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優(yōu)異精品課件文檔資料1/34壓力容器設(shè)計人培訓(xùn)考評桑如苞10月28日

講座2/34壓力容器設(shè)計人考評關(guān)鍵點一.材料.二.焊接給壓力容器帶來不良影響.三.檢驗要求.四.耐蝕要求.五.制造要求.六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍.七.橢圓封頭計算.八.臥式容器.九.臥式固定換熱器.十.外壓容器.3/34壓力容器設(shè)計人考評關(guān)鍵點十一.管箱平蓋計算方法.十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法.十三.三種主要殼體厚度計算時所針正確應(yīng)力特征.十四.三種主要殼體厚度計算公式中所針正確焊縫.十五.“監(jiān)規(guī)”中相關(guān)要求（可查規(guī)程作答）.十六.等面積補(bǔ)強(qiáng)法中有效補(bǔ)強(qiáng)范圍依據(jù)，計算厚度確實定，及各種殼體上不一樣方向接管時開孔計算直徑確實定.4/34

一.

材料1．化學(xué)成份要求：壓力容器用鋼材：

①磷含量（熔煉分析）≯0.030%

②硫含量≯0.020%

，③焊接壓力容器碳鋼、低合金鋼含碳量≯0.25%(限制這些含量作用)

④奧氏體不銹鋼長久在＞525℃

時工作，鋼中含碳量≮0.04%

5/34

一.

材料2．使用熱處理狀態(tài)要求：

須正火狀態(tài)使用鋼板厚度界限（GB1504.2.5）3．逐張檢測要求：

見“監(jiān)規(guī)，P11,GB150P104．鍛件級別要求：

見GB150P11,4.4.2

以上要求中，應(yīng)尤其注意：大于、小于及等于要求。

6/34二.焊接給壓力容器帶來不良影響1．造成缺點，如氣孔、夾渣等，直接影響焊縫強(qiáng)度。2．在焊縫與母材間引發(fā)焊接殘余應(yīng)力。3．使母材熱影響區(qū)性能下降，其中尤其是沖擊韌性下降尤其嚴(yán)重。

7/34二.焊接給壓力容器帶來不良影響上述三方面影響，對不一樣容器作用不一樣。

①“缺點”對全部壓力容器都有影響（與一次應(yīng)力相關(guān)）故都須考慮，經(jīng)過焊接接頭系數(shù)表達(dá)。與單面焊雙面焊相關(guān)，與無損檢測百分比相聯(lián)絡(luò)。

②“殘余應(yīng)力”：該應(yīng)力能夠到達(dá)很高數(shù)值，但因為它是一個自平衡應(yīng)力，所以并不影響容器承載能力。為此在容器壁厚計算中可不考慮。而且因為它不會“重復(fù)”出現(xiàn)，所以不會引發(fā)不安定問題（即可不按二次應(yīng)力限制）。但它會對脆性破壞及應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生作用，為此8/34二.焊接給壓力容器帶來不良影響

對有可能發(fā)生脆性破壞容器，如低溫容器、高強(qiáng)鋼（σb＞540Mpa

）容器等要加以考慮。另外，對有應(yīng)力腐蝕可能容器也應(yīng)考慮(如液化氣罐)消除焊接殘余應(yīng)力方法即是焊后消殘熱處理。③對“韌性”影響：就普通常溫、高溫容器影響不大，可不考慮。但對低溫容器必須考慮。因為焊接過程中母材熱影響區(qū)中材料韌性下降是不可防止，為了使焊態(tài)母材熱影響區(qū)沖擊韌性能保持在一定水平，則必要時，應(yīng)提升對母材低溫沖擊韌9/34二.焊接給壓力容器帶來不良影響

性（Akv）要求，或降低材料Akv沖擊試驗溫度。從確保容器安全角度出發(fā)，希望焊接造成熱影響區(qū)中母材沖擊韌性損失降到較小程度，故對焊接工藝應(yīng)控制較小線能量。為此宜采取手工焊、小電流、細(xì)焊絲、多道焊，減小對母材沖擊韌性影響。低溫容器焊接應(yīng)為此精工細(xì)作。低溫低應(yīng)力工況及低溫環(huán)境度影響考慮。10/34三.檢驗要求

焊縫100％檢測要求條件，見“監(jiān)規(guī)，P43，第85條。另外，應(yīng)尤其注意：①對局部檢測容器上T形接頭，必須100％進(jìn)行檢測，但其合格級別與Ф＝1

時要求不一樣。②成形封頭（橢圓封頭等），先拼后成形時，拼縫應(yīng)100％檢測（盡管封頭Ф不一定取1），其合格級別也是與Ф相聯(lián)絡(luò)（即X線檢測時，合格級別可II或III級）封頭成形后對過渡區(qū)應(yīng)重新檢測，但非過渡區(qū)無此要求（即并非整個封頭拼縫要全部重檢）。11/34三.檢驗要求

③磁粉與滲透檢測相比，含有靈敏度較高，兼能檢測材料近表面缺點優(yōu)點，為此對鐵磁性材料應(yīng)優(yōu)先采取磁粉檢測。但該法不能用于奧氏體不銹鋼材料。④射線與超聲檢測比較（超聲對奧氏體不銹鋼焊縫不適應(yīng)性）

12/34四.耐蝕要求1．晶間腐蝕：不銹鋼晶間腐蝕是因為貧鉻形起。為此防止方法：①采取超低碳不銹鋼（碳含量≤0.03%

）；②材料中添加穩(wěn)定化元素，如Ti、Ni等；③采取固熔化處理（溫度1100℃）或穩(wěn)定化處理（溫度875℃）。13/34四.耐蝕要求2．應(yīng)力腐蝕：對不銹鋼和碳鋼都可發(fā)生：是在應(yīng)力腐蝕環(huán)境和材料在拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生。防止或緩解應(yīng)力腐蝕方法。除了選材考慮外，尚要盡可能降低材料高應(yīng)力（有兩種，見后“十二”條）。主要采取焊后消殘熱處理和打磨園角兩種辦法。不要把晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕相混同。液化石油氣儲罐設(shè)計中普通應(yīng)考慮H2S應(yīng)力腐蝕可能。14/34五.制造要求1.GB150-98中對圓筒最小厚度要求（2mm,3mm）是出于焊接工藝要求，與剛度等無關(guān)。而GB151中對圓筒最小厚度要求是出于局部應(yīng)力、剛性安裝等要求，其值較大。2．對“厚板”端部以1:3斜度削薄作法，是考慮它們間厚度較緩過濾，能夠減小局部應(yīng)力。15/34五.制造要求3．對相鄰焊縫間距大于3δ

及100mm要求，是出于免使焊縫熱影響區(qū)重合，減小焊接造成不良影響。4．限制容器液壓試驗時液體（水）溫度，是為了預(yù)防低溫脆性破壞發(fā)生。此溫度對不一樣材料是不一樣。脆性偏大材料，試驗溫度較高。碳鋼、15MnVR、16MnR等材料試驗溫度控制在5℃以上。5.壓力容器上慣用四種熱處理方法及應(yīng)用。

16/34六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍

Pc≤0.4[σ]tФ,此條件等同于K≤1.5（K-圓筒外徑與內(nèi)徑之比）。圓筒最小厚度考慮原因。容器工作壓力系指操作過程中可能出現(xiàn)容器頂部壓力。容器容積不扣除內(nèi)件體積。圓柱殼在端部均布邊界力作用下，殼中局部薄膜（環(huán)向）應(yīng)力與軸向彎曲應(yīng)力衰減長度概念在壓力容器設(shè)計中應(yīng)用：17/34六.內(nèi)壓圓筒公式適用范圍

①

開孔補(bǔ)強(qiáng)②錐殼大小端加強(qiáng)段③無折邊球封④臥式鞍座計算等。計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度、有效厚度概念。有效厚度應(yīng)用。錐殼加強(qiáng)段（大、小端），計算對象，加強(qiáng)段長度意義。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最大應(yīng)力位置、部位、方向、組成及性質(zhì)。18/34七.橢圓封頭計算

橢圓封頭在內(nèi)壓作用下，現(xiàn)有強(qiáng)度問題，又有穩(wěn)定問題，封頭厚度是依據(jù)強(qiáng)度進(jìn)行計算，對它穩(wěn)定是經(jīng)過限制封頭最小有效厚度方法加以控制：就此對標(biāo)準(zhǔn)封頭要求了大于0.15%Di,對非標(biāo)準(zhǔn)封頭要求了大于0.3%Di限制條件。封頭沖壓成形后最小厚度要求？橢圓封頭上不一樣部位開孔時（分過渡區(qū)和球殼區(qū)）。開孔補(bǔ)強(qiáng)計算時，其殼體計算厚度取值不一樣（可分別取封頭計算厚度和當(dāng)量球殼計算厚度）。19/34八.臥式容器

鞍座位置A要求：①A≤0.5Rm

；②A≈0.2L。其意義分別是：對①是能利用封頭挺性，以保持鞍座位置圓筒橫截面為圓形，從而含有較大抗彎矩（截面模量），對降低筒體軸向應(yīng)力、切向剪應(yīng)力和周向應(yīng)力都有利。20/34八.臥式容器

對②是使容器上由重力等引發(fā)軸向彎矩控制在最小值，此時圓筒上鞍座位置截面軸向彎矩與兩支座跨中截面處軸向彎矩相等。固定支座普通應(yīng)設(shè)置在圓筒上管線較粗、較多一端。目標(biāo)可減小圓筒熱脹冷縮時產(chǎn)生溫差應(yīng)力。鞍座包角普通為120o。21/34九.臥式固定換熱器

1．采取弓形折流板時，缺口位置考究：對殼程為氣液兩相并存狀態(tài)時，必須左右布置，不然結(jié)果嚴(yán)重，造成損失。

2．當(dāng)殼程殼體上焊有防沖板時，折流板拉桿應(yīng)固定在遠(yuǎn)離擋板那塊管板上，不然不便組裝。

3．管箱熱處理條件（見GB151）。

22/34九.臥式固定換熱器

4．換熱器進(jìn)出口管口，當(dāng)直徑較大，且靠近管板或法蘭時，應(yīng)注意其開孔補(bǔ)強(qiáng)計算中，接管兩側(cè)是否都含有（B=2d）補(bǔ)強(qiáng)范圍。不然：SW6計算書是無效，應(yīng)手工修正計算．

5．換熱器（固定管板）殼程殼體在內(nèi)壓作用下受力與普通內(nèi)壓圓筒不一樣，軸向應(yīng)力與其環(huán)向應(yīng)力間無1:2關(guān)系。

6．固定管板與U形管板、浮頭管板受力比較、最大應(yīng)力位置，管子應(yīng)力分布情況，法蘭力矩對固定管板應(yīng)力影響。23/34十.外壓容器

外壓容器破壞有失穩(wěn)和強(qiáng)度破壞兩種可能，設(shè)計應(yīng)包含強(qiáng)度計算和穩(wěn)定校核。但普通失穩(wěn)往往在強(qiáng)度破壞前發(fā)生，所以穩(wěn)定計算是外壓容器設(shè)計主要考慮方面。系數(shù)A、B意義。橢圓封頭與圓筒組成外壓容器，圓筒外壓計算長度L＝圓筒長度＋封頭直邊段2倍＋封頭曲面深度1/3兩倍。24/34十一.管箱平蓋計算方法

管箱平蓋計算方法與普通圓平板方法不一樣，它不但按通常平板公式計算強(qiáng)度所需厚度，而且還按剛度要求計算厚度，且取其大值。拼接管板不論厚薄，一律要100％檢測。25/34十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法

容器上高應(yīng)力源有兩種：

①焊接殘余應(yīng)力，此應(yīng)力對低溫容器，應(yīng)力腐蝕容器，高強(qiáng)鋼容器可產(chǎn)生不良影響。為此必須消除，即應(yīng)采取焊后熱處理，但因這種應(yīng)力不會重復(fù)循環(huán)出現(xiàn)，為此對疲勞容器不會產(chǎn)生影響，所以疲勞容器并不一定要求作消殘?zhí)幚怼?6/34十二.容器上高應(yīng)力源及消除方法

②結(jié)構(gòu)突變處（如接管端部）因為壓力產(chǎn)生峰值應(yīng)力，其值可很高。為此對低溫、高強(qiáng)鋼、應(yīng)力腐蝕容器必須消除。方法是打磨圓角。對疲勞容器因為壓力波動，會使這種應(yīng)力發(fā)生循環(huán)，所以這種應(yīng)力對疲勞容器也會發(fā)生作用。為此疲勞容器對此也要進(jìn)行考慮，即打磨圓角。27/34

發(fā)生部位應(yīng)力方向成份許用值1．圓筒整體環(huán)向薄膜[σ]tФ2．球殼整體環(huán)向，經(jīng)向薄膜[σ]tФ3．錐殼（未加強(qiáng)）大端邊緣環(huán)向薄膜[σ]tФ十三.三種主要殼體厚度計算時所針正確應(yīng)力特征28/34十四、三種主要殼體厚