压力容器检验员训ppt课件

1、压力容器检验员培训压力容器检验员培训 济南大学济南大学 陈中合陈中合邮箱：邮箱：wischen163wischen163：691108906911089020192019年年0404月月压力容器设计压力容器设计1.概概 述述 2.压力容器的强度与设计压力容器的强度与设计 3.回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 4.强度实际强度实际 5.内压圆筒球壳、封头强度计算内压圆筒球壳、封头强度计算 6.支座、法兰设计支座、法兰设计 7.压力容器图纸审查压力容器图纸审查 l 4-1概述概述压力容器设计压力容器设计根本要求根本要求平安平安经济经济合理选取构造、合理选取构造、资料、参数等资料、参数等合理选择

2、设计方法合理选择设计方法常规设计和分析设计结果比较常规设计和分析设计结果比较适的密封材料。结构，选择合选择或设计合理的密封密封设计适的材料。部件结构尺寸，选择合确定零通过强度和刚度计算，强度和刚度设计理、经济的结构形式。的要求，设计简单、合、检验等方面满足工艺、制造、使用结构设计主要设计内容压力容器设计压力容器设计根本内容根本内容用户提出根本设计要求用户提出根本设计要求 分析容器的任务条件，确定设计参数分析容器的任务条件，确定设计参数 构造分析、初步选材构造分析、初步选材 选择适宜的规范和规范选择适宜的规范和规范 应力分析和强度计算应力分析和强度计算 确定构件尺寸和资料确定构件尺寸和资料 绘制

3、图纸，提供设计计算书和其它技术文件绘制图纸，提供设计计算书和其它技术文件 压压力力容容器器设设计计的的基基本本步步骤骤搅拌容器条件图塔器条件图换热器条件图一般容器条件图设计条件图等）、腐蚀速率、保温条件其它（材料、设计寿命操作方式和要求压力和温度工作介质设计要求设计条件设计条件交互失效泄漏失效失稳失效刚度失效强度失效压力容器的失效形式腐蚀断裂蠕变断裂疲劳断裂脆性断裂韧性断裂强度失效形式压力容器失效判据压力容器失效判据判别压力容器能否失效判别压力容器能否失效由力学分析得到力学分析结果由力学分析得到力学分析结果由实验测得失效数值由实验测得失效数值失效判据失效判据泄漏失效设计准则稳定失效设计准则刚度

4、失效设计准则强度失效设计准则压力容器设计准则压力容器设计准那么压力容器设计准那么脆性断裂失效设计准则蠕变失效设计准则疲劳失效设计准则弹塑性失效设计准则爆破失效设计准则塑性失效设计准则弹性失效设计准则强度失效设计准则l一、概述一、概述基于弹性失效设计准那基于弹性失效设计准那么么不延续应力的思索不延续应力的思索扁平钢带倾角错绕式槽形绕带绕带式绕板式热套式整体多层包扎式多层包扎式组合式无缝钢管式锻焊式整体锻造式单层卷焊式单层式圆筒结构形式单层式圆筒的优点：不存在层间单层式圆筒的优点：不存在层间松动等薄弱环节，能较好地保证松动等薄弱环节，能较好地保证筒体的强度。筒体的强度。单层式圆筒的缺陷：单层式圆筒

5、的缺陷：1、单层厚壁圆筒对制造设备的要、单层厚壁圆筒对制造设备的要求高。求高。2、资料的浪费大。、资料的浪费大。3、锻焊式圆筒存在较深的纵、环、锻焊式圆筒存在较深的纵、环焊缝，不便于焊接和检验。焊缝，不便于焊接和检验。层板包扎式层板包扎式 1包扎工序繁琐，费工费时，效率低。包扎工序繁琐，费工费时，效率低。 2层板资料利用率低。层板资料利用率低。3层间松动问题。层间松动问题。缺陷缺陷 1对加工设备的要求不高。对加工设备的要求不高。 2紧缩预应力可防止裂纹的扩展。紧缩预应力可防止裂纹的扩展。 3内筒可采用不锈钢防腐。内筒可采用不锈钢防腐。 4层板厚度薄，韧性好，不易发层板厚度薄，韧性好，不易发生脆

6、性断裂。生脆性断裂。优点优点整体多层包扎式整体多层包扎式 1套合层数少，效率高，本钱低。套合层数少，效率高，本钱低。 2纵焊缝质量容易保证。纵焊缝质量容易保证。 1只能套合短筒，筒节间深环焊缝多。只能套合短筒，筒节间深环焊缝多。 2要求准确的过盈量，对筒节的制造要求高。要求准确的过盈量，对筒节的制造要求高。热套式热套式优点优点缺陷缺陷优点：优点：1机械化程度高，操作简便，资料利用率高。机械化程度高，操作简便，资料利用率高。 2纵焊缝少。纵焊缝少。缺陷：缺陷：1绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器。绕板薄，不宜制造壁厚很大的容器。 2层间松动问题。层间松动问题。绕板式绕板式优点优点缺陷缺陷槽形绕带式槽

7、形绕带式1筒壁应力分布均匀且能接受一部分由内压筒壁应力分布均匀且能接受一部分由内压 产生的轴向力。产生的轴向力。2机械化程度高，资料利用率高。机械化程度高，资料利用率高。1钢带本钱高，公差要求严厉。钢带本钱高，公差要求严厉。2绕带时钢带要求严厉啮合，否那么无法贴紧。绕带时钢带要求严厉啮合，否那么无法贴紧。优点优点缺陷缺陷 1机械化程度高，资料利用率高。 2整体绕制，无环焊缝。 3带层呈网状，不会整体裂开。 4扁平钢带本钱低，绕制方便。扁平钢带倾角错绕式扁平钢带倾角错绕式特点特点cticpDp2单层内压圆筒单层内压圆筒焊接接头系数计算压力cptcp0.4适用范围：壁厚计算壁厚计算强度校核强度校核

8、任务应力任务应力teeictDp2)(最大允许任务压力最大允许任务压力eitewDp2时（单层厚壁圆筒）tcp0.4按塑性失效设计准那么：按塑性失效设计准那么：)1()1(230pniisseRKR按爆破失效设计准那么：按爆破失效设计准那么：)1()1()2(23pniibssbeRKRcticpDp2留意留意000tnitinit最小厚度最小厚度碳素钢、低合金钢制容器：碳素钢、低合金钢制容器：min3mm高合金钢制容器：高合金钢制容器：min2mm设计压力设计压力p1 1、设计压力由工艺条件确定，在设计过程中是一个、设计压力由工艺条件确定，在设计过程中是一个定值；任务压力在容器正常任务过程中

9、能够变动，容定值；任务压力在容器正常任务过程中能够变动，容器顶部和底部的任务压力也能够不同。器顶部和底部的任务压力也能够不同。2 2、要求设计压力不低于最大任务压力。、要求设计压力不低于最大任务压力。 即：即：P PWP PW3 3、PC= P+PL (PC= P+PL (当当PL5% PPL5% P时，时， PL PL可忽略不计可忽略不计) )设计压力的规定设计压力的规定1、容器上装有平安阀时、容器上装有平安阀时 P=(1.051.10)PW2、容器上装有爆破膜时、容器上装有爆破膜时 P=(1.151.30)PW3、盛装液化气体的容器、盛装液化气体的容器 设计压力取任务时能够到达的最高温度下

10、设计压力取任务时能够到达的最高温度下液化气体的饱和蒸气压液化气体的饱和蒸气压设计温度设计温度t-容器在正常任务情况下设定元件的金属温度。容器在正常任务情况下设定元件的金属温度。元件金属温度高于零度时，设计温度不得低于元元件金属温度高于零度时，设计温度不得低于元件能够到达的最高温度；件能够到达的最高温度；元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元元件金属温度低于零度时，设计温度不得高于元件能够到达的最低温度。件能够到达的最低温度。根据规定：当钢板厚度负偏向不大于根据规定：当钢板厚度负偏向不大于0.25mm，且不超越名，且不超越名义厚度的义厚度的6%时，可取时，可取C1=0。所以在设计计算中，对于

11、。所以在设计计算中，对于GB6654-2019、GB3531-2019种的钢板如种的钢板如20R、16MnR、16MnDR等，均可取等，均可取C1=0。钢板厚度负偏向钢板厚度负偏向焊接接头系数焊接接头系数资料许用应力资料许用应力安全系数强度极限值平安系数平安系数碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢：碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢：nb3.0 ns1.6 nD1.5 nn1.0 奥氏体高合金钢：奥氏体高合金钢：nb3.0 ns1.5 nD1.5 nn1.0 气密性试验气压试验液压试验耐压试验压力试验1、实验压力、实验压力 内压容器： tTpp25. 1 外压容器和真空容器：外压容器和真空容器： p

12、pT25. 1 夹套容器：视内筒为内压或外压容器，分别按内压或外压容器的实验压力公式确定实验压力；夹套按内压容器确定实验压力。夹套容器：视内筒为内压或外压容器，分别按内压或外压容器的实验压力公式确定实验压力；夹套按内压容器确定实验压力。 * 需校核内筒在夹套液压实验压力下的稳定性，如不满足稳定性要求，那么需在夹套液压实验时，内筒内坚持一定的压力。需校核内筒在夹套液压实验压力下的稳定性，如不满足稳定性要求，那么需在夹套液压实验时，内筒内坚持一定的压力。液压实验液压实验)(9 .02)(2 .0SeeiTTDp假设直立容器卧置进展液压实验，那么在应力假设直立容器卧置进展液压实验，那么在应力校核时，

13、校核时，PT应加上容器立置充溢水时的最大液应加上容器立置充溢水时的最大液柱压力。柱压力。2、强度校核、强度校核 内压容器：内压容器： tTpp15. 1 外压容器和真空容器：外压容器和真空容器： ppT15. 11、气压实验、气压实验 2、强度校核、强度校核 )(8 . 02)(2 . 0SeeiTTDp 容器上没有平安泄放安装，气密性实验压力容器上没有平安泄放安装，气密性实验压力 PT=1.0P。 容器上设置了平安泄放安装，气密性实验压力应低于平安阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力。容器上设置了平安泄放安装，气密性实验压力应低于平安阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力。 通常取通常取PT=1.

14、0PW。气密性实验气密性实验设计压力为设计压力为1.6 Mpa的储液罐罐体，资料的储液罐罐体，资料Q235-A， Di=1800mm，罐体高度，罐体高度4500mm，液料高度，液料高度3000mm，C1=0.8mm，腐蚀裕量，腐蚀裕量C2=1.5mm，焊缝系数，焊缝系数=1.0，液体，液体密度为密度为1325kg/m3，罐内最高任务温度，罐内最高任务温度50C 。 试计算罐体厚度并进展水压实验应力校核。试计算罐体厚度并进展水压实验应力校核。注：注：Q235-A资料的许用应力资料的许用应力20=113MPa ， 50=113MPa，屈服极限，屈服极限S=235 Mpa试确定罐体厚度并进展水压实验

15、校核。试确定罐体厚度并进展水压实验校核。 mmPDPMPPPMPPMPghPMPPCticaCaaLa83.126 . 10 . 1113218006 . 1 26 . 108. 0%50390. 0100 . 38 . 913256 . 16解：壁厚满足要求水压试验压力asaeeiTTaTatTnnMPMPDPMPghPMPPPCmmCC5 .2119 . 03 .1352)(044. 2105 . 48 . 910000 . 20 . 26 . 125. 125. 11687. 013.158 . 05 . 183.126min221断裂前发生较大的塑性变形，容器发生明显的鼓断裂前发生较大

16、的塑性变形，容器发生明显的鼓胀，断口处厚度减薄，断裂时几乎不构成碎片。胀，断口处厚度减薄，断裂时几乎不构成碎片。前往韧性断裂韧性断裂压力容器在载荷作用下，应力到达或接近资料压力容器在载荷作用下，应力到达或接近资料的强度极限而发生的断裂。的强度极限而发生的断裂。 容器厚度不够。容器厚度不够。 压力过大。压力过大。 断口平齐，且与最大主应力方向垂直。断口平齐，且与最大主应力方向垂直。 容器断裂时能够裂成碎片飞出，往往引起严重容器断裂时能够裂成碎片飞出，往往引起严重后果。后果。 断裂前没有明显塑性变形，断裂时应力很低，断裂前没有明显塑性变形，断裂时应力很低，平安阀、爆破膜等平安附件不起作用，断裂具有

17、平安阀、爆破膜等平安附件不起作用，断裂具有突发性。突发性。脆性断裂脆性断裂低应力脆断低应力脆断器壁中的应力远低于资料强度极限时发生的断裂。器壁中的应力远低于资料强度极限时发生的断裂。 资料的脆性。资料的脆性。 资料中的裂纹、未焊透、夹渣等缺陷。资料中的裂纹、未焊透、夹渣等缺陷。前往 交变载荷。交变载荷。 疲劳裂纹。疲劳裂纹。疲劳断裂疲劳断裂在交变载荷作用下，由于资料中的裂纹扩展导致容器的断裂。在交变载荷作用下，由于资料中的裂纹扩展导致容器的断裂。 断口上有贝纹状的疲劳裂纹。断口上有贝纹状的疲劳裂纹。 断裂时容器整体应力较低，断裂前无明显塑断裂时容器整体应力较低，断裂前无明显塑性变形。性变形。

18、假设资料韧性较好，经过合理设计可实现假设资料韧性较好，经过合理设计可实现“未爆先漏。未爆先漏。前往前往 在恒定载荷和低应力应力低于屈服点下在恒定载荷和低应力应力低于屈服点下也会发生蠕变断裂。也会发生蠕变断裂。 蠕变断裂前资料会由于蠕变变形而导致蠕变蠕变断裂前资料会由于蠕变变形而导致蠕变损伤，使资料在性能上产生蠕变脆化。损伤，使资料在性能上产生蠕变脆化。 断裂前发生较大的塑性变形，具有韧性断裂断裂前发生较大的塑性变形，具有韧性断裂的特征；断裂时又具有脆性断裂的特征。的特征；断裂时又具有脆性断裂的特征。蠕变断裂蠕变断裂压力容器长时间在高温下受载，资料的蠕变变形会压力容器长时间在高温下受载，资料的蠕

19、变变形会随时间而增长，容器发生鼓胀变形，厚度明显减薄，随时间而增长，容器发生鼓胀变形，厚度明显减薄，最终导致压力容器断裂。最终导致压力容器断裂。高温蠕变高温蠕变 对于全面腐蚀和部分腐蚀，容器断裂前发对于全面腐蚀和部分腐蚀，容器断裂前发生明显的塑性变形，具有韧性断裂的特征。生明显的塑性变形，具有韧性断裂的特征。 对于晶间腐蚀和应力腐蚀，断裂前无明显对于晶间腐蚀和应力腐蚀，断裂前无明显塑性变形，具有脆性断裂的特征。塑性变形，具有脆性断裂的特征。前往腐蚀断裂腐蚀断裂资料遭到介质腐蚀全面腐蚀或部分腐蚀，构成容器整资料遭到介质腐蚀全面腐蚀或部分腐蚀，构成容器整体厚度减薄或部分凹坑、裂纹等，从而呵斥容器的

20、断裂。体厚度减薄或部分凹坑、裂纹等，从而呵斥容器的断裂。介质腐蚀介质腐蚀解析法解析法图解法图解法)()(59. 205 . 20DLDEpecr短圆筒的临界压力短圆筒的临界压力302 . 2DEpecr长圆筒的临界压力长圆筒的临界压力几何参数计算图几何参数计算图壁厚计算图壁厚计算图薄壁圆筒薄壁圆筒)20(0eD假设假设n计算计算e计算计算D0/e)和和L / D0)几何参数计算图几何参数计算图A壁厚计算图壁厚计算图B验算验算PCP，假设满足，那么假，假设满足，那么假设设n适宜，否那么重新计算。适宜，否那么重新计算。厚壁圆筒厚壁圆筒)20(0eD需同时思索稳定性和强度需同时思索稳定性和强度)1

21、(/2)0625. 0/25. 2(min0000eeeDDBDPttst2 . 009 . 09 . 0 2min或稳定性稳定性强度强度其中：其中：iecrRE25. 0(m=4)图算法图算法1、真空容器、真空容器有平安安装时：有平安安装时：无平安安装时：无平安安装时：p=0.1Mpa MPapppi1 . 0)(25. 1minmax02、带夹套的真空容器、带夹套的真空容器p取真空容器的设计压力加上夹套压力取真空容器的设计压力加上夹套压力3、其它外压容器包括带夹套的外压容器、其它外压容器包括带夹套的外压容器p应不小于容器正常任务过程中能够出现的最大应不小于容器正常任务过程中能够出现的最大内

22、外压力差内外压力差即：即：p(p0-pi)max设计压力设计压力留意：最大内外压差的取值留意：最大内外压差的取值设计参数设计参数的规定的规定稳定性平安系数稳定性平安系数圆筒：圆筒：m = 3.0m = 3.0球壳：球壳： m = 14.52 m = 14.52计算长度计算长度带加强圈的外压圆筒两个条件两个条件1、筒体不失稳、筒体不失稳要求：要求：LS Lmax2、加强圈不失稳、加强圈不失稳要求：要求：ISI1、筒体不失稳、筒体不失稳要求：要求：LS Lmax5.200max)(59.2DmpEDLec2、加强圈不失稳、加强圈不失稳要求：要求：ISIALALDIsses)(9.1020ssecL

23、ADpB01、初步取加强圈的数目和间距、初步取加强圈的数目和间距 1maxLLn1nLLs3、计算加强圈和圆筒组合而成的当量圆筒、计算加强圈和圆筒组合而成的当量圆筒所需的组合截面惯性矩所需的组合截面惯性矩I 。2、选择加强圈资料，按型钢规格初定加强圈的、选择加强圈资料，按型钢规格初定加强圈的截面外形和尺寸，计算实践组合截面惯性矩截面外形和尺寸，计算实践组合截面惯性矩IS。 4、比较、比较IS和和I，假设，假设IS I且比较接近，那么加且比较接近，那么加强圈的尺寸、数目和间距满足要求，否那么重强圈的尺寸、数目和间距满足要求，否那么重新选择加强圈，反复以上步骤，直到满足要求新选择加强圈，反复以上步

24、骤，直到满足要求为止。为止。 加强圈设计步骤加强圈设计步骤1、加强圈可采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢，、加强圈可采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢，这样资料供应方便且型钢具有较大的截面惯性矩。这样资料供应方便且型钢具有较大的截面惯性矩。加强圈可设置在容器的内部或外部，并应环绕容器加强圈可设置在容器的内部或外部，并应环绕容器整个圆周。整个圆周。 2、加强圈和壳体的衔接必需足够严密，以保证加、加强圈和壳体的衔接必需足够严密，以保证加强圈和壳体一同承载，加强圈和壳体之间可采用延强圈和壳体一同承载，加强圈和壳体之间可采用延续焊或延续焊。续焊或延续焊。 3、为保证筒体和加强圈的稳定性，加强圈不得被、为保

25、证筒体和加强圈的稳定性，加强圈不得被恣意减弱或割断。恣意减弱或割断。 加强圈构造设计加强圈构造设计外加强圈外加强圈 加强圈每侧延续焊接的总长不小于圆筒加强圈每侧延续焊接的总长不小于圆筒外圆周长度的外圆周长度的1/2内加强圈内加强圈 加强圈每侧延续焊接的总长不小于圆筒加强圈每侧延续焊接的总长不小于圆筒内圆周长度的内圆周长度的1/3 某圆筒描画器，内径某圆筒描画器，内径2400mm，长，长14000mm，两端为，两端为规范椭圆形封头，直边高度为规范椭圆形封头，直边高度为50mm，圆筒和封头资料均，圆筒和封头资料均为为1Cr18Ni9Ti，腐蚀裕量取，腐蚀裕量取1mm，设计温度，设计温度510C ，

26、真空，真空下操作，无平安控制安装。下操作，无平安控制安装。用图算法求筒体厚度用图算法求筒体厚度 一圆筒描画器，资料为一圆筒描画器，资料为Q235-A，内径，内径2800mm，长，长10m含封头直边段，两端为规范椭圆形封头，圆筒和含封头直边段，两端为规范椭圆形封头，圆筒和封头名义厚度均为封头名义厚度均为12mm，其中壁厚附加量，其中壁厚附加量C=2mm；容器；容器负压操作，最高操作温度负压操作，最高操作温度50C 。1试确定容器最大允许真空度为多少试确定容器最大允许真空度为多少mmHg？2该容器能否应设置平安控制安装？该容器能否应设置平安控制安装？现有一真空塔，资料为现有一真空塔，资料为Q235

27、-A，Di=2500mm，封头为规，封头为规范椭圆形封头，塔体部分高范椭圆形封头，塔体部分高20m(包括直边段包括直边段)，设计温度，设计温度250C，腐蚀裕量，腐蚀裕量2.5mm。1、确定塔体圆筒壁厚。、确定塔体圆筒壁厚。2、塔体上均匀设置、塔体上均匀设置6个加强圈资料与塔体一样后的个加强圈资料与塔体一样后的筒体壁厚。筒体壁厚。平板形封头带折边锥形封头无折边锥形封头锥形封头无折边球形封头头带折边球形（碟形）封半椭球（椭圆形）封头半球形封头凸形封头封头封头方式封头方式303060内压半球形封头内压半球形封头）或（适用范围：壁厚计算式：33. 1 6 . 0 4KPPDPtcCtiC半球形封头半

28、球形封头直到满足要求调整非弹性阶段：弹性阶段：壁厚计算图假设nceeeenPPRBPREPRA?)()(0833. 0)(125. 00200外压半球形封头外压半球形封头1)2(2616 . 20 . 12KhhDKbaiii标准椭圆形封头：直边）封头内表面高度（不含则如果eietWCtiCKDPPDKP5 . 0 25 . 0 2最大允许工作压力：壁厚：椭圆形封头椭圆形封头内压椭圆形封头内压椭圆形封头规范椭圆形封头：规范椭圆形封头：e0.15%Di非 规 范 椭 圆 形 封 头 ：非 规 范 椭 圆 形 封 头 ：e0.30%Di椭圆形封头的最小厚度椭圆形封头的最小厚度外压椭圆形封头外压椭圆形封头与外压半球形封头计算方法一样与外压半球形封头计算