壓力容器設(shè)計基礎(chǔ)資料

壓力容器設(shè)計基礎(chǔ)

一.概述

1、標(biāo)準(zhǔn)適用的壓力范圍

GB150-1998《鋼制壓力容器》設(shè)計壓力P:0.1~35MPa

真空度:>0.02MPa

GB151-1999《管殼式換熱器》設(shè)計壓力P:0.1~35MPa

真空度：>0.02MPa

公稱壓力PN435MPa,公稱直徑DN42600mm

PN?DN<1.75x104

JB4732-95《鋼制壓力容器-分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計壓力P:0.1-100MPa

真空度：>0.02MPa

JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》設(shè)計壓力P:

圓筒形容器：-0.02MPa<P<0.1MPa

立式圓筒形儲罐、圓筒形料倉-500Pa<P<0.2000Pa

矩形容器：連通大氣

GB12337-1998《鋼制球形儲罐》設(shè)計壓力P44MPa,公稱容積V>50M'

JB4710-2000《鋼制塔式容器》設(shè)計壓力P:0.1~35MPa

（對工作壓力<0.IMPa內(nèi)壓塔器,P取0.IMPa）

高度范圍h>10m且h/D（直徑）>5

2.設(shè)計時應(yīng)考慮的載荷

1）內(nèi)壓、外壓或最大壓差;

2）液體靜壓力（》5%P）;

需要時，還應(yīng)考慮以下載荷

3）容器的自重（內(nèi)件和填料），以及正常工作條件下或壓力試驗狀態(tài)下內(nèi)

裝物料的重力載荷；

4）附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；

5）風(fēng)載荷、地震力、雪載荷；

6）支座、座底圈、支耳及其他形式支撐件的反作用力；

7）連接管道和其他部件的作用力；

8）溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；

9）包括壓力急劇波動的沖擊載荷；

10）沖擊反力，如流體沖擊引起的反力等；

11）運輸或吊裝時的作用力。

3、設(shè)計單位的職責(zé)

1）設(shè)計單位應(yīng)對設(shè)計文件的正確性和完整性負(fù)責(zé)。

2）壓力容器的設(shè)計文件至少應(yīng)包括設(shè)計計算書和設(shè)計圖樣。

3）壓力容器的設(shè)計總圖應(yīng)蓋有壓力容器設(shè)計資格印章。

4.容器范圍

GB15O管轄的容器范圍是指殼體及其連為整體的受壓零部件

1）容器與外部管道連接

2）接管、人孔、手孔等的承壓封頭、平蓋及其緊固件

3）非受壓元件與受壓元件的焊接接頭。接頭以外的元件，如加強圈、支座、

裙座等

4）連接在容器上的儀表等附件。直接連接在容器上的超壓泄放裝置。

5.定義

⑴壓力除注明者外，壓力均為表壓力。

工作壓力Pw

1）內(nèi)壓容器在正常工作情況下，容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。

2）真空容器在正常工作情況下，容器可能出現(xiàn)的最大真空度。

3）外壓容器在正常工作情況下，容器可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差。

設(shè)計壓力Pd

設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷的

條件，其值不低于工作壓力。

計算壓力Pc

計算壓力指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括

液柱靜壓力。當(dāng)殼體各部位或元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓

力時，可忽略不計。

最大允許工作壓力[Pw]

在指定溫度下，壓力容器安裝后頂部所允許的最大工作壓力。該壓力

應(yīng)是按容器各受壓元件的有效厚度減去除壓力外的其他載荷所需厚度

后，計算得到的最大允許工作壓力（且減去元件相應(yīng)的液柱靜壓力）

中的最小值。

最大允許工作壓力可作為確定保護容器的安全泄放裝置動作壓力（安

全閥開啟壓力或爆破片設(shè)計爆破壓力）的依據(jù)。

安全閥的開啟壓力Pz

安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時，在安全閥進口測

得的壓力。

爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb

爆破片銘牌上標(biāo)的爆破壓力。

⑵溫度

金屬溫度容器元件沿截面厚度的溫度平均值。

工作溫度容器在正常工作情況下介質(zhì)溫度。

最高、最低工作溫度

容器在正常工作情況下可能出現(xiàn)介質(zhì)的最高、最低溫度。

設(shè)計溫度

容器在正常工作情況，在相應(yīng)的設(shè)計壓力下，設(shè)定的元件的金屬溫度。

容器的設(shè)計溫度是指殼體的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均

值）。

試驗溫度試驗溫度指壓力試驗時，殼體的金屬溫度。

⑶厚度

最小厚度8min

容器殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度。

計算厚度&按各章公式計算得到的厚度

容器受壓元件為滿足強度及穩(wěn)定性要求，按相應(yīng)公式計算得到的不包

括厚度附加量的厚度。

厚度附加量c=c,+c2

設(shè)計容器受壓元件時所必須考慮的附加厚度，包括鋼板（或鋼管）厚

度附加量的厚度。

設(shè)計厚度6d

計算厚度與腐蝕裕量之和

名義厚度（即圖樣厚度）6n

設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材（鋼板或鋼管）標(biāo)

準(zhǔn)規(guī)格的厚度。

有效厚度6e

名義厚度減去厚度附加量（腐蝕裕量與鋼材厚度負(fù)偏差之和）。

二.材料

（一）選材的基本原則

選擇壓力容器用材，須根據(jù)容器的使用條件（如溫度、壓力、介質(zhì)腐蝕

性、介質(zhì)對材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等）、制造工藝、

材料的焊接性能及經(jīng)濟合理性選擇具有適宜的機械性能、耐腐蝕性能、物

理性能等的材料。注意在同一工程中應(yīng)盡量注意用材統(tǒng)一，具體的選材過程

中必須仔細(xì)考慮如下因素：

（二）材料的基本性能

1.機械性能

金屬的機械性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，如強

度、彈性、硬度、韌性及塑性等。也可稱為“力學(xué)性能”。金屬材料就是

用其在為同受力條件下所表現(xiàn)出來的不同特性指標(biāo)，來衡量金屬材料的機

械性能。

（1）機械強度強度是材料抵抗外力作用不致破壞的性能特性。常用

的特性指標(biāo)有屈服極限（。\）和強度極限（Ob）。數(shù)值由拉伸試驗獲得。

高溫時還要考慮蠕變極限（。\）和持久極限（。

壓力容器用材要求材料不僅具有高的屈服極限，而且具有一定的屈強比

（j/Ob）。屈強比反映了材料承受外載能力的能力，屈強比愈小，結(jié)構(gòu)零

件的可靠性愈高，萬一超載，由于塑性變形的產(chǎn)生而使金屬材料的強度提高

而不致立刻破壞。壓力容器用材的屈強比一般為0.6-0.7。碳素鋼的屈強比

一般為0.6左右，低合金高強度鋼為0.65-0.75,合金結(jié)構(gòu)鋼為0.85

（2）塑性材料的塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破

壞的能力。材料的塑性是用延伸率（8）及斷面收縮率（巾）來表示。它

們的數(shù)值由拉伸試驗獲得。

一般情況下，塑性材料的延伸率和斷面收縮率較大，而脆性材料則較小。

金屬材料的塑性指標(biāo)在壓力容器設(shè)計具有重要的意義。首先，塑性良好的

材料可以順利地進行某些成型工藝，如冷沖壓、冷彎曲等。其次，良好的

塑性使零件在使用時萬一超載，也能由于塑性變形使用權(quán)材料強度提高而

避免突然襲擊斷裂。壓力容器的主要零部件都是承壓的，無論從制造工藝

的要求不是從使用安全的要求，都希望金屬材料具有良好的塑性。一般碳

鋼、碳鎰鋼6》16%,其它合金鋼6>14%o

（3）硬度所謂硬度是指金屬材料抵抗壓入物壓陷能力的大小，也可

以說是材料對局部塑性的抗力。硬度可采用不同的方法在不同的儀器上測

定，其所得的硬度指標(biāo)也各不相同。最常用的硬度指標(biāo)為布氏硬度（HB）、

洛氏硬度（HRC）、和維氏硬度（HV）,其數(shù)值可以互相換算。

硬度是金屬材料的重要性能之一。一般情況下，材料的硬度高，其耐

磨性也較好。材料的硬度與強度之間也有一定的關(guān)系（因為硬度是反映材

料局部塑性變形的抗力），根據(jù)經(jīng)驗，硬度與抗拉強度有如下近似關(guān)系：

軋制、正火或退火的低碳鋼ob=0.36HB;

軋制、正火或退火的中碳鋼ob=0.35HB;

硬度HB4250經(jīng)熱處理的合金鋼6=0.34HB;

硬度HB250-400,經(jīng)熱處理的合金鋼ab=0.33HB;

由于測定硬度方便，在生產(chǎn)中常用測定硬度的方法來估算鋼材的強度。

對焊接接頭，也常用測定熱影響區(qū)硬度的方法來確定其淬硬程度。

換熱管與管板的連接采用脹接時，換熱管材料的硬度值一般須低于管板

材料的硬度值。

螺栓和螺母匹配使用，一般螺栓材料的硬度值須高于螺母3OHB。

（4）韌性韌性是指材料抵抗沖擊載荷的性能指標(biāo)，材料韌性用沖擊

功AK、，來衡量，沖擊功機是指材料受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用下，產(chǎn)生斷裂時所消

耗能量大小的特性，即沖擊試樣所消耗的功，其單位為L

由于沖擊功般是金屬材料各項機械性能標(biāo)中對材料的化學(xué)成分、冶金

質(zhì)量、組織狀態(tài)及內(nèi)部缺陷等比較敏感的一個質(zhì)量指標(biāo)，而且也是衡量材

料脆性轉(zhuǎn)變和斷裂特性的重要指標(biāo)，所以對壓力容器用鋼來說，尤其是低

溫壓力容器沖擊功是一項重要的性能指標(biāo)。

（5）溫度對材料機械性能的影響

材料的屈服極限、強度極限和彈性模量隨溫度的升高而降低。如果設(shè)備

的操作溫度較高，則必須選用在相應(yīng)溫度下能保持其強度指標(biāo)的材料。

如果材料在高溫下承受高的應(yīng)力，則材料的抗蠕變性能是關(guān)鍵性的。

材料蠕變極限指在某一溫度下受恒定載荷作用時，在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)（1。

萬小時）產(chǎn)生1%的變形時的應(yīng)力；持久極限是材料在某一溫度下受恒定載荷

作用時，在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)（10萬小時）引起斷裂時的應(yīng)力.在實際試驗

中，常常用較短時間的試驗結(jié)果來外推長時間的性能，但一般限制外推時

間不得大于試驗時間的10倍。持久強度是高溫元件設(shè)計選材的重要依據(jù)，

是GB150中確定許用應(yīng)力的強度指標(biāo)之一.

低溫情況下，通常塑性金屬材料往往以脆性方式破壞。引起鋼制焊接

壓力容器脆性破壞的因素非常復(fù)雜。它取決于材料的晶格結(jié)構(gòu)，板材的厚

度，加工后的殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的使用溫度。

目前各國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范均以夏比V型缺口沖擊試驗來檢驗材料對脆性破壞

的敏感性。

2.耐腐蝕性能

耐腐蝕性能是金屬材料抵抗介質(zhì)腐蝕的能力。壓力容器中處理的介質(zhì)大

多數(shù)具有腐蝕性的，在設(shè)計中必須根據(jù)操作介質(zhì)來選擇耐腐蝕材料。

引起材料腐蝕的因素多種多樣，工程中常將常見的腐蝕情況分為：均勻

腐蝕、點蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、磨蝕等。

(1)均勻腐蝕

均勻腐蝕是在整個金屬表面均勻地發(fā)生腐蝕，這種腐蝕相對其它形式

的腐蝕其危害最小。GB150中C2只考慮均勻腐蝕C2=KB

其中B—設(shè)計壽命(年)K—腐蝕速率(mm/年)一般分為

不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕

Bmm/年<0.050.05-0.130.13-0.25>0.25

C2mm0>1>2>3

(2)應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指金屬在持久拉應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境聯(lián)合作用下產(chǎn)生腐蝕

裂紋，并使裂紋迅速擴展，從而可能出現(xiàn)的早期性破壞的腐蝕形式.

幾種常見的應(yīng)力腐蝕環(huán)境：

a.碳鋼及低合金鋼焊制化工容器對介質(zhì)NaOH的應(yīng)力腐蝕與介質(zhì)濃度、

溫度有關(guān)。當(dāng)NaOH溶液在其與燒類的混合物中體積大于等于5%時，也應(yīng)

根據(jù)NaOH溶液的濃度符合該要求。NaOH溶液濃度小于等于1%或NaOH溶液

在其與燒類的混合物中體積小于5%時，不受此限制。

NaOH溶液

NaOH溶液

2351015203040506070

重量％

溫度上限

9088857670655448434038

(℃)

當(dāng)超過以上范圍的碳鋼、低合金鋼材料需焊后進行消除應(yīng)力熱處理。

b.濕H2s應(yīng)力腐蝕

介質(zhì)同時符合下列條件時，即為濕H2s應(yīng)力腐蝕環(huán)境：

①溫度小于等于(60+2P)℃;

P為壓力，MPa

②H2s分壓大于等于0.00035MPa即相當(dāng)于常溫在水中H2s溶解度大于等

于10p.p.m;

③介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點溫度以下；

④PH<9或有氟化物(HCN)存在。

C.液氨應(yīng)力腐蝕環(huán)境

當(dāng)容器接觸的液氨介質(zhì)同時符合下列各項條件時，即為液氨應(yīng)力腐

蝕環(huán)境：

①介質(zhì)為液態(tài)氨，含水量不高(40.2%),且有可能受空氣Q或C02)

污染的場合；

②使用溫度高于-5C。

對于應(yīng)力腐蝕環(huán)境的容器除進行焊后消除應(yīng)力熱處理,在焊接要求、

焊接接頭硬度等方面都要提出具體要求。

奧氏體不銹鋼材料在氯化物溶液、高溫水、高濃度NaOH等介質(zhì)往往

產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

(3)氫腐蝕環(huán)境

氫在常溫常壓下不會對鐵碳合金引起氫蝕，當(dāng)溫度在200℃-300℃

發(fā)生“氫脆”，金屬在高溫下與氫反應(yīng)生成甲烷，甲烷氣在晶界空隙內(nèi)

引起裂紋，使材料的塑性降低，引起這種腐蝕有合成氨、合成甲醇、石

油加氫等工業(yè)生產(chǎn)，

設(shè)計溫度大于等于200C與氫氣氛相接觸的壓力容器用鋼應(yīng)按納

爾遜曲線選材，并應(yīng)留有20C以上的溫度安全裕度。滿足于曲線的碳

素鋼和珠光體耐熱鋼在氫氣氛中使用須經(jīng)過焊后消除應(yīng)力熱處理。

奧氏體不銹鋼在氫分壓范圍的氫氣中使用都是滿意的，焊后也無必

要進行消除應(yīng)力熱處理。

(4)晶間腐蝕

可能引起晶間腐蝕環(huán)境必須是存在電解質(zhì)的電化學(xué)腐蝕環(huán)境，奧氏

體不銹鋼晶間腐蝕的電解質(zhì)主要是酸性介質(zhì)。如：工業(yè)醋酸、甲酸、硝

酸、草酸、鹽酸、硫酸、磷酸等。

防晶間腐蝕的措施：1)固熔化處理2)降低鋼中碳含量3)添加穩(wěn)定碳

化物的元素(Nb.Ti.Ni)

3.材料的物理性能

材料的主要物理性能包括：密度P、導(dǎo)熱系數(shù)入、比熱C、熔點如、

線膨脹系數(shù)a等。在不同的使用場合，對材料的物理性能有不同的要求,

如用于傳熱表面的材料要求有較高的導(dǎo)熱系數(shù)。

4.制造工藝性能

材料的工藝性能，選擇不合適，會造成加工困難。壓力容器應(yīng)考慮的

制造工藝性能有焊接性、鍛造性、切削加工性、熱處理性及沖壓性等。對

壓力容器來說重要的是材料的焊接性，一般控制材料的含碳量小于0.25%。

材料的含碳量越高，熱影響區(qū)的硬化與脆化傾向越大，在焊接應(yīng)力作用下

容易產(chǎn)生裂紋。

奧氏體不銹鋼的使用溫度高于525。時，鋼中含碳量應(yīng)不小于0.04%。

因為奧氏體不銹鋼的使用溫度500—550。時，鋼中含碳量太低，強度和抗

氧化性會顯著下降。

(三)壓力容器用鋼

1.鋼板

(1)碳鋼

壓力容器常用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼，包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)

鋼。

a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求，按《碳素結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定。質(zhì)量分A、B、C、

D四級，以脫氧方法不同又分沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼。

鎮(zhèn)靜鋼，是鋼液在澆注前經(jīng)過完全脫氧，凝固時不沸騰，故稱鎮(zhèn)靜鋼。

這種鋼錠內(nèi)無氣泡，鋼材質(zhì)量較高。鋼牌號由代表屈服強度的字母，屈服

強度值，質(zhì)量等級符號等部分組成，如：

Q215-AQ215-BQ235-AQ235-BQ235-CQ235-DQ255-A255-B

鋼板使用范圍

PT6

GB700-88介質(zhì)限制

(MPa)(℃)(mm)

Q235-B（做常溫沖擊試驗）<1.60-350<20不得用于毒性為高

度、極度危害介質(zhì)

Q235-C（做0℃沖擊試驗）<2.50350<30

Q235-D（做-IOC沖擊試驗）

沸騰鋼，是在鋼的冶煉過程中加入弱脫氧劑（鎰鐵）脫氧，因此在鋼

液中還保留相當(dāng)數(shù)量的FeO,在澆注與凝固時，由于碳和FeO反應(yīng)，鋼液

中不斷析出CO,產(chǎn)生沸騰，故稱為沸騰鋼，如牌號Q235-A-F

這種鋼錠成材率高，但在鋼錠內(nèi)有許多小氣泡（該氣泡在鍛軋時能排

除），且偏析較嚴(yán)重，因此，不能確保容器安全運行，避免和減少事故的

發(fā)生，在各國壓力容器設(shè)計規(guī)范中都對其使用加以限制。

半鎮(zhèn)靜鋼介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間，用“b”來代替“F”。

b.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比：硫、磷含量較少，機械強度

較高。按GB699-88《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)技術(shù)條件》規(guī)定。

壓力容器用鋼與鍋爐用鋼類同，首先要求保證足夠的強度，還要有足

夠的塑性，質(zhì)地均勻等。因此，必須用雜質(zhì)和有害氣體容量較低的碳鎮(zhèn)靜

鋼。對于專業(yè)用鋼符號，只需在優(yōu)質(zhì)碳素鋼后面加字母“R”、"g"，如:

20R、20g。

（2）低合金鋼

低合金鋼是指鋼中合金元素總含量在2-5%以下的鋼種，與一般碳素鋼

相比，它的機械性能提高了，耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性都有所提高。因

此，它在壓力容器制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

壓力容器用低合金高強度的鋼的屈服強度范圍為294-696MPao

a.低合金鋼中最常用的有：16MnR,它不僅硫、磷含量控制較嚴(yán)，更重

要的是要求保證足夠的沖擊韌性，在鋼材驗收方面也比較嚴(yán)格。因此其使

用壓力不受限制。使用溫度下限可達(dá)-20C,是目前應(yīng)用極廣的好材料。

b.中溫抗氫鋼

氫在常溫壓下不會對鐵碳合金引起顯著的腐蝕，但當(dāng)溫度為200-300。。,

壓力高于30MPa則將產(chǎn)生極強的腐蝕作用，發(fā)生所謂“氫脆”現(xiàn)象。這種

腐蝕常常是合成氫、合成甲醇、石油加氫等工業(yè)中設(shè)備破壞的主要原因。

它們都在高溫高壓氫的環(huán)境中工作，會發(fā)生氫腐蝕破壞，氫滲入鋼中與鋼

中滲碳體發(fā)生以應(yīng)生成甲烷，使?jié)B碳體脫碳變?yōu)殍F素體。甲烷氣集積于晶

界的微空隙內(nèi)，形成局部高度應(yīng)力集中而引起裂紋甚至鼓泡，滲碳體還原

為鐵素體時體積縮小約7%,由此產(chǎn)生組織間的應(yīng)力，更促進裂紋發(fā)展，這

時裂紋的擴展又給氫與碳的結(jié)合提供了條件，使鋼完全脫碳而產(chǎn)生裂紋，

這就是氫腐蝕的實質(zhì)。它既可能發(fā)生在金屬表面也可發(fā)生在金屬內(nèi)部。因

此，它是一種十分危險的晶間型破壞。

防止氫腐蝕的途徑有：

一是降低降低鋼中碳的含量，例如采用微碳純鐵，可以完全消除氫腐蝕

產(chǎn)生的根源；二是采用抗氫鋼，在鋼中加入鋁、絡(luò)、鴿、鎘、鈦等元素，

形成穩(wěn)定的絡(luò)、鋁等碳化物，使氫與碳不能結(jié)合。我國生產(chǎn)的中溫抗氫鋼

有：15CrMoR.14CrlMoR等。

c.低溫用鋼

壓力容器的破壞通常都有是由于內(nèi)壓產(chǎn)生的機械應(yīng)力達(dá)到容器材料的

強度極限而發(fā)生的。但是，當(dāng)溫度降低到某一范圍后，容器壁內(nèi)的應(yīng)力在

沒有達(dá)到屈服限，甚至低于許用應(yīng)力的情況下也會發(fā)生破壞。相同的材料,

相同規(guī)格的容器溫度愈低，容器的爆破壓力也愈低。這種現(xiàn)象稱為低應(yīng)力

脆性破壞。

產(chǎn)生容器低應(yīng)力破壞的主要原因之一是由于鋼材在低溫下的沖擊功值

明顯下降，因此，低溫用鋼的質(zhì)量在很大程度上取決于在使用溫度下沖擊

功的大小。

低溫容器受壓元件用鋼必須是鎮(zhèn)靜鋼，碳素鋼和低合金鋼板使用溫度

低于或等于-20C時，其使用狀態(tài)及最低沖擊試驗溫度應(yīng)符合GB150中

4.2.8節(jié)表4-2的要求。

在低溫容器中的受壓元件均必須進行低溫夏比(V型缺口)沖擊試驗，

鋼材應(yīng)按批進行沖擊試驗復(fù)驗。

(3)高合金鋼

高合金鋼的合金元素總含量大于10%,其中奧氏體不銹鋼在常溫和低溫

下有很高的塑性和韌性，不具磁性。由于這種鋼是單相的奧氏體組織，在

許多介質(zhì)中有很高的耐蝕性。其中絡(luò)是不銹耐酸鋼抗氧化性耐蝕性的基本

元素，合金中含碳量的增加將降低耐蝕性能，所以該含碳量o.08-.0.12%

左右為高碳級不銹鋼，鋼號前以“1”表示。含碳量0.03<C<0.08%為低碳

級不銹鋼，鋼號前以“0”表示。含碳量40.03%為超低碳級不銹鋼，鋼號

前以“00”表示。

奧氏體格鍥不銹鋼壓力容器在加工和使用過程中，在400-450。下重復(fù)

加熱，并且持續(xù)時間較長時，就會產(chǎn)生晶間腐蝕而破壞。通常把上述溫度

稱為危險溫度。因此，在不銹鋼焊接過程中，其焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生晶間腐

蝕危險特別大，這是由于在焊接后的冷卻過程中，要通過危險溫度的緣故。

為此在不銹鋼件焊接時，要求各連接件同時達(dá)到熔點。這對等厚板容易保

證，而當(dāng)兩連接件相差較多時，就要注意將厚板削?。蝗萜鳉んw上的縱焊

縫不允許與環(huán)焊絳十字交叉，必須將兩條焊縫拉開一段距離該距離應(yīng)大于

名義厚度的三倍，且不小于100mm。

不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)入是碳鋼的1/3-1/4,而它的線膨脹系數(shù)a卻是碳鋼

的L5倍。因此，在焊接時必須注意，否則會引起很大的殘余應(yīng)力。

壓力容器常用的此類板材的鋼號有：OCrl8Ni9、OCrl8NilOTi.

OCrl7Nil2Mo2;

2.鋼管

選用鋼管應(yīng)根據(jù)容器的具體設(shè)計條件，盡量選用和容器相匹配的材

料，和容器一樣注意碳素鋼、碳鎰鋼在高于425C溫度下長期使用，鋼中

碳化物相的石墨化傾向，奧氏體不銹鋼在特定條件下的晶間腐蝕傾向

對于較高壓力的接管或以增加壁厚作為開孔補強時，根據(jù)需要選用

標(biāo)準(zhǔn)中壁厚較大的無縫鋼管。

換熱管用鋼管使用還應(yīng)符合GB151的規(guī)定。

3.鍛件

鍛件按使用要求分為I、II、III、IV四個級別，每個級別的檢驗要

求及指標(biāo)要求按JB4726-4728-94規(guī)定。用作圓筒和封頭的筒形和碗形

鍛件及公稱厚度大于300mm的低合金鋼鍛件應(yīng)選用III級或IV級。

a）筒形鍛件（L>D）,t為公稱厚度

b）環(huán)形鍛件（L&D）,L和t中的小者為公稱厚度

c）餅形鍛件（t&D）,t為公稱厚度

d）碗形鍛件（H&D）,tl和t2中的小者為公稱厚度

e）長頸法蘭鍛件（H4D）tl和t2中的小者為公稱厚度

f）條形鍛件（L>D）,D為公稱厚度

鍛件的級別由設(shè)計單位確定，并應(yīng)在圖樣上注明，如16MnH。

4.緊固件

緊固件的使用溫度范圍應(yīng)符合GB150表4-L0,螺栓的硬度應(yīng)比螺母稍

高（HB30）,可通過選用不同鋼材或不同熱處理而獲得。

表緊固件的使用溫度范圍

螺母用鋼

螺柱鋼材使用溫度

鋼號其它限制

鋼號標(biāo)準(zhǔn)范圍（℃）

GB700適用于P<10.OMpa容器.密

Q235-AQ215-A

（使用狀-19-300封要求高時，使用溫度宜小于

35Q235-A

態(tài),熱軋）等于200℃

40MnB、35適用于P>2.5Mpa容器及密

GB699

40MnVB40Mn-19-400封要求高時，使用溫度宜小于

（正火）

40Cr35等于400℃

30CrMoA40Mn適用于P>2.5Mpa容器及密

GB699

35CrMoA45-19-400封要求高時，使用溫度宜小于

GB3077

等于400℃

適用于P>2.5Mpa容器及密

25Cr2Mo30CrMoAGB3077

-19-500封要求高時，使用溫度宜小于

VA35CrMoA（調(diào)質(zhì)）

等于500℃

lCr5MolCr5MoGB1221-19-600適用于高溫密封

0Crl8NiGB1220

0Crl8Ni9-253-700

9（固溶）

0Crl7Ni0Crl7Nil2GB1220

-253-700

12Mo2Mo2（固溶）

5.焊接材料

鋼制壓力容器的溶化焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、等離子弧

焊、氣體保護焊和電渣焊。焊接方法在條件允許的條件下首先選用自動焊。

手工焊焊條是由焊條芯和藥皮兩部分組成。焊條芯起導(dǎo)電和填充焊縫

金屬的作用，它的化學(xué)成分和非金屬夾雜物的多少將直接影響焊健質(zhì)量。

藥皮則用于保證焊接順利進行并使焊縫。

一定的化學(xué)成分和機械性能，是決定焊^金屬質(zhì)量的主要因素之一。

焊條藥皮類型較多，但大致可分為酸性焊條和堿性焊條兩大類。藥皮中不

采用強堿性氧化物而熔渣中含有較多強酸性氧化物的鈦型、鈦鈣型、鈦鐵

礦型、氧化鐵型以及鎰型等類焊條稱為酸性焊條。而不含鐵或鎰等氧化物

的低氫型焊條稱為堿性焊條。采用堿性焊條焊接時，大理石分解成CaO和

大量的二氧化碳作為保護氣體，與酸性焊條相比較，保護氣體中氫很少，

因此又稱為低氫焊條。酸性焊條由于氧化性強，對合金元素?fù)p量大，脫氫、

脫硫、脫磷能力弱，故其焊縫的綜合機械性能較差，尤其塑性、韌性低，

抗裂性差；但對鐵銹、油污的敏感性小，不易產(chǎn)生氣孔。堿性焊條則與此

正相反，故對焊接二類、三類容器不宜用酸性焊條，應(yīng)選用低氫堿性焊條。

對焊后需熱處理的容器還要求焊條含機量不得大于0.05%。

焊材選用

相同鋼號相焊，碳素鋼、碳鎰低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能，

且不應(yīng)超過母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強度的上限。高合金鋼的焊絳金屬應(yīng)保證

力學(xué)和耐腐蝕性能。

不同鋼號相焊，碳素鋼、低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)，一般采用

與強度級別較低的母材相匹配的焊接材料。碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高

合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證抗裂性能和力學(xué)性能，一般采用輅鎂含量較奧氏

體高合金鋼母材高的焊接材料。

三.內(nèi)壓圓筒體和內(nèi)壓球殼

1、失效準(zhǔn)則

容器從承載到載荷的不斷加大最后破壞經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、

爆破，因此容器強度失效準(zhǔn)則的三種觀點：

彈性失效

彈性失效準(zhǔn)則認(rèn)為殼體內(nèi)壁產(chǎn)生屈服即達(dá)到材料屈服限時該殼體即失

效，將應(yīng)力限制在彈性范圍，按照強度理論把筒體限制在彈性變形階

段。認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服時即為承載的最大極限。

塑性失效它將容器的應(yīng)力限制在塑性范圍，認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈

服而外層金屬仍處于彈性狀態(tài)時，并不會導(dǎo)致容器發(fā)生破壞，只有當(dāng)

容器內(nèi)外壁面全屈服時才為承載的最大極限。

爆破失效它認(rèn)為容器由韌性鋼材制成，有明顯的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，即

便是容器整體屈服后仍有一定承載潛力，只有達(dá)到爆破時才是容器承

載的最大極限。

2、彈性實效準(zhǔn)則下的四個強度理論

第一強度理論(最大主應(yīng)力理論)

認(rèn)為材料的三個主應(yīng)力中只要最大的拉應(yīng)力6達(dá)到了極限應(yīng)力，材料

就發(fā)生破壞。強度條件：

第二強度理論(最大變形理論)

認(rèn)為材料的最大的應(yīng)變達(dá)到了極限狀態(tài)，材料就發(fā)生破壞。

￡max4[￡]

第三強度理論(最大剪應(yīng)力理論)

材料的最大剪應(yīng)力3ax達(dá)到了極限應(yīng)力，材料就發(fā)生破壞。

T=-((7-O3)<-[CT]

maJ(22

第四強度理論(剪切變形能理論)

材料變形時，即內(nèi)部變形能量達(dá)到材料的極限值時，材料破壞。

ae=v7^~[(a-O3)'+(a1-a3)2+(a-a3)-<[a]1

3、應(yīng)力計算

（1）圓筒容器

薄壁圓筒容器在工程中采用無力矩理論來進行應(yīng)力計算，在內(nèi)壓

P作用下，筒壁承受徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力（薄膜應(yīng)力）作用。由于殼

體壁厚較薄，且不考慮殼體與其它連接處的局部應(yīng)力，忽略了彎曲應(yīng)

力，這種應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力。

經(jīng)向應(yīng)力Om=一

43

周向應(yīng)力

式中P一—設(shè)計壓力，MPa;

D一一圓筒的中間直徑或稱中徑，mm;D=U2=Di+8

2

Do---圓筒的外直徑，mm;

Di---圓筒的內(nèi)直徑，mm;

5---圓筒的計算厚度，mm;

由上述公式可以得出以下結(jié)論：

a、圓筒體上周向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力?！钡膬杀?，而周向應(yīng)力作用于縱

向截面，環(huán)向應(yīng)力所作用與環(huán)縱向截面（見下圖）。

b、由于周向應(yīng)力6是經(jīng)向應(yīng)力。m的兩倍，由此可知，周向應(yīng)力所作

用的縱向截面是危險截面。這里可以說明為什么在焊接接頭分類里，圓筒

體的縱焊縫為A類焊接接頭，環(huán)焊縫為B類焊接接頭；在筒體上開橢圓形

人孔時使長軸垂直與筒體軸線。

C、應(yīng)力與D/6成正比。

(2)球形殼體

球形容器在均勻內(nèi)壓作用下，球形殼體經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力相等。

即

<j,=(j?r=(y=P-D

t4b

式中P一一設(shè)計壓力，MPa;

D---球殼的中間直徑或稱中徑，mm;口=。"#=Di+6

D()---球殼的外直徑，mm；

Di---球殼的內(nèi)直徑，小叫

6---球殼的計算厚度，m叫

從以上可以看出球形殼體的最大應(yīng)力是圓筒體最大應(yīng)力的兩倍。

3、強度計算

圓筒強度計算公式中，是根據(jù)第一強度理論推導(dǎo)而得。若用第三強

度理論推導(dǎo)，其強度條件形成結(jié)果是一樣的。

按第一強度理論條件得

Qi=。=—<[(J]'

t15

式中一一設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa。

焊縫部位可能存在著夾渣、氣孔、未焊透、未熔合、裂紋等缺陷，同

時由于焊接加熱過程中，對焊縫兩側(cè)的熱影響產(chǎn)生許多不利因素，如焊接

熱影響區(qū)被淬硬，塑性下降、焊接內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生等，都會使焊縫金屬或母

材的機械性能降低。因此在設(shè)計時應(yīng)將設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力

[a]1乘以一個焊接接頭系數(shù)6,于是上述公式變成：

”巾

28

尸(。+6)々.

—----<[aJv(D

26

由上式計算厚度6=:彳。

式中Pc一一計算壓力，MPa;

Di---圓筒的內(nèi)直徑，mm;

[a]*——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa;

6一一焊接接頭系數(shù)。

上式適用于設(shè)計壓力P<0.4[o「6的范圍。(Do/D^l.5)

設(shè)計厚度5(1=6+C2

名義厚度6n=6+C2+C.+A

且6n5min+C2

式中：C---厚度附加量CK1+C2mm

C.一—鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，mm;

C2---腐蝕裕量，mm

△---鋼板圓整量；

8min----------筒體最小厚度。

如果已知圓筒尺寸，可校核在設(shè)計壓力作用下圓筒壁厚的應(yīng)力

應(yīng)力校核式"仙+拉）MPa

2Se

6e=brCmm

C=C1+C2,mm

計算所得的應(yīng)力值，必須滿足。

最大允許工作壓力［PJ=海0】①Mpa

Di+8e

球形殼體

由于球形容器經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力相等，因此其最大應(yīng)力

PD

◎1=ot-==—

45

上述公式中，如將D=?+6代入并考慮了焊接接頭系數(shù)6,如采用第一強

度理論時，即得出

4拉

所以可求出計算厚度6

5=PcDi

4[a],</>-Pc

如果已知球殼尺寸，可校核在設(shè)計壓力P作用下球殼壁的計算應(yīng)力

應(yīng)力校核式

a1=匕⑴丑）《[0「力MPa

4注

最大允許工作壓力

[PJ=4網(wǎng)打中MPa

Di+6e

3、設(shè)計參數(shù)的確定

1）設(shè)計壓力

容器設(shè)計時，必須考慮在工作情況下可能達(dá)到的工作壓力和對應(yīng)的工

作溫度兩者組合中的各種工況，并以最苛刻工況下的工作壓力來確定

設(shè)計壓力。

表設(shè)計壓力選取

設(shè)計壓力

無安全泄放裝置1.0-1.10倍工作壓力；

裝有安全閥不低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力

內(nèi)

（安全閥開啟壓力取1.05-1.10倍工作壓

壓

力）；

容

裝有爆破片取爆破片設(shè)計爆破壓力加制造范圍上限；

器

容器位于泵進口側(cè)，且無取無安全泄放裝置時的設(shè)計壓力，且以

安全泄放裝置時0.IMpa外壓進行校核；

真

夾套

無設(shè)計外壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力差或

空容

空

真有安全泄放裝置

0.IMPa兩者中的小值;

容

器

無安全泄放裝置設(shè)計外壓力取0.IMpa;

器容器（真空）設(shè)計外壓力按無夾套真空容器規(guī)定選取1

夾套內(nèi)

夾套（內(nèi)壓）設(shè)計內(nèi)壓力按內(nèi)壓容器規(guī)定選??；

為內(nèi)壓

外壓容器設(shè)計外壓力取不小于在正常工作情況下可能產(chǎn)生

的最大內(nèi)外壓力差

注：1.容器的計算外壓力應(yīng)為設(shè)計外壓力加上夾套內(nèi)的設(shè)計內(nèi)壓力，且必須

校核在夾套試驗壓力.外壓下的穩(wěn)定性。

盛裝液化石油氣或混合液化石油氣的容器

介質(zhì)50C飽和蒸汽壓力低

于異丁烷50℃的飽和蒸汽

0.79MPa

壓力時（如丁烷、丁烯、丁

二烯）

介質(zhì)50C飽和蒸汽壓力高

于異丁烷50℃的飽和蒸汽1.77Mpa

壓力時（如液態(tài)丙烷）

介質(zhì)50C飽和蒸汽壓力高

于丙烷50℃的飽和蒸汽壓2.IMPa

力時（如液態(tài)丙烯）

對裝有安全閥的壓力容器，容器的設(shè)計壓力、工作壓力、試驗壓力與

安全閥的排放壓力、開啟壓力之間的關(guān)系示意如下：

壓力容器安全閥

試驗壓力——排放壓力

計算壓力——

設(shè)計壓力——

——開啟壓力

工作壓力——

其中：安全閥排放壓力一一閥瓣達(dá)到規(guī)定開啟高度時的進口壓力；

安全閥開啟壓力（整定壓力）一一閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)

排出狀態(tài)時，在安全閥進口測得的壓力。

考慮到安全閥閥瓣啟動動作的滯后，使容器不能馬上泄壓，因此容器

設(shè)計壓力一般不低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力，開啟壓力為

1.05-1.10倍工作壓力。

（1）對裝有爆破片的壓力容器容器的設(shè)計壓力、工作壓力及爆破片的

爆破壓力之間的關(guān)系示意如下：

壓力容器爆破片

設(shè)計壓力P最高標(biāo)定爆破壓力Psmax（Psmax=Pb+爆破片

制造范圍上限）

爆破片制造范圍設(shè)計爆破壓力R

最低標(biāo)定爆破片壓力Psmin（Psmin=Pb爆

破片制造范圍下限）

工作壓力Pw―

其中：標(biāo)定爆破壓力爆破片銘牌上標(biāo)志的爆破壓力

設(shè)計爆破壓力一一爆破片在指定溫度下的爆破壓力。

最低標(biāo)定爆破壓力P.的大小與爆破片型式和工作壓力有關(guān)

2）設(shè)計溫度

設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。

在任何情況下元件金屬的表面溫度不得超過鋼材的允許使用溫度。

當(dāng)金屬溫度不可能通過傳熱計算或?qū)崪y結(jié)果確定時，設(shè)計溫度的選取:

容器器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫（或保冷）時

a.設(shè)計溫度選取

介質(zhì)工作溫度設(shè)計溫度

TIII

T<-20℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減0-10℃

-20℃<T<15℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減5-10℃

T>15℃介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)工作溫度加15-30C

注：當(dāng)最高（低）工作溫度不明確時，按表中的n確定。

b.容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱或被內(nèi)置加熱元件（如加熱盤管、電熱元件

等）間接加熱時，設(shè)計溫度取最高工作溫度。

c.容器器壁兩側(cè)與不同溫度介質(zhì)直接接觸而可能出現(xiàn)單一介質(zhì)接觸時，應(yīng)

以較高一側(cè)的工作溫度為基準(zhǔn)確定設(shè)計溫度，當(dāng)任一介質(zhì)溫度低于-20C

時，則應(yīng)以該側(cè)的工作溫度為基準(zhǔn)確定最低設(shè)計溫度。

d.安裝在室外無保溫的容器，當(dāng)最低設(shè)計溫度受地區(qū)環(huán)境溫度控制時，可

按以下規(guī)定選?。?/p>

（1）盛裝壓縮氣體的儲罐，最低設(shè)計溫度取環(huán)境溫度減3℃;

（2）盛裝液體體積占容積1/4以上的儲罐，最低設(shè)計溫度取環(huán)境溫度。

注：環(huán)境溫度取容器安裝地區(qū)歷年來“月平均最低氣溫”的最低值，

e.對裙座等室外鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)以環(huán)境溫度作為設(shè)計溫度。

3）厚度附加量

厚度附加量C=C+C2mm

式中：Ci一一鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，mm;

C2---腐蝕裕量，mmo

厚度負(fù)偏差G

鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差a應(yīng)按相應(yīng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選取，當(dāng)鋼板的

厚度負(fù)偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時，負(fù)偏差可忽略不計。

常用鋼板厚度負(fù)偏差

鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6654-1996GB3531-1996

鋼板厚度（mm）全部厚度

負(fù)偏差3(mm)0.25(取Ci=0mm)

鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB3274-88GB3280-92GB4237-92GB4238-92

鋼板厚度>5.5>7.5>>>>>>

mm-7.5-2525-3030-3434-4040-5050-6060-80

負(fù)偏差Cimm0.60.80.91.01.11.21.31.8

常用無縫鋼管（不包括換熱管）的厚度負(fù)偏差G值

鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚

種類負(fù)偏差G

(mm)

GB8163《輸送流體用無縫鋼冷拔>1.010%10%

管》熱軋>2.512.5%

冷拔>1.010%

GB9948《石油裂化用無縫鋼

<2012.5%

管》熱軋

>2010%

>廠314%

冷拔

GB/T14976《流體輸送用不銹>3.010%

鋼無^鋼管》<1512.5%12.5%

熱軋

>1515%12.5%

冷拔>1.510%

GB6479《化肥設(shè)備用高壓無縫

3一2012.5%

鋼管》熱軋

>2010%

GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼2一310%10%

冷拔

管》>310%7.5%

10%,且《10%,且《

<3.5

0.32mm0.2mm

熱軋

3.5-2010%10%

>2010%7.5%

3)腐蝕裕量C2

腐蝕裕量考慮的原則

(1)與工作介質(zhì)接觸的筒體、封頭、接管、人(手)孔及內(nèi)部構(gòu)件等，

均應(yīng)考慮腐蝕裕量。

(2)下列情況一般不考慮腐蝕裕量：

a介質(zhì)對不銹鋼無腐蝕作用時(不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板或有不銹鋼堆焊層

的元件)；

b可經(jīng)常更換的非受壓元件；

c有可靠的耐腐蝕襯里；

d法蘭的密封表面；

e管殼式換熱器的換熱管；

f管殼式換熱器的拉桿、定距管、折流板和支持板等非受壓元件；

g用涂漆可以有效防止環(huán)境腐蝕的容器外表面及其外部構(gòu)件(如支座、支

腿、底板及托架等，但不包括裙座)。

(3)腐蝕裕量一般應(yīng)根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的腐蝕速率和容器的設(shè)計壽命確

定。對有使用經(jīng)驗者，可以按經(jīng)驗選取。

(4)容器的設(shè)計壽命除有特殊要求外，塔、反應(yīng)器等主要容器一般不應(yīng)

少于15年，一般容器、換熱器等不少于8年。

腐蝕裕量的選取

(1)容器筒體、封頭的腐蝕裕量

a介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制的容器，其腐

蝕裕量不得小于1.0mmo

b、除a以外的其他情況可按下表確定筒體、封頭的腐蝕裕量。

筒體、封頭的腐蝕裕量

腐蝕程度不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕

腐蝕速率(mm/年)<0.050.05-0.130.13-0.25>0.25

腐蝕裕量(mm)0>1>2>3

注:表中的腐蝕速率系指均勻腐蝕。

最大腐蝕裕量不應(yīng)大于6mm,否則應(yīng)采取防腐措施。

(2)容器接管(包括人、手孔)的腐蝕裕量，一般情況下應(yīng)取殼體

的腐蝕裕量。

(3)筒體內(nèi)側(cè)受力焊縫應(yīng)取與筒體相同的腐蝕裕量。

(4)容器各部分的介質(zhì)腐蝕速率不同時，則可取不同腐蝕裕量。

(5)兩側(cè)同時與介質(zhì)接觸的元件，應(yīng)根據(jù)兩側(cè)不同的操作介質(zhì)選取

不同的腐蝕裕量，兩者疊加作為總的腐蝕裕量。

(6)容器地腳螺栓的腐蝕裕量可取3m%

4)最小厚度8min

當(dāng)設(shè)計壓力較低時，由內(nèi)壓強度計算公式算的計算厚度6較小，往往

不能滿足制造、運輸、安裝等方面的剛度要求，因而對容器規(guī)定了最

小厚度5min

1.對碳鋼和低合金鋼制容器,不小于3mm;

2.對高合金鋼容器,不小于2mm;

3.碳素鋼和低合金鋼制塔式容器的最小厚度為2/1000的塔器內(nèi)直徑，且

不小于4mm;對不銹鋼制塔式容器的最小厚度不小于3m叫

4.管殼式換熱器殼體的最小厚度應(yīng)符合GB151《管殼式換熱器》的相應(yīng)

規(guī)定。

對于名義厚度取決于最小厚度且公稱直徑較大、厚度較薄的容器，為防

止在制造、運輸或安裝時產(chǎn)生過大的變形，應(yīng)根據(jù)具體情況采取臨時的加

固措施（如在容器的內(nèi)部設(shè)置臨時支撐元件等）。

復(fù)合鋼板復(fù)層的最小厚度

a.為保證工作介質(zhì)干凈（不被鐵離子污染）而采用的復(fù)合鋼板，其

復(fù)層厚度不應(yīng)小于2mm;

b.為了防止工作介質(zhì)的腐蝕而采用的復(fù)合鋼板，其復(fù)層厚度不應(yīng)小

于3mm;

不銹鋼堆焊層在加工后的最小厚度為3nim。

對有防腐蝕襯里的碳鋼或低合金鋼制容器，其鋼殼的最小厚度為5mni。

5）許用應(yīng)力

材料許用應(yīng)力是以材料的極限為應(yīng)力。為基礎(chǔ)，并選擇合理的安全系

數(shù)n后而得的。即

［。］=極限應(yīng)力/安全系數(shù)n

材料的極限應(yīng)力可以用各種不同方式表示，容器用的材料一般用強度

極限、屈服極限或設(shè)計溫度下持久極限及蠕變極限。:者說來表示。

與這些極限應(yīng)力相對應(yīng)的安全系數(shù)也有不同的數(shù)值。

材料許用應(yīng)力的取法

壓力容器中受壓元件的材料許用應(yīng)力確定，通常是以材料常溫下最低抗

拉強度。八設(shè)計溫度下的屈服點。:除以各自的安全系數(shù)后所得的最小值，

作為受壓元件設(shè)計時的許用應(yīng)力，即取以下最小值。

[o]=（Jb/nb;[a]=a7ns

當(dāng)碳素鋼或低合金鋼的設(shè)計溫度超過380-420℃,合金鋼（如Cr-Mo

鋼等）設(shè)計溫度超過450C;奧氏體不銹鋼的設(shè)計溫度超過550C時，必須

同時考慮高溫持久強度或蠕變強度作為計算許用應(yīng)力。

[a]'=an/nI,或[o]'=（J：/%

材料的蠕變強度對于化工容器用的材料常以一定溫度下，經(jīng)過10萬小

時（約11年）產(chǎn)生1%的蠕變總變形，為該材料在某高溫下的蠕變強度，

以此蠕變強度作為計算許用應(yīng)力的基準(zhǔn)。這種確定應(yīng)力的方法，是以限制

容器產(chǎn)生一定量的塑性變形為依據(jù)的。

材料的持久強度極限對于化工容器用的材料常以一定溫度下，經(jīng)過10

萬小時后產(chǎn)生的斷裂應(yīng)力作為設(shè)計用的持久強度極限。近年來還比較多地

采用持久極限來代替蠕變極限作為確定許用應(yīng)力的依據(jù)，這是因為長期在

高溫下工作的材料通常出現(xiàn)小變形的斷裂現(xiàn)象。例如碳鋼在經(jīng)過105小時后

斷裂時，其相對伸長率6不超過10%,而在變形大于4-5%時即有脆性斷裂

的危險性。采用持久極限可以直接反映出高溫長期工作時對斷裂的抗力。

綜上所述，在高溫下許用應(yīng)力系取下列四者中的最小值

[a]=ob/nb;

[a]=as/ns;或=

[o]=。；/&[a]=a,7nn

式中Ob、as——材料在常溫下的強度極限和屈服極限MPa

一一材料在設(shè)計壁溫下經(jīng)10萬小時斷裂的持久極限MPa

。；一一材料在設(shè)計壁溫下的屈服極限，亦可取產(chǎn)生殘余變形達(dá)

的條件屈服極限，MPa;

。；一一材料在設(shè)計壁溫下的蠕變極限，MPa;

1、n,、必、nn——分別為強度極限、屈服極限、持久強度、蠕變

極限的安全系數(shù)。

CoJ={ab/nh,aVns,o'/n”,或oI/HD,}min

安全系數(shù)n的選擇

安全系數(shù)是用以保證受壓元件安全的系數(shù)。它的選擇是設(shè)計中關(guān)鍵的問

題，也是一個復(fù)雜的問題。它的大小與設(shè)計水平、材料質(zhì)量、制造方法、

檢驗標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備操作狀態(tài)等有著密切關(guān)系。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展

和實踐資料的積累，各國壓力容器的安全系數(shù)都有所降低。

容器的安全系數(shù)

、^強度性能設(shè)計溫度下經(jīng)設(shè)計溫度下經(jīng)10

常溫或設(shè)

常溫下10萬小時萬

安德文計溫