化工容器设计第二十讲(定稿)

化工容器设计 马廷霞,1,化 工 容 器 设 计 （第十八讲）,主讲 马廷霞 机电工程学院过程装备教研室,化工容器设计 马廷霞,2,压力容器设计与计算机辅助设计,这一章我们主要学习压力容器设计的基本方法，学习如何运用SW6-1998 V2.0 过程设备强度计算软件包及PVCAD计算机辅助设计软件包使我们能更进一步对所学知识全面巩固和提高。,化工容器设计 马廷霞,3,设计步骤: 工艺计算 机械计算 主要规程及标准: 压力容器安全技术监察规定 钢制压力容器 钢制管壳式换热器 钢制塔式容器,压力容器设计步骤、规程及标准,化工容器设计 马廷霞,4,压力 温度 厚度 载荷 许用应力 焊缝接头系数 压力试验,压力容器设计中一些参数的定义,化工容器设计 马廷霞,5, 压 力 ,工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高工作压力。 设计压力：指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 计算压力：指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5% 设计压力时，可忽略不计。 试验压力：指在压力试验时，容器顶部的压力,化工容器设计 马廷霞,6, 温 度 厚 度 ,设计温度：指容器在正常工作情况下，设定的元件的温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度和设计压力一起作为设计载荷条件。 试验温度：指压力试验时，壳体的金属温度。,计算厚度：指按各公式计算得到的厚度。需要时尚应计入其他载荷所需厚度（见下面的载荷） 设计厚度：指计算厚度与腐蚀裕量之和 名义厚度：指设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，既标注在图样上的尺寸 有效厚度：指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板负偏差,化工容器设计 马廷霞, 载 荷 ,内压、外压或最大压差 液体静压力 容器的自重（包括内件和填料） 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷 风载荷、地震载、雪载荷 支座、底座圈、支耳及其他型式支撑件的反作用力 连接管道和其他部件的作用力 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力 包括压力急剧波动的冲击载荷,化工容器设计 马廷霞, 许 用 应 力 ,钢材（除螺栓材料外）的许用应力,化工容器设计 马廷霞,螺栓材料的许用应力, 许 用 应 力 ,化工容器设计 马廷霞,10, 表格中符号的意义 ,钢材标准抗拉强度下限值 钢材标准常温屈服点（或0.2%屈服强度） 钢材在设计温度下的屈服点(或0.2%屈服强度) 钢材在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值 钢材在设计温度下经10万小时蠕变率为1%的蠕变限,化工容器设计 马廷霞,11, 焊接接头系数 ,对容器来说，主要存在两种对接焊缝，即纵向对接焊缝与环向对接焊缝 双面焊对接接头和相当于 双面焊的全焊透对接接头 100%无损检测 =1.00 局部无损检测 =0.85 对于单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板） 100%无损检测 =0.9 局部无损检测 =0.8,化工容器设计 马廷霞,12, 压力容器设计计算软件包 ,SW6过程设备强度计算软件包，以下简称 SW6-98。该软件包是以国标GB150钢制压力容器；GB151钢制管壳式换热器；GB12333钢制球形储罐；JB4710钢制塔式容器；JBxxxx钢制卧式容器及HG20582钢制化工容器强度计算规定为编制依据。它的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行过程中直观、方便、灵活。 该软件包含了10个设备计算程序，每个设备计算程序既可进行设备的整体计算，也可进行该设备中某一个零部件的单独计算。,化工容器设计 马廷霞,13,SW6-98在使用过程中的特点,在数据输入时可随时退出程序运行 程序运行时数据输入和运算可以任意交替进行 对于结构数据的输入在界面上采取了图形提示 在一个设备计算程序中，各数据输入页面可方便的随意切换 计算结果可用两种形式输出。一种是屏幕显示，另一种是通过WORD以表格形式打印输出或作为文件存放 SW6-98软件有10个设备级计算程序，一个零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标就能使某个程序运行。 SW6-98对一种设备的输入数据文件都规定了一个后缀名。,化工容器设计 马廷霞,14, 计算程序的后缀名 ,化工容器设计 马廷霞,15, 10个设备级计算程序 ,化工容器设计 马廷霞,16,D:/sw6/aa,浆式反应釜,120-05, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,17, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,18, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,19, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,20, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,21, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,22, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,23, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,24, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,25, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,26, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,27, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,28, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,29, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,30, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,31, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,32, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,33, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,34, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,35, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,36, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,37, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,38, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,39, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,40, SW6-98在使用 ,化工容器设计 马廷霞,41,近代化工容器设计技术进展,（一）容器的超压爆破过程 1、韧性爆破过程 2、脆性爆破过程 （二）容器的失效模式 失效是一个具有广泛含义的术语，一般是指凡不能发挥原有功能的情况均为失效。由些可见容器的爆破是一种失效，外压失稳也是失效，甚至发生过度的变形也是一种失效，还有其他多种的失效，因此现代容器的失效模式可作如下分类。 1、基本失效模式 2、交互失效模式,容器的失效模式,化工容器设计 马廷霞,42,化工容器的设计准则: （1）弹性失效设计准则 （2）塑性失效设计准则 （3）爆破失效设计准则 （4）碳塑性失效设计准则 （5）疲劳失效设计准则 （6）断裂失效设计准则 （7）蠕变失效设计准则 （8）失稳失效设计准则,近代化工容器设计技术进展,化工容器设计 马廷霞,43,近代化工容器设计技术进展,容器设计规范的主要进展 （一）分析设计规范的出现和应用 （二）疲劳设计规范的制订 （三）防脆断设计规范的建立 （四）高温容器蠕变设计的发展,化工容器设计 马廷霞,44,化工容器的应力分析设计,应力分析设计的总体思想 随着技术的发展，核容器和大型化的高参数化工容器的广泛使用，工程师们逐步认识到各种不同的应力对容器的失效有不同的影响。感到应从产生应力的原因、作用的部位、以及对失效的影响几个方面将容器中的应力进行合理的分类，从而形成了“应力分类”的概念和相应的工程设计方法。其次，按不同类别的应力可能引起的失效模式建立起弹性失效、塑性失效、弹塑性失效及疲劳失效的设计与