壓力容器設(shè)計人員培訓(xùn)手冊

壓力容器設(shè)計人員培

訓(xùn)手冊

第一章法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)

1-1壓力容器設(shè)計必須哪些主要法規(guī)和規(guī)程？

答：1.《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》國務(wù)院2003.6.1

2.《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》質(zhì)檢局2000.1.1

3.《壓力容器、壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》質(zhì)檢局

2003.1.1

4.《鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》質(zhì)檢局2003.1.1

5.GB150《鋼制壓力容器》

6.JB4732《鋼制壓力容器-分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》

7.JB/T4735《鋼制焊接常壓容器》

8.GB151《管殼式換熱器》。

1—2壓力容器設(shè)計單位的職責(zé)是什么？

答：1.應(yīng)對設(shè)計文件的準(zhǔn)確性和完整性負(fù)責(zé)。

2.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.容器設(shè)計總圖應(yīng)蓋有壓力容器設(shè)計單位批準(zhǔn)書標(biāo)志。

1—3GB150-1998《鋼制壓力容器》的適用和不適用范圍是什么？

答：

適用范圍：

1.設(shè)計壓力不大于35Mpa的鋼制壓力容器。

2.設(shè)計溫度范圍根據(jù)鋼材允需的使用溫度確定。

不適用范圍:

1.直接火焰加熱的容器。

2.核能裝置中的容器。

3.經(jīng)常搬運的容器。

4.諸如泵、壓縮機、渦輪機或液壓缸等旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式機械設(shè)

備中自成整體或作為組成部件的受壓容器。

5.設(shè)計壓力低于O.IMpa的容器。

6.真空度低于0.02Mpa的容器。

7.內(nèi)直徑小于150mm的容器。

8.要求做疲勞分析的容器。

9.已有其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的壓力容器，如制冷、制糖、造紙、

飲料等行業(yè)中的某些專用壓力容器和搪玻璃容器。

17《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的適用與不適用范圍是什么？

答：使用范圍：（同時具備以下條件）

1.最高工件壓力（PW）大于等于O.IMpa（不含液體壓力）的容

器。

2.內(nèi)直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于0.15m,且容積V

大于等于0.25m3的容器；

3.盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體、或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)

沸點的液體的容器。

不適用范圍：

1.超高壓容器。

2.各類氣瓶。

3.非金屬材料制造的壓力容器。

4.核壓力容器、船舶和鐵路機車上的附屬壓力容器、國防或軍

事裝備用的壓力容器、鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察適用范圍內(nèi)的直接受火焰加

熱的設(shè)備（如煙道式余熱鍋爐等）。

5.正常運行最高工件壓力小于O.IMpa的壓力容器（包括在進料

或出料過程中需瞬時承受壓力大于等于O.IMpa的壓力容器，不包括

消毒、冷卻等工藝過程中需要短時承受壓力大于等于0.1Mpa的壓力

容器）。

6.機器上非獨立的承壓部件（如壓縮機、發(fā)電機、泵、柴油機

的承壓殼或氣缸，但不含造紙、紡織機械的烘缸、壓縮機的輔助壓力

容器）。

7.無殼體的套管換熱器、波紋管換熱器、空冷換熱器、冷卻排

管;。

1-5《容規(guī)》和GB150-98對壓力容器的范圍如何劃定？

答：

1.壓力容器與外部管道、裝置連接的：容器接管與外管道連接

的第一道環(huán)向接頭坡口端面；法蘭連接的第一個法蘭密封面；螺紋連

接的第一個螺紋螺紋接頭端面；專用連接或管件的第一個密封面。

2.壓力容器開孔部分的承壓封頭、平蓋及其堅固件。

3.非受壓元件與受壓元件的焊接接頭。

1—6何謂易燃介質(zhì)？

答:易燃介質(zhì)指與空氣混合的爆炸下限小于10%,或爆炸上限和下限

之差值大于等于20%的氣體。如甲胺、乙烷、甲烷等。

1—7介質(zhì)的毒性程度如何劃分？

答：參照HG《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》:

1.極度危害：<0.1mg/m3;

2.高度危害：0.1-<1.0mg/m3;

3.中度危害：1.0-<10mg/m3;

4.輕度危害：>10mg/m3;

1—8如何確定混合介質(zhì)的性質(zhì)?

答：應(yīng)以介質(zhì)的組成并按毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單

位的工藝設(shè)計或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門，決定介質(zhì)毒性程度或是否

屬于易燃介質(zhì)。

1—9如何劃分壓力容器的壓力等級？

答：按壓力容器的設(shè)計壓力（P）分為低壓、中壓、高壓、超高壓四

個等級：

1.低壓：0.1MpaWPV1.6Mpa

2.中壓：1.60Mpa<P<10Mpa

3,高壓：10.0Mpa<P<100Mpa

4.超高壓：P>100Mpa

1—10壓力容器的品種主要劃分為哪兒種？

答：按容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理，分反應(yīng)壓力容器、換熱壓

力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器。

1.反應(yīng)壓力容器：主要用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力

容器。如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、分解塔、聚合釜、合成塔、變換

爐、煤氣發(fā)生爐。

2.換熱壓力容器：主要用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，

管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器等。

3.分離壓力容器：主要用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈

化分離的壓力容器，如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、

吸收塔、銅洗器、干燥塔、分汽缸、除氧器等。

4.儲存壓力容器;主要是用于盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液體、液

化氣體的壓力容器，如各種型式的儲罐。

1-11壓力容器分為三類，其劃分的原則是什么？分類的目的是什

么？

答：為有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理，將?《容規(guī)》適用范圍內(nèi)的壓力容

器分為三類：

1.低壓容器為一類壓力容器。

2.下列情況之一的為二類壓力容器:

(1)中壓容器；

(2)易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害的低壓反應(yīng)容器的儲存容

器；

(3)毒性程度為極度和高度介質(zhì)的低壓容器。

(4)低壓管殼式余熱鍋爐。

(5)低壓搪玻璃壓力容器。

3.下列之一的為第三類壓力容器：

(1)高壓容器。

(2)中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))。

(3)中壓儲存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度的介質(zhì)，

且PV乘積大于等于10Mpa.m3)o

（4）中壓反應(yīng)容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度的介質(zhì)，

且PV乘積大于等于0.5Mpa.m3）。

（5）低壓容器：（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV

乘積大于等于0.2Mpa.m3）o

（6）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。

（7）中壓搪玻璃壓力容器。

（8）使用強度級別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強度值下限大于等

于540Mpa的材料）制造的壓力容器。

（9）移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫

液體）罐式汽車（液化氣體運輸半掛車、低溫液體運輸半掛車、永久

氣體運輸半掛車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）。

（10）球形儲罐（容積大于等于50m3）。

（11）低溫液體儲存壓力容器（容積大于等于5m3）。

1—12《容規(guī)》與《條例》及標(biāo)準(zhǔn)有何關(guān)系?

國務(wù)院發(fā)布的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》屬行政法規(guī)，是我國壓力容

器安全監(jiān)察工作的基本法規(guī)，是壓力容器安全監(jiān)察工作的依據(jù)和準(zhǔn)

則。依據(jù)《條例》制訂的《容規(guī)》也屬行政法規(guī)，是從安全角度，對

壓力容器安全監(jiān)督提出的最基本的要求。

國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬民事訴訟范圍，是設(shè)計、制造壓力容器產(chǎn)品的

依據(jù)。《容規(guī)》是壓力容器安全監(jiān)督和管理的依據(jù)。由于安全技術(shù)監(jiān)

督的內(nèi)容同標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)、性質(zhì)、工作進度和角度不同，有些與標(biāo)準(zhǔn)一

致，有些可能不一致，這是正常的，并不矛盾。二者無大小之分，作

為產(chǎn)品的設(shè)計和制造單位，遵守《容規(guī)》和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是一致的，二者

不協(xié)條時宜按高的要求執(zhí)行。但作為壓力容器安全監(jiān)察部門，只要產(chǎn)

品符合《容規(guī)》要求即可。

第二章材料

2—2碳素鋼鎮(zhèn)靜鋼Q235B級、C級的區(qū)別是什么？適用范圍是什么？

主要區(qū)別是沖擊試驗溫度不同：Q235B級做常溫20℃V型沖擊試驗;

Q235C級做0℃V型沖擊試驗。

適用范圍:

1.Q235B級：容器設(shè)計壓力PS1.6Mpa,鋼板使用溫度0?350℃。

用于容器殼體時，鋼板厚度不大于20mm，不得用于毒性為高度、極度

危害介質(zhì)的壓力容器。

2.Q235c級：容器設(shè)計壓力PW2.5Mpa,鋼板使用溫度0?400℃。

用于容器殼體時，鋼板厚度不大于30mm。

2—3碳素鋼和碳鎰鋼在高于425c溫度下長期使用時一，應(yīng)注意什么問

題？

答：GB150-98規(guī)定，碳素鋼和碳鎰鋼在高于425℃溫度下長期使用

時一，應(yīng)考慮鋼中碳化物的石墨化傾向。因為碳素鋼和鎰碳鋼在上述情

況下，鋼中的滲碳體會產(chǎn)生分解，F(xiàn)e3C3Fe+C（石墨），而這一分解

及石墨化最終會使鋼中的珠光體部分或全部消失，使材料的強度及塑

性下降，而沖擊值下降尤甚，鋼材明顯變脆。

2—4奧氏體的使用溫度高于525℃,時應(yīng)注意什么問題？

答:GB150-98規(guī)定，奧氏體的使用溫度高于525℃,鋼中含碳量應(yīng)

不小于0.04%,這是因為奧氏體鋼在使用溫度500?550℃時-，若含碳

量太低，強度及抗氧化性會顯著下降。因些一般規(guī)定超低碳

(C<0.03%)奧氏體不銹鋼的使用溫度范圍,18-9型材料用到400℃左

右,18-12-2型材料用到450℃左右,使用溫度超過650℃時，國外對于

304、316型材料一般要求用H級，即含碳量要稍高一些，主要也是

考慮耐腐蝕，而且耐熱及有熱強性。

2—5不銹鋼復(fù)合鋼板的的使用溫度范圍是什么？

答：不銹鋼復(fù)合鋼板的的使用溫度范圍是應(yīng)同時符合基材和復(fù)材使

用溫度范圍的規(guī)定。

2—6壓力容器用碳素鋼和低合金鋼，當(dāng)達(dá)到何種厚度時應(yīng)在正火狀

態(tài)下使用？為什么？

殼體厚度大于30mm的20R和16MnR;其它受壓元件(法蘭、管板、

平蓋等)厚度大于50mm的20R和16MnR,以及大于16mm的

15MnVR,應(yīng)在正火狀態(tài)下使用。這主要是考慮國內(nèi)軋制設(shè)備條件限

制，較厚板軋制比小，鋼板內(nèi)部致密度及中心組織質(zhì)量差；另外對鋼

板正火處理可細(xì)化晶粒及改善組織，使鋼板有較好的韌性、塑性及有

較好的綜合機械性能。

2—7調(diào)質(zhì)狀態(tài)和用于多層包扎容器內(nèi)筒的碳素鋼和低合金鋼鋼板為

何應(yīng)逐張進行拉力試驗和夏比（V型）常溫或低溫沖擊試驗？

答：低合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，屈服點大大提高了，但沖擊韌性不夠穩(wěn)

定，為了正確判斷綜合力學(xué)性能，所以要逐張進行拉力和沖擊試驗來

驗證。

多層包扎容器內(nèi)筒是一種承受較高工作壓力的設(shè)備內(nèi)筒，其設(shè)計壓力

為10?lOOMpa；同時高壓容器還往往承受較高的溫度和各種介質(zhì)的腐

蝕，操作條件苛刻，故高壓容器的材料驗收、制造、與檢驗要求都比

較高，這樣才能保證高壓容器的使用安全。

2—8設(shè)計溫度小于0℃時，名義厚度bn大于25mm的20R和5n大

于38mm的16MnR、15MnVR、15MnVNR或任何厚度的18MnMoNbR

和13MnNiMoNbR為何要進行夏比（V型）低溫沖擊試驗？試樣為何

取橫向？低溫沖擊功的指標(biāo)是什么？

因為國產(chǎn)鋼材：16MnR、15MnVR、15MnVNR當(dāng)厚度達(dá)到一定限度

時一，或18MnMoNbR和13MnNiMoNbR強度級別較高的任何厚度鋼

板，無延性轉(zhuǎn)變溫度可能就在-19.9?0℃之間，非常危險，但又未按低

溫材料對待，為避免這個問題，就要在上述溫度區(qū)間做母材和試板V

型沖擊以驗證能否滿足設(shè)計要求。

由于澆鑄鋼錠時形成化學(xué)成分不勻或含有雜質(zhì),則在熱軋形后不均勻

部分和雜質(zhì)就順著金屬伸長方向延伸，形成所謂“流線”或纖維狀組織,

這時金屬力學(xué)性能就表現(xiàn)出各項異性，即平行于流線方向的力性能要

高于垂直于流線方向的力學(xué)性能，尤其塑性和韌性更為突出，所以制

造壓力容器鋼板標(biāo)準(zhǔn)中取力學(xué)性能低的橫向作為沖擊值標(biāo)準(zhǔn)，以提高

材料安全使用可靠性。

低溫沖擊功的指標(biāo)為：20R的Akv>18J；16MnR、15MnVR的

Akv>20J,18MnMoNbR和13MnNiMoNbR的Akv>27Jo

2—9用于容器殼體的碳素鋼和低合金鋼板，什么情況下要逐張做超

聲波檢驗？

答：凡符合下列條件之一的，應(yīng)逐張做超聲波檢驗：

1.盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的壓力容器。

2.盛裝介質(zhì)為液化石油氣且硫化氫含量大于100mg/L的壓力容器。

3.最高工作壓力大于等于lOMpa的壓力容器。

4.GB150第2章和附錄C、GB151《管殼式換熱器》、GB12337《鋼

制球形儲罐》及其它國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定應(yīng)逐張進行超聲波檢

測的鋼板。

2—10低合金鋼鋼板使用溫度等于或低于-20C時-，其使用狀態(tài)及最低

沖擊試驗溫度應(yīng)符合什么要求？

答：其使用狀態(tài)及最低沖擊試驗溫度應(yīng)符合下列要求：

16MnR熱軋狀態(tài)厚度6?25mm，最低沖擊試驗溫度為-20℃

正火狀態(tài)厚度6?120mm，最低沖擊試驗溫度為-20℃

16MnDR正火狀態(tài)厚度6?36mm，最低沖擊試驗溫度為-40C

正火狀態(tài)厚度36?100mm,最低沖擊試驗溫度為-30℃

0.9Mn2VDR正火，正火加回火狀態(tài)厚度6?36mm，最低沖擊試驗溫

度為-50C

0.9MnNiDR正火，正火加回火狀態(tài)厚度6?60mm，最低沖擊試驗

溫度為-70℃

15MnNiDR正火，正火加回火狀態(tài)厚度6?60mm，最低沖擊試驗溫

度為-45℃

2—11什么是奧氏體不銹鋼的敏化范圍？

答：奧氏體不銹鋼在400?850℃范圍內(nèi)緩慢冷卻時，在晶界上有高銘

的碳化物Cr23c6析出，造成鄰近部分貧銘，引起晶間腐蝕傾向，這

一溫度范圍稱敏化范圍。

2—12何謂固溶熱處理？它對奧氏體不銹鋼性能有何作用？

答：將合金加熱至高溫單項區(qū)恒溫保持，使過剩項充分溶解到回溶體

中去后快速冷卻，以得到飽和回溶體的工藝稱回溶處理。通過固溶處

理輅銀不銹鋼將高溫組織在室溫下固定下來，獲得被碳過飽和的奧氏

體，以改善鋁銀不銹鋼的耐腐蝕性。此外還能提高銘銀不銹鋼的塑性

和韌性。

2—13目前防止晶間腐蝕的措施大致有兒種？

1.固溶化處理。

2.降低鋼中的含碳量。

3.添加穩(wěn)定碳的元素。

2—14什么是應(yīng)力腐蝕破裂？奧氏體不銹鋼在哪些介質(zhì)中易產(chǎn)生應(yīng)

力體腐蝕？

答：應(yīng)力腐蝕是金屬在應(yīng)力（拉應(yīng)力）和腐蝕的共同作用下（并有一

定的溫度條件）所引起的破裂。應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象較為復(fù)雜，當(dāng)應(yīng)力不存

在時，腐蝕甚微；當(dāng)有應(yīng)力后，金屬在腐蝕并不嚴(yán)重的情況下發(fā)生破

裂，由于破裂是脆性的，沒有明顯預(yù)兆，容易造成災(zāi)難性事故?？僧a(chǎn)

生應(yīng)力腐蝕的金屬材料與環(huán)境組合主要有以下兒種：

1.碳鋼及低合金鋼：介質(zhì)為堿性、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化

氫、醋酸等。

2.奧氏體不銹鋼：氯離子、氯化物+蒸汽、濕硫化氫、堿液等。

3.含鋁奧氏體不銹鋼：堿液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸銅水溶液

等。

4.黃銅：氨氣及溶液、氯化鐵、濕二氧化硫等。

5.鈦：含鹽酸的甲醇或乙醇、熔融氯化鈉等。

6.鋁：濕硫化氫、含氫硫化氫、海水等。

2—15奧氏體不銹鋼焊縫能否采用超聲波檢測，為什么？

由于奧氏體不銹鋼中存在雙晶晶界等顯著影響超聲波的衰減及傳播，

因此目前超聲波檢測未能在這種不銹鋼中得到廣泛采用。

2—16選用新研制的鋼材設(shè)計壓力容器時，應(yīng)滿足什么要求？

選用新研制的鋼材設(shè)計壓力容器，必須具有完整的技術(shù)評定文件，該

文件應(yīng)經(jīng)全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會審定合格。

2—17用GB713-86《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼板》中的20g鋼板可

否代用什么容器用鋼板？

GB713-86《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼板》中的20g鋼板可代用Q235-C

鋼板。

2—18用GB712-88《船體用結(jié)構(gòu)鋼》中的B級鋼板代用Q235-C鋼板

時，應(yīng)符合什么要求?

代用Q235-C板時，鋼廠必須按按標(biāo)準(zhǔn)進行沖擊試驗。對經(jīng)船檢部門

同意鋼廠未進行沖擊試驗的B級鋼板只能代用Q235-B鋼板。

2—19碳素鋼和低合金鋼鋼管，當(dāng)使用溫度搔20C時,其使用狀態(tài)及

最低沖擊試驗溫度按下表的規(guī)定：

鋼號使用狀態(tài)壁厚,mm最低沖擊試驗溫度,

10正火<16-30

20G正火<16-20

16Mn正火<20-40

09MnD正火<16-50

因尺寸限制無法制備5X10X55小尺寸沖擊試樣的鋼管，免做沖擊試

驗，各鋼號鋼管的最低使用溫度按附錄C的規(guī)定。

2—20鍛件的級別如何確定？對于公稱厚度大于300mm的碳素鋼和

低合金鋼鍛件應(yīng)選用什么級別?

鍛件級別按JB4726《壓力容器鍛件技術(shù)條件》的規(guī)定選用。對于公

稱厚度大于300mm碳素鋼和低合金鋼鍛件應(yīng)選用HI級或IV級。

2—2116MnD鋼鍛件，當(dāng)使用溫度等于或低于-20℃時其熱處理狀態(tài)

及最低沖擊試驗溫度是什么？

答：應(yīng)符合下列規(guī)定：

鋼號熱處理狀態(tài)公稱厚度，mm最低沖擊試驗溫度，℃

16MnD正火加回火，調(diào)質(zhì)<200-40

>200-300-30

2—22低合金鋼螺栓，當(dāng)使用溫度等于或低于-20C時-，其使用狀態(tài)及

最低沖擊試驗溫度是什么？

答：應(yīng)符合下列規(guī)定：

鋼號規(guī)格mm最低沖擊試驗溫度℃Akv(J)使用狀態(tài)

30CrMoA<M56-100>27

35CrMoA<M56-100>27

35CrMoA<M60-M80-70>27

2—23壓力容器受壓元件采用國外鋼材應(yīng)符全些什么要求？

選用國外材料時，應(yīng)是國外相應(yīng)壓力容器最新標(biāo)準(zhǔn)所允許使用的鋼

材，其使用范圍一般不超過該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且不超出GB150-98第4

章材料部分和技術(shù)要求的鋼材的規(guī)定。并符合《容規(guī)》第22條的規(guī)

定。

2—24鋁和鋁合金用于壓力容器受壓元件應(yīng)符合什么要求？

1.設(shè)計壓力不應(yīng)大于8Mpa,設(shè)計溫度為-269?200℃。

2.設(shè)計溫度大于65℃時一，一般不選含鎂量大于等于3%的鋁合金。

2—25鈦和鈦合金用于壓力容器受壓元件應(yīng)符合什么要求?

1.設(shè)計溫度：工業(yè)純鈦不應(yīng)高于250℃,鈦合金不應(yīng)高于300℃,

復(fù)合板不應(yīng)高于350℃o

2.用于制造壓力容器殼體的鈦材應(yīng)在退火狀態(tài)下使用。

2—26銅及銅金用于壓力容器受壓元件應(yīng)為什么狀態(tài)？

一般應(yīng)為退火狀態(tài)。

第二章鋼制焊接壓力容器

3—1什么叫設(shè)計壓力？什么叫計算壓力？如何確定？

設(shè)計壓力是指設(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

為載荷條件，其值不低于工作壓力。確定設(shè)計壓力時應(yīng)考慮：

1.容器上裝有超壓泄放裝置時，應(yīng)按附錄B的規(guī)定確定設(shè)計壓力。

2.對于盛裝液化石油氣體的容器，在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計

壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的金屬溫度確定。且不應(yīng)低于《容規(guī)》

中的相關(guān)規(guī)定。

3.確定外壓容器時，應(yīng)考慮在正常工作情況下可能出現(xiàn)的最大設(shè)計

差。

4.確定真空容器的殼體厚度時,設(shè)計壓力按承受外壓考慮。（1）當(dāng)

裝有安全控制裝置時設(shè)計壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力差或0.1Mpa兩

者中的低值；當(dāng)無安全控制裝置時取O.IMpa。

5.由兩室或兩室以上壓力室組成的壓力容器，如夾套容器，確定設(shè)

計壓力時，應(yīng)根據(jù)各自的工作壓力確定各壓力室自己的設(shè)計壓力。

計算壓力是指在相應(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)液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計）。由

兩個或兩室以上壓力室組成的壓力容器，如夾套容器，確定計算壓力

時一，應(yīng)考慮各室之間的最大壓力差。

3—2固定式液化氣體容器設(shè)計中，如何確定設(shè)計壓力？

盛裝臨界溫度大于等于50℃的液化氣體的壓力容器，如設(shè)計有可靠

的保冷設(shè)施，其設(shè)計壓力應(yīng)為盛裝液化氣體在可能達(dá)到的最高工作溫

度下的飽和蒸汽壓力；如無保冷設(shè)施，其設(shè)計壓力不得低于該液化氣

體在50℃時的飽和蒸汽壓力。

盛裝臨界溫度小于50℃的液化氣體的壓力容器，如設(shè)計有可靠的保

冷設(shè)施，并能確保低溫儲存的，其設(shè)計壓力不得低于試驗實測最高溫

度下的飽和蒸汽壓力；沒有實測數(shù)據(jù)或沒有保冷設(shè)施的壓力容器，其

設(shè)計壓力不得低于所裝液化氣體在規(guī)定最大充裝量時，溫度為50℃

時的氣體壓力。

3—3GB150-98標(biāo)準(zhǔn)對壓力容器設(shè)計應(yīng)考慮的載荷有哪些？

1.內(nèi)壓、外壓或最大壓差。

2.液體靜壓力。

必要時還應(yīng)考慮以下載荷：

1.容器的自重（包括內(nèi)件和填料）以及正常操作條件下或試驗狀態(tài)

下內(nèi)裝物料的重量；

2.附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷。

3.風(fēng)載荷和地震載荷。

4.支座的作用反力。

5.連接管道和其它部件所引起的作用力。

6.溫度梯度、熱膨脹量不同而引起的作用力。

7.包括壓力急劇波動的沖擊載荷。

8.沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。

9.容器在運輸或吊裝時承受的作用力。

3—GB150-98標(biāo)準(zhǔn)除了規(guī)定的常規(guī)設(shè)計方法以外還允許采用什么方

法進行設(shè)計？

允許用以下方法進行設(shè)計，但需經(jīng)全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會評定認(rèn)

可。

1.以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計（包括有限元法分析）。

2.驗證性試驗分析（如應(yīng)力測定、驗證性水壓試驗）。

3.用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進行對比的經(jīng)驗設(shè)計。

3-5什么叫計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度、有效厚度？

計算厚度系指用公式計算得到的厚度，需要時，尚應(yīng)計入其它載荷所

需厚度，不包括厚度附加量。

設(shè)計厚度系指計算厚度與腐蝕余量之和。

名義厚度是將設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即圖樣標(biāo)注的厚度。對于容器殼體在任何情況下其

名義厚度不得小于最小厚度與腐蝕裕量之和；

有效厚度是指名義厚度減去厚度附加量。

3—6什么叫最小厚度？如何確定？

為滿足制造工藝要求，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗對殼體元件規(guī)定了不包括腐

蝕裕量的最小厚度。圓筒的最小厚度3min按下列規(guī)定：

1.對碳素鋼和低合金鋼容器：5min>3mmo

2.對高合金鋼容器：8min>2mmo

3—7厚度附加量C由哪兩部分組成？

厚度附加量C按下式計算：

C=C1+C2mm

式中Cl為鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，按相應(yīng)鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)選取，

C2為腐蝕裕量。

3—8對于鋼材各種強度性能如何選取其安全系數(shù)？螺栓的安全系數(shù)

選用較高，為什么？

常溫下最低抗拉強度ob

常溫或設(shè)計溫度下的屈服點。S或ost

設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時斷裂的持久強度

設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時蠕變率為1%的蠕變極限on

Nb

ns

nD

nn

碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼

>3.0

>1.6

>1.5

>1.0

奧氏體高合金鋼

>3.0

>1.51)

>1.5

>1.0

1)當(dāng)部件的設(shè)計溫度不到蠕變溫度范圍，且允許有微量永久變形

時一，可適當(dāng)提高許用應(yīng)力，但不超過0.9ost.此規(guī)定不適用于法蘭或其

它有微量變形就產(chǎn)生泄漏或故障的場合。

螺栓的安全系數(shù)在選項取時應(yīng)考慮:

1.使在旋緊螺栓的初始應(yīng)力大于設(shè)計值，以保證其密封。

2.壓力試驗時因試驗壓力高于工作壓力，因而螺栓可能伸長，墊片

松馳，必須再次擰緊螺栓。

3.法蘭與螺栓的溫度差，以及兩者材料的線膨脹系數(shù)不同所引起的

應(yīng)力。因而螺栓的安全系數(shù)較高。

材料

螺栓直徑

熱處理狀態(tài)

設(shè)計溫度下的屈服點os

ns

設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時斷裂的持久強度。。平均值的nD

碳素鋼

<M22

M24-M48

熱軋、正火

3.7

2.5

低合金鋼、

馬氏體

高合金鋼

<M22

M24?M48

>52

調(diào)質(zhì)

3.5

4.3.0

5.2.7

1.5

奧氏體高合金鋼

<M22

M24?M48

固溶

1.6

1.5

3—9不銹鋼復(fù)合鋼板在設(shè)計中如需計入復(fù)層材料的強度時，設(shè)計溫

度下的許用應(yīng)力⑹如何計算？

對于復(fù)層與基層結(jié)合率達(dá)到JB4733-96的B2級以上的復(fù)合鋼板，在

設(shè)計計算中需計入復(fù)層材料的強度時一，設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力?按

下式計算：

[o]151+[o]2§2

0=

51+82

31—基層鋼板的名義厚度

32—為復(fù)層材料的厚度，不計入腐蝕裕量。

[R1-設(shè)計溫度下基層的許用應(yīng)力

6]2—設(shè)計溫度下復(fù)層材料的許用應(yīng)力

3—10對容器直徑不超過800mm，不能檢測的單面焊，如何處理？

對容器直徑不超過800mm的圓筒與封頭的最后一道環(huán)向封閉焊縫，

當(dāng)采用不帶墊板的單面焊對接接頭，且無法進行射線或超聲波檢測

時一，允許不進行檢測，但需采用氣體保護焊底。

3—11鋼制焊接壓力容器液壓試驗的壓力如何確定？

1.內(nèi)壓容器液壓試驗壓力PT按下式確定:

PT=1.25p[o]/[o]t

P—設(shè)計壓力

[可-試驗溫度下材料的許用應(yīng)力

[o]t設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力

2.外壓容器和真空容器按內(nèi)壓容器進行液壓試驗，試驗壓力PT按

下式確定：

PT=L25p

P—設(shè)計壓力

3.夾套容器應(yīng)在圖樣上分別注明內(nèi)筒和夾套的試驗壓力。

a.內(nèi)筒：內(nèi)筒的試驗壓力按上述1,2款確定。

b.夾套：夾套內(nèi)的試驗壓力按上述1款確定，但必須校核內(nèi)筒

在試驗外壓力作用下的穩(wěn)定性。如不能滿足穩(wěn)定性要求，則應(yīng)規(guī)定在

作夾套的液壓試驗時，必須同時在內(nèi)筒內(nèi)保持一定壓力，以使整個試

驗過程（包括升壓、保壓、和卸壓）中的任一時間內(nèi)，夾套的內(nèi)筒的

壓力差不超過設(shè)計壓差。

3—12液壓試驗中，對試驗液體有什么要求？

試驗液體一般采用水，需要時也可采用不會導(dǎo)致發(fā)生危險的其它液

體。試驗時液體的溫度應(yīng)低于其閃點或沸點。奧氏體不銹鋼制容器用

水進行液壓試驗后應(yīng)將水漬去除干凈。當(dāng)無法達(dá)到這一要求時一，應(yīng)控

制水的氯離子含量不超過25mmg/L.

試驗溫度：

1.碳素鋼、16MnR和正火15MnVR鋼制壓力容器液壓試驗時，液

體溫度不得低于5℃,其它低合金鋼制容器液壓試驗時液體溫度不得

低于15ro如果由于板厚等原因造成材料延性轉(zhuǎn)變溫度升高，則需

相應(yīng)提高試驗液體溫度。

2.其它鋼種制容器液壓試驗溫度按圖樣規(guī)定。

3—13何種情況下方可進行氣壓試驗？如何進行?

1.容器容積過大，無法承受水的重量。

2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水壓試驗不足以充分檢驗各個部位的試壓要求。

3.由于設(shè)計結(jié)構(gòu)的原因，用水不適合的（如不允許容器內(nèi)殘留試驗

液體）。

4.其它難以克服的困難諸如大型容器供水困難者。

氣壓試驗應(yīng)有安全措施。該安全措施需經(jīng)試驗單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批

準(zhǔn)，并經(jīng)本單位安全部門檢查監(jiān)督。試驗所用氣體應(yīng)為干燥、潔凈的

空氣、氮氣或其它惰性氣體。碳素鋼和低合金鋼容器，氣壓試驗時介

質(zhì)溫度不得低于15C；其它容器氣壓試驗溫度按圖樣規(guī)定。

試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，至規(guī)定試驗壓力的10%,保壓5?10分鐘，

然后對所有焊縫和連接部位進行初次泄漏檢查，如有泄漏，修補后重

新試驗。初次泄漏檢查合格后，再繼續(xù)緩慢升壓至規(guī)定試驗壓力的

50%,如無異?，F(xiàn)象，其后按每級規(guī)定的試驗壓力的10%的級差增至

規(guī)定的試驗壓力。保壓30分鐘后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的87%,

并保持足夠長的時間后現(xiàn)進行泄漏檢查。如有泄漏，修補后再按上述

規(guī)定重新試驗。檢查無漏氣、無可見異常變形為合格。不得采用連續(xù)

加壓來維持試驗壓力不變。氣壓試驗過程中嚴(yán)禁帶壓堅固螺栓。

3—14何種情況下要做氣密性試驗？如何進行?

1.介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計上不允許有微量泄漏的壓

力容器，必須進行氣密性試驗。

2.氣密性試驗應(yīng)在液壓試驗合格后進行。對設(shè)計圖樣要求作氣壓試

驗的壓力容器，是否再做氣密性試驗，應(yīng)在設(shè)計圖樣上規(guī)定。

3.碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗用氣的溫度應(yīng)不低于5℃,

其它材料制壓力容器按設(shè)計圖樣規(guī)定。

4.壓力容器進行氣密性試驗時一，安全附件應(yīng)安裝齊全。

5.氣密性試驗所用的氣體應(yīng)為干燥，潔凈的空氣、氮氣或其它惰性

氣體。

6.氣密性試驗壓力應(yīng)在圖樣上注明。試驗壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到歸

定的試驗壓力后保壓30分鐘，然后降至設(shè)計壓力，對所有焊縫和連

按部位進行泄漏檢查，小型容器也可浸入水中檢查。如有泄漏，修補

后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。經(jīng)檢查無泄漏即為合格。

3—15試述第一、三、四強度理論?

第一強度理論即最大主應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力強度S=clo它認(rèn)為引

起材料斷裂破壞的因素是最大主應(yīng)力。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀

態(tài)，只要最大主應(yīng)力達(dá)到材料單項拉伸時的最大應(yīng)力值，材料即發(fā)生

斷裂破壞。

第三強度理論即最大剪應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力強度S=O1P3,它認(rèn)為

引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是最大剪應(yīng)力。亦即不論材料處于

何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時的最大剪應(yīng)力值，材

料即發(fā)生屈服破壞。

第四強度理論亦稱最大變形能理論，其當(dāng)量應(yīng)力強度

S=

（它認(rèn)為引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是材料的最大變形能。亦

即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單

向拉伸屈服時的變形能，材料即發(fā)生屈服破壞。

我國GB150-98標(biāo)準(zhǔn)中計算式主要是以第一強度理論為基礎(chǔ)的。

我國JB4732《鋼制壓力容器一分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中應(yīng)力強度計算均采

用第三強度理論。

3—16GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中的圓筒公式采用了哪種強

度理論？涵義是什么？

圓筒計算公式用lame公式，該公式用四種強度理論又派生出四個應(yīng)

力計算公式。GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中的圓筒公式是由殼

體薄膜理論環(huán)向應(yīng)力表達(dá)式演變而來，即平均直徑處的薄膜應(yīng)力公式

（中徑公式）；這個公式當(dāng)外徑與內(nèi)徑比值KW1.5時推演可證明它與

lame公式的第一強度理論表達(dá)式近似相等。因此，在工程上就將中

徑公式視為第一強度理**式，亦可用于厚壁容器（KWL5）時的計算。

3—17GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)壓圓筒強度計算的基

本公式和使用范圍是什么？

基本公式：

PcDi

8=-

2[o]t(p-Pc

適用范圍為：Do/Di<1.5或PS0.4㈤即

3—18GB150-98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)壓球殼強度計算的基

本公式和使用范圍是什么？

基本公式：

PcRi

3=------------------

2[o]t（p-0.5Pc

適用范圍為：或叱0.6[司即

3—19內(nèi)壓圓筒與球殼厚度計算公式中的焊縫系數(shù)指的是何焊縫系

數(shù)？

圓筒中的焊縫系數(shù)為縱焊縫系數(shù)（即A類焊縫系數(shù)）。球殼公式中的焊

縫系數(shù)為球殼上各焊縫的最小焊縫系數(shù)，其中包括球殼與圓筒相連接

的環(huán)焊縫系數(shù)(即A類煌縫系數(shù))。

3—20外壓容器破壞形式有哪兩種？外壓容器的設(shè)計壓力應(yīng)包括哪

兩個方面的內(nèi)容？

外壓容器破壞的主要形式有強度破壞和失穩(wěn)破壞兩種。設(shè)計應(yīng)包括強

度計算和穩(wěn)定校核。因失穩(wěn)往往在強度破壞前發(fā)生，所以穩(wěn)定性計算

是外壓容器計算中主要考慮的問題。

3—21GB150—98《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中,外壓圓筒(D0/5e>20)

的有效厚度如何計算？

1.假設(shè)5n令3e=3n-C,定出L/D0和D0/8n.

2.在圖中利用L/D0和D0/8查出相應(yīng)系數(shù)Ao

3.由A和材料的彈性模量E查圖得B值，用下式計算出許用外壓

應(yīng)力⑶。

B

四=

D0/5e

2AE

或［P］=------------

3(D0/5e)

4」P］應(yīng)大于或等于Pc,否則須再假設(shè)名義厚度bn,重復(fù)上述計算步驟,

直至［P］大于且接近Pc為止。

3—22常見的容器封頭有哪兒種？各有何優(yōu)缺點？

常見的容器封頭有半球形、碟形、橢圓形、無折邊球形、錐形、平蓋

生等。

從受力情況看，依次為：半球形、橢圓形、碟形、錐形、平蓋最差。

從制造上看，平蓋最容易，其次為錐形、碟形、橢圓形、球形。

錐形封頭受力不佳，但有利于流體均勻分布和排料，使用也較多。

3—23碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑和封頭轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑有何要求?

碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑應(yīng)不大于封頭的內(nèi)直徑，通常取0.9倍

的封頭內(nèi)直徑，封頭轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的10%,且不得

小于3倍名義厚度5no

3—24受內(nèi)壓的碟形封頭和橢圓形封頭的形狀系數(shù)是什么？

碟形封頭形狀系數(shù)M按下式計算：

式中：Ri為球面部分的內(nèi)半徑，r為轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑。

橢圓形封頭的形狀系數(shù)K按下式計算：

式中Di為封頭內(nèi)直徑，hi為封頭不包括直邊部分的高度。

標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K=lo

3—25受內(nèi)壓碟形封頭厚度的計算公式是什么？

計算厚度

式中M為封頭形狀系數(shù)：

3—36GB150-98對碟形封頭的有效厚度有何限制？

對于Ri=0.9Di,r=0.17Di的碟形封頭，其有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑

的0.15%,其它碟形封頭的有限厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.3%.但當(dāng)

確定封頭厚度時已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問題，或是按分析法進行

設(shè)計者可不受此限制.

3—27受內(nèi)壓橢圓形形封頭的厚度計算公式是什么？

計算厚度公式是：

式中K為封頭形狀系數(shù)：

3—28GB150—98對橢圓形封頭的有效厚度有何限制?

標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（K=l）的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的15%,其它橢

圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于0.30%.但當(dāng)確定封頭厚度時已考慮了

內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問題，或是按分析法進行設(shè)計者，可不受此限。

3—29受內(nèi)壓（凹面受壓）無折邊球形封頭的計算厚度公式是什么？

答：封頭的計算厚度按下式確定：

式中Q--系數(shù)，可查圖表取得。

3—30受外壓（凸面受壓）無折邊球形封頭的計算厚度公式是什么？

下列兩種方法取較大值：

1.外壓球殼所需的有效厚度計按下以下步驟確定：

a.假設(shè)3e=3n-C,定出Ri/8e

b.按下式計算系數(shù)A

A=0.125/

c.根據(jù)所有材料從有關(guān)圖中找到系數(shù)B,并按下式計算許用外壓

力呼

四=

或［P］=

d.［P］應(yīng)大于或等于Pc,否則再假設(shè)名義厚度5n重復(fù)上術(shù)計算，

直到［P］應(yīng)大于且接近Pc為止。

2.按下式計算計算封的計算厚度：

3=

式中：Q—系數(shù)，由圖查取。

3—31兩側(cè)受壓的無折邊球面中間封頭的厚度如何計算？

當(dāng)不能保證在任何情況下封頭兩側(cè)的壓力都同時作用時，應(yīng)分別按下

列兩種情況計算，取較大值：

a.只考慮封頭凹面受壓計算厚度按:

計算，式中Q值按GB150-98的圖7-6查取。

b.只考慮封頭凸面受壓，計算公式同上,但其中Q值按GB150-98

的圖7-7查取。此外，還應(yīng)不小于按GB150-98第6.2.2條確定的有效

厚度。

當(dāng)能夠保證任何任何情況下封頭兩側(cè)的壓力同時作用時，可以按封頭

兩側(cè)的壓差進行設(shè)計，當(dāng)封頭一側(cè)是正壓，另一側(cè)為負(fù)壓，則必須按

兩鋤差值進行設(shè)計。

a.當(dāng)壓力差的作用使封頭凹面受壓時，計算厚度的公式

同上，式中Q值按GB150-98的圖7-6查??；

b.當(dāng)壓力差的作用使封頭凸面受壓時一，算公式仍按上式

確定，但其中Q值按GB150-98的圖7-7查取。此外，還應(yīng)不小于按

GB150-98第6.2.2條確定的有效厚度。

3—32GB150-98對錐形封頭的設(shè)計范圍有何限制？對其幾何形狀有

何要求?

對錐形封頭只規(guī)定適用軸對稱的無折邊或折邊錐形封頭，且其錐殼

半頂角a<60°o

1.錐殼大端：當(dāng)錐殼半頂角空30度時可采用無折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)a>30

度時應(yīng)采用有折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進行設(shè)計。

2.大端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑r應(yīng)不小于封頭大端內(nèi)徑

Di的10%,且不小于該過渡段厚度的3倍。

3.錐殼小端：當(dāng)錐殼半頂角空45度時可采用無折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng)a>45

度時應(yīng)采用折邊結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)按應(yīng)力分析方法進行設(shè)計。

4.小端折邊錐形封頭的過渡段轉(zhuǎn)角半徑rs應(yīng)不小于封頭小端內(nèi)徑

Dis的5%,且不小于該過渡段厚度的3倍。

5.錐殼與圓筒的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。

3—33當(dāng)錐形封頭的錐殼半頂角a>60時，應(yīng)如何計算？

當(dāng)錐殼半頂角a>60時，錐形封頭的厚度可按平蓋進行計算。也可以

用應(yīng)力分析（包括有限元）法確定。

3—34錐形封頭的錐殼，其厚度如何計算？De的含義為何?

錐殼厚度的計算公式為：

式中De的含意是:GB150-98允許錐殼同一個半頂角的兒個不同厚度

的錐殼段組成，錐殼的直徑是逐段變化的，因此，錐殼段的厚度也是

逐段變化的。各錐殼段的厚度均按此式計算，式中De分別為各錐殼

段大端內(nèi)直徑。

3—35受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大小端如需補強時，對加強段有何要

求？加強段厚度如何計算？有何限制？

若需要增加厚度予以加強時一，錐殼加強段與圓筒加強段應(yīng)有相同的厚

度。

受內(nèi)壓無折邊錐形封頭大端加強段的厚度按下式計算:

式中Q值由GB150-98的圖7-12查取。

受內(nèi)壓無折邊錐形封頭小端加強段的厚度按下式計算:

式中Q值由GB150-98的圖7-14查取。

加強段的限制：在任何情況下，加強段厚度不得小于邊接處錐殼的計

算厚度。錐殼加強段的長度，對于大端，應(yīng)不小于；對于小端，應(yīng)不

小于。圓筒加強段的長度，對于大端，應(yīng)不小于；對于小端，應(yīng)不小

于。

3—36受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度，在GB150-98中是如何確定

的？

受內(nèi)壓折邊錐形封頭大端厚度的確定，在GB150-98中，是以過渡段

與錐殼相連接處的過渡段厚度與錐殼厚度相比較，取其大者。將過渡

段視作碟形封頭的過渡區(qū)，因而按碟形封頭計算其厚度。與之相連的

錐殼，由于此處的直徑已小于過渡區(qū)前的圓筒直徑，此處直徑可根據(jù)

其過渡區(qū)半徑和錐殼半項角值計算得出，而后用錐殼厚度計算式計

算。

GB150-98中的折邊錐形封頭大端的過注段厚度計算式：

6=

和過渡區(qū)相接處的錐殼厚度計算式：

3=

均系按此機理推導(dǎo)得出。其中的系數(shù)K值的f值分別由GB150-98中

的表77和表7—5查取。

3—37圓形平蓋厚度計算公式化是什么？如何推導(dǎo)而來？

圓形平蓋厚度計算公式是基于假定薄的圓形平板受均布載荷，周邊簡

支或鋼性固支連接情況下推導(dǎo)而得的。其計算公式為：

3-38緊縮口封頭作用于縱向截面彎曲應(yīng)力按什么公式校核?

作用于縱向截面的彎曲應(yīng)力是

此彎曲應(yīng)力不得大于緊縮口封頭所用鋼材的施用應(yīng)力的0.8倍，即

om<0.8[o]t

這就是GB150-98對緊縮口封頭縱向截面上作用的彎曲應(yīng)力校核公

式。

3—39GB150-98規(guī)定在什么情況下壓力容器壁上開孔可不另行補

強？

允許不另行補強需滿足下述條件：

1.相鄰兩開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）應(yīng)不小于兩孔

直徑之和的兩倍。

2.接管公稱外徑小于或等于89mmo

3.不補強接管的外徑和最小壁厚的規(guī)格采用：（p25x3.5、（p32x3.5、

（p38x3.5、（p45x4、（p57x5、（p65x5、（p76x6（p89x6mmo（接管的腐蝕裕

量為1mm）

以上規(guī)定適用于設(shè)計壓力P<2.5Mpa的容器。

370壓力容器開孔補強有兒種？采用補強圈結(jié)構(gòu)補強應(yīng)遵循什么

規(guī)定？

壓力容器的開孔補強，從設(shè)計方法區(qū)分大致下述兒種：

1.等面積補強法。

2.極限補強法。

3.安定性分析。

4.其它方法，如試驗應(yīng)力分析法、采用增量塑性理論方法研究容器

開孔及補強等等。

從補強結(jié)構(gòu)區(qū)分，其基本結(jié)構(gòu)大致分為兩大類:

1.補強圈搭焊結(jié)構(gòu)。

2.整體補強結(jié)構(gòu)。

當(dāng)采用補強圈結(jié)構(gòu)補強時，應(yīng)遵循下列規(guī)定：

1.所采用鋼材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強度：ob<540Mpa.

2.殼體名義厚度3ng38mm。

3.補強圈厚度應(yīng)小于或等于1.55no

3—1在應(yīng)用等面積補強時，為什么要限制d/D之比和長圓形孔的長

短軸之比？

開孔不僅削弱容器壁的強度，而且在開孔附近的局部區(qū)域形成很高的

應(yīng)力集中。較大的局部應(yīng)力，加上接管有各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力、溫

度應(yīng)力，以及容器材質(zhì)和制造缺陷等等因素的綜合作用，往往會造成

容器的破壞源。因此，對于開孔的補強首先應(yīng)研究開孔的受力分析。

其基本方法是從彈性力學(xué)的大平板上開小孔分析。

一、大平板上開小圓孔:

1.單向拉伸應(yīng)力集中系數(shù)：K=3

2.雙向拉力應(yīng)力集中系數(shù)：K=2.5

二、大平板上開孔問題，橢圓孔邊緣應(yīng)力集中系數(shù)可比圓孔大。特

別是長軸垂直于主應(yīng)力方向時一，a/b越大，應(yīng)力集中系數(shù)就越大。

三、圓柱上開小圓孔，當(dāng)將圓柱展平，小孔的變形不會很大，仍近

似圓孔；若是開大孔，展開后將近似于橢圓孔，應(yīng)力集中系數(shù)可能增

大。尤其是當(dāng)d/D之比較大時，由于殼體曲率影響，開孔邊緣將引起

附加彎矩，更加大了其應(yīng)力水平，危及安全。

四、d/D之比較大時，已超出了“大平板上開小孔”的假設(shè)。運用的計

算就不可能正確。因此對d/D必須給予限制。

3-42壓力容器殼體上開孔的最大直徑有何限制？

限制如下：

1.對于筒體：當(dāng)其內(nèi)徑Di<l500mm時，開孔的最大直徑d<,且

d<520mm;

當(dāng)其內(nèi)徑Di>1500mm時一，開孔的最大直徑dg,且dglOOOmm;

2.凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d<

3.錐形封頭的開孔最大直徑d￡Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。

3—3內(nèi)壓容器開孔補強所需補強面積按什么公式計算？

A=d8+25(8m-C)(l-fr)

對于內(nèi)壓容器中平蓋開孔所需補強面積：

A=O.5d8p

374外壓容器開孔所需補強面積按什么公式計算？

A=0.5[d5+28(8m-C)(1-fr)]

3—5等面積補強法與壓力面積法有什么異同？

壓力面積法是西德受壓容器規(guī)范和西德蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)程中的采用

的開孔補強方法，并說明可用于開孔率達(dá)0.8的大開孔結(jié)構(gòu)情況下。

該計算方法的通式為：

式中Ap-為補強范圍內(nèi)的壓力作用面積；

Ao---為補強范圍內(nèi)的殼體、接管、補強金屬的面積；

P…設(shè)計壓力

㈤材料許用應(yīng)力。

該式是以受壓面積和承載面積的平衡為基礎(chǔ)的。

等面積法的含義是：補強殼體的平均強度，用開孔等面積的外加金屬

來補償削弱的殼壁強度。

它們的基本出發(fā)點是一致的。

由于有效范圍考慮不同，所以引起了整外補強計算的結(jié)果。

d/2或D-殼體中徑

3—6壓力容器開孔的有效補強范圍及有效補強面積是什么？

有效補強范圍是指：

1.有效寬度：B=2d

2.B=d+25n+28nt

取兩者中較大值。

有效高度hl=hl=接近實際外伸伸高度取兩者較小值

h2=h2=接近實際內(nèi)伸伸高度取兩者較小值

有效補強面積是指：在有效補強范圍內(nèi)可作為補強的金屬面積:

A1-殼體受內(nèi)壓或外壓所需設(shè)計厚度之外的多余金屬面積：

A1=(B-d)(8e-8)-2(8nt-C)(8e-5)(l-fr)

A2—接管承受內(nèi)壓或外壓所需設(shè)計厚度之外的多余金屬面積:

A2=2h1(8nt-5t-C)fr+2h2(5nt-C-C2)fr

A3—補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積；

A4—補強區(qū)內(nèi)另加的補強面積。

3—7螺栓法蘭聯(lián)接設(shè)計包括哪些內(nèi)容？

1.確定墊片材料、型式及尺寸。

2.確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量。

3.確定法蘭材料、密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸。

4.進行應(yīng)力校核(計算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量)。

3—8用鋼板制造整體帶頸法蘭時，須符合什么要求？

必須符合下列要求:

1.鋼板應(yīng)超聲波探傷，無分層缺陷。

2.應(yīng)沿鋼板軋制方向切割出板條。經(jīng)彎制，對焊成為圓環(huán)，并使鋼

板的表面形成環(huán)的柱面。

3.圓環(huán)的對接焊縫應(yīng)采用全熔透焊縫。

4.圓環(huán)對接焊縫應(yīng)進行焊后熱處理，并經(jīng)100%射線或超聲波探傷

檢驗，其合格標(biāo)準(zhǔn)按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3—9法蘭在什么情況下應(yīng)進行正火或完全退火處理？

答：在下列任一情況下應(yīng)進行正火或完全退火熱處理：

1.法蘭斷面大于76mm的碳素鋼或低合金鋼制法蘭

2.焊制整體法蘭。

3.鍛制法蘭。

3—50什么叫窄面法蘭？什么叫寬面法蘭?

墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)，稱作窄面法蘭。

墊片的接觸面分布在法蘭螺栓孔中心圓內(nèi)外兩側(cè)的，稱作寬面法蘭。

3—51GB150-98中法蘭按其整體性程度分為兒種型式？各型式的特

點是什么？

分為三種型式：

1.松式法蘭法蘭未能有效地與之容器或接管連成一體，計算中認(rèn)

為容器或接管不與法蘭共同承受法蘭力矩的作用。

2.整體法蘭法蘭、法蘭頸部及容器或三者能有效地連接成一整體

結(jié)構(gòu)，共同承受法蘭力矩的作用。

3.任意式法蘭是一些焊接法蘭（見GB150-98中圖（9-1）、（h）、

（I）、（J）、（k）,其計算按整體法蘭。但為簡便起見，當(dāng)滿足下列條件

時也可按活套法蘭計算：

8<15mm,P<2Mpa

操作溫度小于等于370℃。

3—52密封的基本條件是什么？什么叫密封比壓？什么是墊片系

數(shù)？何以要校核墊片寬度？

墊片強制密封有兩個條件：即預(yù)密封條件和操作密封條件。

預(yù)密封條件的意義是：法蘭的密封面不管經(jīng)過多么精密的加工，從微

觀來講，其表面部是凹凸不平的，存在溝槽。這些溝槽可成為密封面

泄漏通道。因此必須利用較軟的墊片在預(yù)緊螺栓力的作用下，使墊片

表面嵌入到法蘭密封面的凹凸不平處，將溝槽填沒，消除上述泄漏通

道。在此單位墊片有效密封面積上應(yīng)有足夠的壓緊力。此單位面積上

的壓緊力，稱為墊片的密封比壓力（單位：Mpa），用y表示。不同的

墊片有不同的比壓力。墊片材料越硬，y越高。

操作密封條件的意義是：經(jīng)預(yù)緊達(dá)到密封條件的密封面，在內(nèi)壓作

用下，由于壓力的軸向作用，密封面會產(chǎn)生分離，使墊片與密封面壓

緊力減小，出現(xiàn)微縫隙，內(nèi)壓介質(zhì)有可能通過縫隙產(chǎn)生泄漏。為保證

其密封性，必須使墊片與密封面間保持足夠大的液體阻力，只有當(dāng)其

阻力大于由介質(zhì)的內(nèi)外差引起的推動力時，墊片方能密封而不產(chǎn)生泄

漏。由于墊片與密封面間的流體阻力與墊片壓緊力成正比。為此在墊

片與密封面間必須足夠大的壓緊力，以確保其縫隙足夠小，則液體阻

力足夠的大。使墊片與法蘭密封面間保持足夠大的阻力使密封面不發(fā)

生泄漏時，施加于墊片單位有效面積上的壓力與其內(nèi)壓力的比值，稱

為墊片系數(shù)，以m表示。不同的墊片由不同的m值，且m隨墊片的

硬度增大而增大。

墊片在螺栓預(yù)緊時承受最大的壓緊力，有可能被壓成塑性變形而失去

回彈能力。則當(dāng)法蘭在介質(zhì)壓力作用下，因密封面分離時不能產(chǎn)生回

彈去“帖緊”密封面，使其間不能保持足夠接觸力(即墊片壓緊力)而

引起泄漏。為此墊片在預(yù)緊時即要壓緊，使單位有效密封面上的壓緊

力不能小于y值.但為防止被壓成塑性變形、則其壓緊力也不能過大。

對平面密封情況，為防止墊片被壓成塑性變形應(yīng)控制的墊片壓緊力約

為4y。墊片在預(yù)緊時，單位有效密封面積上的壓緊力小于y,會使“泄

漏通道”不能消除而達(dá)不到密封要求。相反當(dāng)墊片預(yù)緊力過大(>4y),

由于墊片失去彈性，同樣會使墊片在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生泄漏。墊片計算

中的墊片最小寬度校核就是出于這一目的。但此校核允許以經(jīng)驗代

替，即墊片的最小寬度可以按經(jīng)驗確定。

3—53何謂墊片的有效密封寬度？

法蘭在預(yù)緊前墊片能與法蘭密封面接觸上的寬度，稱為墊片接觸寬

度，以N表示。

當(dāng)法蘭螺栓預(yù)緊后，由于法蘭環(huán)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，法蘭密封面在靠近內(nèi)徑處

會產(chǎn)生分離，使其與該部位的墊片脫離接觸，故墊片只有在靠近外徑

處才能被壓緊。此能被壓緊的部分寬度稱為壓緊寬度，以bo表示。

然而墊片被壓緊并不等于起密封作用。只有被壓得相應(yīng)緊的墊片寬度

才能起有效密封作用。為此墊片實際能起有效密封作用的寬度只有壓

緊寬度的一部分。即更靠近墊片外徑的部分。此真正起密封作用的墊

片寬度，稱為墊片有效密封寬度，以b表示，其值按以下確定：

當(dāng)bo<6.4mm時密封寬度b=bo

當(dāng)bo>6.4mm時b=2.53

3—54墊片壓緊力有兒種？如何計算？

1.預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：

FG=3.14DGby

2.操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力：

Fp=27rDGbmPc

3-55反向法蘭的結(jié)構(gòu)特點是什么？

反向法蘭是指與圓筒相接的平蓋開有d>l/2Di的大孔。對于開有

d<l/2Di孔的平蓋可以用開孔補強或加厚平蓋厚度來進行設(shè)計。對于

開有d>l/2Di大孔，這些設(shè)計方法已不能適用，宜將開有大孔的平蓋

和與之相連接的圓筒體視為反向法蘭，用法蘭的設(shè)計原則進行設(shè)計。

3-56平面法蘭、凹凸面法蘭與樺槽面法蘭密封面各有什么優(yōu)缺點？

平面法蘭密封面具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、且便于進行防腐襯里的優(yōu)

點，由于這種密封面和墊片接觸面積較大，如預(yù)緊不當(dāng)，墊片易被擠

出密封面。也不易壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一

般使用在PN<2.5Mpa的壓力下。

凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭接合面一個是凹面一個是凸面。

安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封性能比平面

密封為好。

樣槽面法蘭密封面由一個梯面一個槽面相配而成，因此，密封面更窄。

由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質(zhì)的沖刷和腐

蝕。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆

和有毒介質(zhì)的運用。只是由于墊片很窄，更換時較為困難。

3—57法蘭強度校核時需要哪些強度條件?

1.軸向應(yīng)力：

對整體法蘭：(除圖9-1(c)、(g)、外：oHW1.5[o]tf與2.5[司nt之較

小值。

對按整體法蘭設(shè)計的任意法蘭及圖9-1(g)所示的整體法蘭：

oHWL5[可tf與1.5叵|nt之較小值。

對圖9-1(c)所示的整體法蘭：

oH<1.5[o]tf

2.環(huán)向應(yīng)力：

oT<[o]tf

3.徑向應(yīng)力:[同tf

4.組合應(yīng)力

及W[o]tf

5.剪應(yīng)力在預(yù)緊和操兩種狀態(tài)下的剪應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于法蘭

（或圓筒體）材料在常溫和設(shè)計溫度下許用應(yīng)力的0.8倍。

3—58臥式容器的雙支座與多支座各有什么優(yōu)缺點？

臥式容器的力學(xué)模型和梁相似。多支點梁由于支點間距小、各支點攤

的重量小，梁中的彎矩小，應(yīng)力也小。但要求各支點在同一水平上。

這對于大型容器較難做到。由于地基的不均勻沉降，使多支點的支反

力不能做到均勻分配。

雙支座不存在支反力不能均勻分配的問題。但跨間的彎矩大，支座

截面上的彎矩也大，容器壁內(nèi)的應(yīng)力就大。

3—59雙支座臥式容器設(shè)計中對支座的位置及固定型式按什么原則

確定？

根據(jù)均布載荷的外伸梁的力學(xué)分析可知，當(dāng)外伸梁的長度A為梁的

全長L的0.207倍時-，跨間的最大彎矩與支座截面處的彎矩（絕對值）

相等，若外伸加長，支座處的應(yīng)力會加大。因而臥式容器通常要求

A<0.2Lo

此外，由于封頭的剛性大于筒體的鋼性，封頭對于圓筒有加強作用，

若支座鄰近封頭，則可充分利用封頭的加強效應(yīng)。因此在滿足A<0.2L

時，尚應(yīng)滿足A0O.5Rm（圓筒平均半徑）。

和立式容器一樣，臥式容器的支座也應(yīng)固定在基礎(chǔ)上，但是由于臥

式容器因各種熱膨脹的原因使筒體伸長，若因支座固定而不允許筒體

伸長，圓筒內(nèi)將會產(chǎn)生附加應(yīng)力。因此臥式容器只允許固定一個支座,

另一個支座的地腳螺栓孔開成長圓孔，允許滑動。

3-60塔設(shè)備承受哪些載荷的作用？其強度及穩(wěn)定性校核包括哪兒

個方面？

承受的載荷有：

1.設(shè)計壓力。

2.液柱靜壓力；

3.塔器自重（包括內(nèi)件和填料）以及正常操作條件或試驗狀態(tài)下內(nèi)

裝物料的重力截荷。

4.附屬設(shè)備和隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺的重量載荷;

5.風(fēng)載荷和地震載荷。

必要時，尚應(yīng)考慮以下載荷的影響：

1.連接管道和其它部件引起的作用力。

2.由于熱膨脹量不同引起的作用力。

3.壓力和溫度變化的影響。

4.在運輸或吊裝時承受的作用力。

由以上載荷產(chǎn)生下列作用力：

1.由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力:

2.操作或非操作時重力引起的軸向力。

3.彎矩引起的軸向力

強度或穩(wěn)定性校核：

1.圓筒最大組合拉應(yīng)力的校核

對內(nèi)壓容器:ol-o2+o3<K[a]t(p

對外壓容器：-o2+o3WK[o]t(p

2.圓筒最大組合應(yīng)力的校核

對內(nèi)壓容器o2+o3<K[a]er

對內(nèi)壓容器ol+o2+o3<K[o]er

式中：[o]er為圓筒許用軸向壓應(yīng)力，按下述確定：

[a]er=min(B,[o]t)

3-61等直徑、等厚度直立容器的基本自振周期按什么公式計算?

3—62某一地區(qū)的基本風(fēng)壓是如何確定的？

根據(jù)GBJ9-87《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：以該地區(qū)基本風(fēng)速戰(zhàn)速決

vO按下式確定：

式中:p為空氣密度，隨當(dāng)?shù)睾０胃叨群蜏囟榷?但制定基本風(fēng)壓采用

統(tǒng)一的p=1.25kg/m3(相當(dāng)于1個大氣壓下,10℃時的干燥空氣密度),

vO是對當(dāng)?shù)仄骄L(fēng)速資料作出的風(fēng)速極值，這個極值與平均時距、

重現(xiàn)期的規(guī)定等有密切關(guān)系。平均風(fēng)速隨高度而增大，我國規(guī)定風(fēng)速

的基準(zhǔn)是10m高度處的風(fēng)速，還規(guī)定采用10分鐘的平均風(fēng)速，重現(xiàn)

期為30年。

3-63為什么要對塔設(shè)備進行撓度控制？

塔設(shè)備高度與塔徑之比較大，而設(shè)備筒體壁厚較薄，在風(fēng)載荷作用下,

會造成塔體頂部撓度過大，出現(xiàn)：

1.對板式塔而言，塔盤傾斜嚴(yán)重，氣液傳質(zhì)不均勻，導(dǎo)致塔板效率

下降，影響產(chǎn)品質(zhì)量；

2.與塔體連接的接管因塔的擺動過大，連接處受到拉、壓、彎、扭

的綜合作用，易出現(xiàn)泄漏，對易燃、易爆及有毒介質(zhì)是十分危險的；

3.塔頂撓度過大，即意味著塔設(shè)備在擺動過程中最大位移處離中軸

線絕對距離較大，由此會產(chǎn)生較大的偏心彎矩，影響設(shè)備的使用壽命。

為確保塔設(shè)備的正常操作和安全運行必須對塔的頂部撓度進行適當(dāng)

控制。

3-64壓力容器在操作過程中有可能出現(xiàn)超壓力時應(yīng)采取什么措

施？

應(yīng)配裝超壓泄放裝置。

3—65GB150-98附錄B超壓泄放裝置有兒種？這些超壓泄放裝置對

什么樣的壓力容器不適用？

答:有三種：1。

1.安全閥。

2.爆破片裝置。

3.安全閥與爆破片裝置的組合。

對于介質(zhì)在操作過程中可能出現(xiàn)壓力劇增，反應(yīng)速度達(dá)到爆轟時的壓

力容器不適用這些超壓泄放裝置。

3—66試比較安全閥與爆破片各自的優(yōu)缺點？

1.安全閥是一種由進口靜壓開啟的自動泄壓閥門，它依靠介質(zhì)自身

的壓力排出一定數(shù)量的流體，以防止容器或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定的

安全值。當(dāng)容器內(nèi)的壓力恢復(fù)正常后，閥門自動關(guān)閉，阻止介質(zhì)繼續(xù)

流出。爆破片裝置是一種非重閉式泄壓裝置。由進口靜壓使爆破片受

壓爆破而泄放介質(zhì)，以防容器或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定的安全值。壓

力恢復(fù)正常后必須重新裝上新的爆破片。

2.容器的設(shè)計壓力是按不同的超壓泄放裝置分別確定的。當(dāng)采用安

全閥量時，容器的設(shè)計壓力是操作壓力的1.1倍左右；對爆破片裝置,

容器的設(shè)計壓力是操作壓力的1.1?L7倍。同樣的操作壓力。采用安

全閥的壓力容器的設(shè)計壓力較低，壁厚較薄。

3-67在什么情況下必須采用爆破片裝置？

凡符合下例條件之一者，必須同采用爆破片裝置。

1.容器內(nèi)的介質(zhì)會導(dǎo)致安全閥失靈者。

2.不允許有物料泄漏的容器。