為強(qiáng)度條件控制值Juniper Networks, Inc. Copyright 20023）計(jì)算公式 錐殼厚度由于受邊界條件影響，是否需要在大、小端增設(shè)加強(qiáng)段，由GB150 圖7-11、7-13判斷，交點(diǎn)在左邊表示二次應(yīng)力影響不大，不起控

16、制作用，按上式計(jì)算即可；當(dāng)交點(diǎn)在右邊時(shí)，需增設(shè)加強(qiáng)段。大端厚度： 小端厚度： cos12ctcccPDP cticrPDQP2 ctiscrPDQP2Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 Q應(yīng)力增值系數(shù)，體現(xiàn)邊界應(yīng)力作用應(yīng)力增值系數(shù)，體現(xiàn)邊界應(yīng)力作用 通常情況下，錐殼為一個(gè)厚度。則應(yīng)取上通常情況下，錐殼為一個(gè)厚度。則應(yīng)取上述三個(gè)厚度中最大值。述三個(gè)厚度中最大值。Juniper Networks, Inc. Copyright 20022.2 封頭 2.2.4平蓋 平蓋厚度是基于園平板在均布載荷作用下一次彎曲應(yīng)力來(lái)計(jì)算：K為結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，分固支（焊接）和簡(jiǎn)支

17、（螺栓）查表7-7。 tcckPD 08. 4maxmax固支簡(jiǎn)支ff65. 1maxrmaxr固支簡(jiǎn)支Juniper Networks, Inc. Copyright 2002比較兩種邊界條件下得最大撓度與最大應(yīng)力，可知：撓度反映板的剛度；應(yīng)力則反映強(qiáng)度。 所以周邊固支平蓋的最大撓度和最大彎曲應(yīng)力比周邊簡(jiǎn)支要小，從強(qiáng)度和剛度要求，周邊固支比周邊簡(jiǎn)支的為好。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Network

18、s, Inc. Copyright 20023.1 失穩(wěn)外壓元件承受的壓應(yīng)力，其破壞形式主要是失穩(wěn)，失穩(wěn)可分為周向失穩(wěn)和軸向失穩(wěn)。周向失穩(wěn) 斷面由園形變成波形 軸向失穩(wěn) 軸線由直線變成波形線 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 3.2 3.2 外壓容器的設(shè)計(jì)外壓容器的設(shè)計(jì)外壓容器園筒和球殼的設(shè)計(jì)主要是穩(wěn)定性計(jì)算。外壓容器園筒和球殼的設(shè)計(jì)主要是穩(wěn)定性計(jì)算。外壓容器園筒壁厚的計(jì)算，主要是為了防止在外壓作用下殼體的失穩(wěn)。外壓容器園筒壁厚的計(jì)算，主要是為了防止在外壓作用下殼體的失穩(wěn)。為了防止失穩(wěn)，應(yīng)使殼體防止失穩(wěn)的許用壓力為了防止失穩(wěn)，應(yīng)使殼體防止失穩(wěn)的許用壓力

19、 PP大于或等于計(jì)算壓力大于或等于計(jì)算壓力Pc.Pc.園筒穩(wěn)定安全系數(shù)取園筒穩(wěn)定安全系數(shù)取3.03.0，球殼穩(wěn)定安全系數(shù)取，球殼穩(wěn)定安全系數(shù)取14.5214.52。1 1）周向失穩(wěn)計(jì)算）周向失穩(wěn)計(jì)算外壓容器殼體壁厚計(jì)算一般采用圖算法，根據(jù)殼體直徑（或半徑），計(jì)外壓容器殼體壁厚計(jì)算一般采用圖算法，根據(jù)殼體直徑（或半徑），計(jì)算長(zhǎng)度，假設(shè)壁厚算長(zhǎng)度，假設(shè)壁厚( (e)e)和所用材料牌號(hào)，利用圖表查取系數(shù)，然后代入和所用材料牌號(hào)，利用圖表查取系數(shù)，然后代入公式得到許用外壓力公式得到許用外壓力 PP，使使 PPcPPc ；否則重新計(jì)算直至合格為止。；否則重新計(jì)算直至合格為止。2 2）軸向失穩(wěn)計(jì)算）軸向失

20、穩(wěn)計(jì)算由園筒或管子的半徑，壁厚由園筒或管子的半徑，壁厚ee和所用材料牌號(hào)，用圖表查取系數(shù)，代入和所用材料牌號(hào)，用圖表查取系數(shù)，代入公式得公式得B B值，使計(jì)算壓力值，使計(jì)算壓力PcPc小于或等于許用軸向壓縮應(yīng)力。許用軸向壓縮小于或等于許用軸向壓縮應(yīng)力。許用軸向壓縮應(yīng)力取設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力應(yīng)力取設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力 和和B B值的較小值。值的較小值。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 3.3 防止外壓園筒失穩(wěn)措施防止外壓園筒失穩(wěn)措施主要有：1）增加園筒壁厚；2）縮短園筒的計(jì)算長(zhǎng)度；3）設(shè)置加強(qiáng)圈。 加強(qiáng)圈設(shè)置應(yīng)整圈圍繞在園筒上，并要求有足夠截面積和組

21、合慣性距。加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器內(nèi)部或外部。加強(qiáng)圈和園筒之間連接可采用連續(xù)焊或間斷焊。間斷焊外部不少于園筒周長(zhǎng)的1/2，內(nèi)部不少于1/3。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.1 適用范圍 在筒體、封頭上開(kāi)圓孔，橢圓孔或長(zhǎng)圓孔。非園孔的a/b2。筒體 Di1500或凸形封頭 d1/2Di(且筒體d520mm)筒體 Di1500或錐形封頭 d1/3Di(

22、且筒體d1000mm)開(kāi)孔不僅削弱容器強(qiáng)度，也造成局部應(yīng)力集中，是開(kāi)孔不僅削弱容器強(qiáng)度，也造成局部應(yīng)力集中，是造成容器破壞重要因素，所以開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)是壓力容器造成容器破壞重要因素，所以開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)是壓力容器設(shè)計(jì)重要組成部分。設(shè)計(jì)重要組成部分。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.2 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)形式與作用 1）型式 兩種開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)型式整體補(bǔ)強(qiáng)和局部補(bǔ)強(qiáng)（補(bǔ)強(qiáng)圈） 整體補(bǔ)強(qiáng) 增加殼體厚度（經(jīng)濟(jì)性差） 厚壁管（推薦） 整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體焊接（嵌入式接管） GB150 P222 圖J5 a），b）局部補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)圈（推薦） 2）作用內(nèi)壓容器對(duì)開(kāi)孔截面拉伸強(qiáng)度補(bǔ)償。外壓容器

23、對(duì)開(kāi)孔截面壓縮穩(wěn)定性補(bǔ)償，防止失穩(wěn)。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.3 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的規(guī)定 1）不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑 應(yīng)滿足GB150 P75 8.3規(guī)定 2）采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)要求 b540MPa ; 1.5n; n38mm3）整體補(bǔ)強(qiáng)要求 下列情況之一，應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)（增加殼體厚度或采用補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體相焊）。HG20583 鋼制化工容器結(jié)構(gòu)規(guī)定。b540MPa 1.5n n38mmPd4.0MPa Td350 介質(zhì)為極度，高度危害介質(zhì) Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.4 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方法 1）等面積補(bǔ)

24、強(qiáng)法（d1/2Di） 原則：有效補(bǔ)強(qiáng)面積大于或等于開(kāi)孔失去面積 式中為開(kāi)孔處計(jì)算厚度， 注意：對(duì)橢圓封頭和碟形封頭中心部位和邊緣部位是不同的。retfdA12rtefdA125 . 0Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.4 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方法 2）壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法（0.8Did0.5Di） 原則：有效承壓面積上作用力許用應(yīng)力 當(dāng)殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈材料不同時(shí)，上述可表達(dá)為： 0、1、2分別為殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈材料的許用應(yīng)力，Mpa A0、A1、A2分別為有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)殼體、接管和補(bǔ)強(qiáng)圈橫截面積，mm2 P 設(shè)計(jì)壓力，Mpa； AP為補(bǔ)強(qiáng)有效范圍內(nèi)壓力作用面積，

25、mm2 詳見(jiàn) HG 20581 鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定PPAApApAp22110022221PAApJuniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 5.1 法蘭分類 1）按墊片 窄面法蘭 墊片在螺栓孔內(nèi)側(cè)（一般采用窄面法蘭）寬面法蘭 墊片在螺栓孔兩側(cè) 2）按整體性程度 松式法蘭 法蘭與筒體未連成整體，如活套法蘭、螺紋法蘭整體法蘭 法蘭環(huán)、錐頸與筒體連成整體，

26、如長(zhǎng)頸法蘭任意式法蘭 如平焊法蘭（JB4700中，甲、乙型平焊法蘭） 3）按密封面型式 突面法蘭 由一對(duì)平面組成凹凸面法蘭 由一對(duì)相配合的凹面和凸面組成榫槽法蘭 由一對(duì)相配合的榫面和槽面組成環(huán)面法蘭 由一對(duì)相配合的環(huán)面組成 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 按密封面形式 法蘭示意圖 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 5.2 墊片 1）墊片種類 非金屬墊片 橡膠板、橡膠石棉板、聚四氟乙烯、膨脹石墨等金屬墊片 純鋁、紫銅、軟鋼、不銹鋼等，用于壓力、溫度較高場(chǎng)合金屬包墊片 柔性石墨、石棉板為芯材，外包銅、鋁、不銹鋼、

27、鍍鋅鐵皮-常用于中、低壓和較高溫度場(chǎng)合。纏繞墊片 由金屬薄帶（0Cr13、0Cr18Ni9、08F）和填充帶（石墨、柔性石墨、聚四氟乙烯）相間纏繞而成-適用較高壓力和溫度范圍。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 5.2 墊片 2）墊片壓緊力 預(yù)緊狀態(tài)下最小壓緊力 操作工況下最小壓緊力式中，m墊片系數(shù)，墊片操作時(shí)，為保持密封需要施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力與內(nèi)壓力比值，即 byGaDFcpbmp2GDFcpbpmGDFJuniper Networks, Inc. Copyright 20022是系數(shù)，m是墊片材料的一個(gè)特性， y墊片比壓力，墊

28、片在預(yù)緊時(shí)，為了消除法蘭密封面與墊片接觸面間的縫隙，需施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力。 墊片合理設(shè)計(jì)，應(yīng)使墊片在預(yù)緊和操作狀態(tài)下所需壓緊力盡可能小。Juniper Networks, Inc. Copyright 20025、法蘭 5.3 法蘭設(shè)計(jì) 1）法蘭密封要求 法蘭是通過(guò)緊固螺栓（螺柱）壓緊墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，所以法蘭設(shè)計(jì)要防止泄漏，既要保證強(qiáng)度，也要有足夠剛性，以保持良好密封性。 影響法蘭密封因素：a）操作條件，P、T、介質(zhì)b）螺栓的預(yù)緊力c）墊片的性能，應(yīng)考慮墊片材料對(duì)溫度及其介質(zhì)相容性。d）法蘭密封面形式e）法蘭剛度 Juniper Networks, Inc. Copyri

29、ght 2002 5.3 法蘭設(shè)計(jì) 2）螺栓 螺栓載荷 預(yù)緊狀態(tài)： 操作狀態(tài)：螺栓面積 預(yù)緊時(shí) 操作時(shí) byDFGacGcGpbmpDpDFF242 bGbaabyDFA tbcGcGtbppbmpDpDFFA242Juniper Networks, Inc. Copyright 2002取兩者大值作為確定螺栓截面積依據(jù)。 在螺栓面積A已定情況下，選用小直徑螺栓，個(gè)數(shù)多；選用大直徑螺栓，個(gè)數(shù)少，為保證扳手在周向和徑向間距要求，應(yīng)選取合適螺栓直徑，使螺栓中心圓直徑最小。螺栓中心圓直徑增大，使螺栓預(yù)緊力增大，承受彎距增大，不利于密封。Juniper Networks, Inc. Copyright

30、 2002 5.3 法蘭設(shè)計(jì) 3）法蘭 法蘭強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論有多種，我國(guó)法蘭設(shè)計(jì)規(guī)范的依據(jù)是彈性分析理論，即控制法蘭中應(yīng)力在彈性范圍內(nèi)，以保證法蘭的密封要求。（Waters 法） 工程上法蘭設(shè)計(jì)主要是對(duì)法蘭軸向應(yīng)力H，徑向應(yīng)力r和周向應(yīng)力和組合應(yīng)力的校核。 即 ， tr、 5 . 1H 2tH 2rHJuniper Networks, Inc. Copyright 2002 5.3 法蘭設(shè)計(jì) 4）法蘭設(shè)計(jì)的合理性 a）選擇墊片時(shí)，盡可能選擇所需壓緊力小的墊片，即m、y小的墊片。 b）盡可能縮小螺栓中心圓直徑，減小法蘭力矩的力臂，有利密封； c）合理設(shè)計(jì)法蘭錐頸（1）和法蘭環(huán)（f），既保證強(qiáng)度，又

31、有足夠剛度，即調(diào)整1、 f使法蘭的各計(jì)算應(yīng)力盡可能接近相應(yīng)許用應(yīng) 力，趨滿應(yīng)力狀態(tài)。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20的鋼制壓力容器（室外安裝無(wú)保溫的容器，最低設(shè)計(jì)溫度應(yīng)考慮地區(qū)環(huán)境溫度影響） 各國(guó)對(duì)低溫壓力容器劃分溫度界限： 受環(huán)境溫度影響，殼體的金屬溫度低于或等于-20時(shí)，也應(yīng)遵循低溫壓力容器規(guī)定。 美國(guó)美國(guó)日本、德國(guó)

32、日本、德國(guó)法國(guó)法國(guó)英國(guó)英國(guó)-30-10-2020mm鋼板逐張超探 對(duì)不同使用溫度，進(jìn)行低溫沖擊2）對(duì)焊接和無(wú)損探傷要求 全焊透結(jié)構(gòu) 無(wú)損探傷比例為50和100 100RT或UT檢測(cè)的容器，其對(duì)接接頭、T形接頭、角焊接縫需進(jìn)行100MT或PT檢測(cè)。 焊縫表面不得有咬邊Juniper Networks, Inc. Copyright 20023）焊后熱處理 鋼板厚度16mm的碳素鋼和低合金鋼制容器或受壓元件，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、總論 2、受壓元件 3、外壓元件（園筒和球殼） 4、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 5、法蘭 6、低溫壓力容器（附

33、錄C） 7、超壓泄放裝置（附錄B） Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 壓力容器在運(yùn)行中由于外界因素影響和工藝過(guò)程失控，造成超壓或超溫，容器有可能發(fā)生破裂或爆炸等安全事故，超壓泄放裝置就是在容器一旦超壓時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放，避免事故發(fā)生。7.1 對(duì)泄壓裝置要求 1）動(dòng)作壓力能在設(shè)定壓力及允許誤差范圍內(nèi)2）泄放能力大于或等于容器安全泄放量3）有可靠密封，能保證容器正常工作 4）在有效使用期限內(nèi)能可靠工作超壓泄放裝置有安全閥、爆破片、及安全閥和爆破片組合。超壓泄放裝置有安全閥、爆破片、及安全閥和爆破片組合。Juniper Networks, Inc. Copyrig

34、ht 2002 7.2 采用爆破片條件符合下列條件之一，必須采用爆片 1）壓力快速增長(zhǎng) 2）對(duì)密封要求高 3）介質(zhì)粘稠、有腐蝕性或?qū)﹂y門(mén)有磨損的介質(zhì) 4）其他安全閥不能適用的場(chǎng)合 7.3 安全閥、爆破片動(dòng)作壓力和容器設(shè)計(jì)壓力關(guān)系 安全閥動(dòng)作壓力 爆破片爆破壓力 wZPP)10. 105. 1 (zdPP 上限）(maxbbPPmaxbbPP 下限）(minbbPPJuniper Networks, Inc. Copyright 2002 當(dāng)采用安全閥與爆破片組合裝置時(shí)，其中一個(gè)泄放裝置的動(dòng)作壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力，另一個(gè)泄放裝置的動(dòng)作壓力可提高，但不得超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的4% 。 （安全閥動(dòng)作壓力不大

35、于設(shè)計(jì)壓力；爆破片的動(dòng)作壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的4）。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 7.4 泄放裝置的設(shè)計(jì) 泄放裝置設(shè)計(jì)主要是泄放能力（安全泄放量）計(jì)算和排放面積確定。7.5 泄放裝置的使用1）氣體泄放裝置應(yīng)在容器頂部或氣體管道上; 液體泄放裝置應(yīng)在正常液位下方。安全閥應(yīng)處在垂直位置； 2）容器與泄放裝置之間一般不能設(shè)置截止閥；3）泄放裝置應(yīng)有足夠泄放能力和強(qiáng)度；4）安全閥應(yīng)定期檢驗(yàn)（一般每年檢驗(yàn)一次）； 爆破片應(yīng)定期更換（一般23年更換一次）。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002GB151 管殼式換熱器Junip

36、er Networks, Inc. Copyright 2002 1、適用范圍 2、換熱器特點(diǎn) 3、設(shè)計(jì)參數(shù) 4、材料 5、設(shè)計(jì) 6、管板與換熱器的連接 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 適用于固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。 換熱器主要由前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部件組成。 1.1 1.1 適用參數(shù)適用參數(shù) D DN N2600mm2600mm P PN N36MPa36MPa D DN NP PN N1.751.7510104 41.2 1.2 設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度 同GB150Juniper Netw

37、orks, Inc. Copyright 2002 1.3 不適用場(chǎng)合直接受火焰加熱換熱器 核輻射換熱器 疲勞分析換熱器其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的換熱器Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、適用范圍 2、換熱器特點(diǎn) 3、設(shè)計(jì)參數(shù) 4、材料 5、設(shè)計(jì) 6、管板與換熱器的連接 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 2.1 固定管板式 兩塊管板分別焊于殼體兩端，是一種不可拆結(jié)構(gòu)1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成熟；2）管束（管間）無(wú)法清洗；3）殼程溫度t50，需設(shè)置膨脹節(jié)當(dāng)管、殼程有溫差時(shí)，按溫差計(jì)算出殼體軸向應(yīng)力H，換熱管軸向應(yīng)力t，換熱管

38、與管板之間拉脫力q，當(dāng)有一項(xiàng)不能滿足強(qiáng)度條件時(shí)，就需要設(shè)置膨脹節(jié)。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 2.2 浮頭式: 一塊管板固定，一塊管板同換熱管在殼體內(nèi)殼可自由伸縮，當(dāng)管、殼程有溫差時(shí)，可自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。1）可進(jìn)行管間管內(nèi)清洗；2）一端管板是浮動(dòng)的，無(wú)溫差應(yīng)力，可用于大溫差場(chǎng)合 ；3）一般情況Pmax6.4Mpa，Tmax65時(shí)，不宜用含鎂量大于3%的鋁鎂合金。d) 鈦和鈦合金 設(shè)計(jì)溫度Td300e) 銅、鋁、鈦制換熱器還應(yīng)符合其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.2 管板、法蘭、平蓋

39、 管板、法蘭、平蓋優(yōu)先用鋼鍛件，帶凸肩的管板應(yīng)采用鍛件應(yīng)符合級(jí)規(guī)定。用鋼板時(shí)應(yīng)符合GB150規(guī)定。拼接管板的對(duì)接焊縫應(yīng)100RT或UT檢測(cè)，拼接管板應(yīng)焊后熱處理。設(shè)計(jì)溫度高于或等于300時(shí)，應(yīng)采用對(duì)焊法蘭。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 4.3 換熱管1）碳鋼管、低合金鋼管可選用、級(jí)兩種精度。不銹鋼管，有色金屬管級(jí)精度。2）換熱器允許拼接，但必須作以下檢查。a)、拼接要求要符合GB151規(guī)定。b)、作通球檢查c)、焊縫做RT抽檢d)、做2Pd液壓試驗(yàn)3）不銹鋼焊接鋼管作換熱器管時(shí)，應(yīng)注意不得用于極度危害介質(zhì) Pd6.4Mpa4)當(dāng)換熱管不允許拼接時(shí)，

40、必須在圖樣上注明。Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 1、適用范圍 2、換熱器特點(diǎn) 3、設(shè)計(jì)參數(shù) 4、材料 5、設(shè)計(jì) 6、管板與換熱器的連接 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 5.1 圓筒、管箱 一般要求見(jiàn)GB150；園筒 其最小厚度比容器要厚，以滿足管板、管束安裝要求； 園度要求比容器要高，以滿足穿管和園筒與折流板間隙要求。管箱 要保證分程隔板密封要求，滿足強(qiáng)度，剛度要求； 焊制管箱應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，熱處理后加工密封面。5.2 5.2 法蘭法蘭 見(jiàn)見(jiàn)GB150GB150Juniper Networks, Inc

41、. Copyright 2002 5.3 管板 1） 換熱管布置 正三角形、轉(zhuǎn)角三角形。 正方形、轉(zhuǎn)角正方形。 換熱管間距L1.25d0，換熱管排盡量對(duì)稱。 換熱管中心距要保證管子與管板連接時(shí)，管間小橋應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度，在需要清洗時(shí)還要考慮清洗間距，要求96孔橋?qū)挾炔恍∮谝?guī)定值。 管孔和換熱器的精度是影響管板和管子連接接頭的質(zhì)量。脹接宜選用較高精度等級(jí)換熱管。 Juniper Networks, Inc. Copyright 2002 2）分程 a)、管程管程為提高介質(zhì)流速，達(dá)到強(qiáng)化傳熱目的可分程，程數(shù)有單程或偶數(shù)程，盡量少用奇數(shù)程。因奇數(shù)程兩端管板均要設(shè)分程隔板槽，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泄漏可能性大。分程隔板槽要求形狀簡(jiǎn)單，密封面要短。分程應(yīng)使用每程管數(shù)大致相等，以保持流速不變，相鄰程間溫差t20。b)、殼程 殼程分程密封結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般為單程，用折流板來(lái)達(dá)到提高流速、強(qiáng)化傳熱目的。折流板形式有弓形和園盤(pán)園環(huán)形兩種。弓形折流板為最常用形式，弓形折流板缺口位置有水平缺邊和垂直缺邊之分，缺口弦高為（0.2