补充知识容器封头及零部件

1、补充内容补充内容容器封头及零部件容器封头及零部件cdeb1b2b3b4agA-A不按比例不按比例fB-B不按比例不按比例A Ab1,2b3,4ca dgeBBI不按比例不按比例fI第一节第一节内压容器封头内压容器封头1.1 凸形封头凸形封头一一 半球形封头半球形封头半球形封头的计算厚度公式：半球形封头的计算厚度公式： 圆筒形筒体的计算厚度公式：圆筒形筒体的计算厚度公式：虽然球形封头壁厚可较相同直径与压力的圆筒壳减薄一半。虽然球形封头壁厚可较相同直径与压力的圆筒壳减薄一半。但在实际工作中，为了焊接方便以及降低边界处的边缘压但在实际工作中，为了焊接方便以及降低边界处的边缘压力，半球形封头常和筒体取

2、相同的厚度。力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。二、椭圆形封头二、椭圆形封头 二 椭圆形封头椭圆形封头上式中，上式中，K为椭圆形封头的形状系数：为椭圆形封头的形状系数：1. 标准椭圆封头，标准椭圆封头，K1.0，其计算厚度公式：，其计算厚度公式：比较该式与筒体壁厚计算公式，如果忽略分母上的微小差异，比较该式与筒体壁厚计算公式，如果忽略分母上的微小差异，两个公式几乎一样，因此，大多数椭圆形封头壁厚取为与筒两个公式几乎一样，因此，大多数椭圆形封头壁厚取为与筒体相同，或是比筒体稍厚。体相同，或是比筒体稍厚。2. 椭圆形封头的最大允许工作压力计算公式：椭圆形封头的最大允许工作压力计算公式：3. 椭圆形

3、封头直边高度按下表确定：椭圆形封头直边高度按下表确定：4.椭圆封头的标准化：椭圆封头的标准化：三三 碟形封头碟形封头优点：便于手工加工成型优点：便于手工加工成型缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。1. 折边半径越小，封头的深度将越浅，这对于加工成型有利。折边半径越小，封头的深度将越浅，这对于加工成型有利。但是考虑到球面部分与过渡区联接处的局部高应力，规定碟形但是考虑到球面部分与过渡区联接处的局部高应力，规定碟形封头球面部分的半径一般不大于筒体内径，而折边内半径封头球面部分的半径一般不大于筒体内径，而折边内半径r在任在任何情况下均不得小于筒体内

4、径的何情况下均不得小于筒体内径的10，且应不小于，且应不小于3倍封头名义倍封头名义壁厚。壁厚。 2. 碟形封头的厚度计算公式：碟形封头的厚度计算公式：上式中，上式中，M为碟形封头形状系数：为碟形封头形状系数：3. Ri=0.9Di、r=0.17Di的碟形封头，称为标准碟形封头，此时的碟形封头，称为标准碟形封头，此时 M1.325，于是标准碟形封头的厚度计算公式：，于是标准碟形封头的厚度计算公式：标准碟形封头的有效厚度应不小于封头内直径的标准碟形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%。 4. 碟形封头的最大允许工作压力为：碟形封头的最大允许工作压力为：四四 球冠形封头球冠形封头为了进一步降

5、低凸形封头的高度，将碟形封头的直边及过渡为了进一步降低凸形封头的高度，将碟形封头的直边及过渡圆弧部分去掉，只留下球面部分。并把它直接焊在筒体上，圆弧部分去掉，只留下球面部分。并把它直接焊在筒体上，这就构成了球冠形封头。这就构成了球冠形封头。受内压球冠形封头的计算厚度公式：受内压球冠形封头的计算厚度公式：与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小于封头厚度。于封头厚度。1.2 锥形封头锥形封头1. 锥形封头广泛应用于许多化工锥形封头广泛应用于许多化工设备设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等晶器及沉降器等)的底盖，它的优的底盖，它的优点是点是便

6、于收集与卸除便于收集与卸除这些设备中这些设备中的固体的固体物料物料。此外，有一些塔设。此外，有一些塔设备上、下部分的直径不等，也常备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体将直径不等的两段塔用锥形壳体将直径不等的两段塔体连接起来，这时的圆锥形壳体体连接起来，这时的圆锥形壳体称为称为变径段变径段。2. 缺点：缺点：边缘应力大边缘应力大3. 受力分析受力分析5. 降低联接处边缘应力的方法降低联接处边缘应力的方法第一种方法：第一种方法：局部加强法局部加强法第二种方法：在封头与筒体间增加一个第二种方法：在封头与筒体间增加一个过渡圆弧过渡圆弧。1.3 平板封头平板封头 由于平板封头结构简单，制造方便，在由于

7、平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径压力不高，直径较小的容器较小的容器中，采用平板封头比较经济简便。而承压设备的中，采用平板封头比较经济简便。而承压设备的封头一般不采用平板形，只是压力容器的人孔、手孔以及在封头一般不采用平板形，只是压力容器的人孔、手孔以及在操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。 但是，有些高压容器中，也用平板封头。这是因为高压但是，有些高压容器中，也用平板封头。这是因为高压容器的封头很厚，直径又相对较小，而凸形封头的制造较为容器的封头很厚，直径又相对较小，而凸形封头的制造较为困难。困难。1.4 封头的结构特性及选择封头的结构特

8、性及选择1.半球形封头半球形封头优点：比表面积最小，需要的厚度小，承压能力大。优点：比表面积最小，需要的厚度小，承压能力大。缺点：深度大，整体冲压难缺点：深度大，整体冲压难2.椭圆形封头椭圆形封头特点：比表面积较小，标准封头与筒体等厚，承压特点：比表面积较小，标准封头与筒体等厚，承压能力较大，易于冲压成型能力较大，易于冲压成型3.碟形封头碟形封头优点：便于手工加工成型或冲压成型优点：便于手工加工成型或冲压成型缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。缺点：曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生。4.球冠形封头球冠形封头优点：结构简单、制造方便优点：结构简单、制造方便缺点：存在横向推力和较大的边

9、缘应力缺点：存在横向推力和较大的边缘应力5.锥形封头锥形封头优点：便于引入与引出设备中的粘稠液体或固体物料；优点：便于引入与引出设备中的粘稠液体或固体物料；并可以作为一些设备上直径不等的两部分的变径段。并可以作为一些设备上直径不等的两部分的变径段。缺点：存在较大横推力和边缘应力缺点：存在较大横推力和边缘应力6.平板封头平板封头优点：最容易制造优点：最容易制造缺点：承压能力最差缺点：承压能力最差第二节第二节 法兰连接法兰连接一一 概述概述 1. 在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要求，或者为制造、运输、安装、检修方便，常采用求，或者为制造、运输、安

10、装、检修方便，常采用可拆卸的联接结构。可拆卸的联接结构。2. 可拆连接必须满足的基本要求：可拆连接必须满足的基本要求：（1）足够的刚度）足够的刚度 （2）足够的强度）足够的强度（3）耐腐蚀）耐腐蚀 （4）成本低）成本低3. 法兰分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。法兰分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。二二 法兰连接结构与密封原理法兰连接结构与密封原理1. 法兰联接结构是一个组合件，是由法兰联接结构是一个组合件，是由一对法兰一对法兰，若若干螺栓、螺母干螺栓、螺母和和一个垫片一个垫片所组成。所组成。法兰组成法兰组成2. 在实际应用中，压力容器由于联接件或被联接件的在实际应用中，压力容器由于联接件

11、或被联接件的强度破坏所引起法兰密封失效是很少见的，较多的是强度破坏所引起法兰密封失效是很少见的，较多的是因为密封不好而泄漏。因为密封不好而泄漏。故法兰联接的设计中主要解决故法兰联接的设计中主要解决的问题是防止介质泄漏。的问题是防止介质泄漏。3. 法兰密封的原理法兰密封的原理 法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于密封面之间的垫片压紧实现密封。紧实现密封。（1）泄漏的两种形式：渗透泄漏和界面泄漏）泄漏的两种形式：渗透泄漏和界面泄漏（2）法兰的整个工作过程：预紧工况与操作工况）法兰的整个工作过程：预紧工况与操作工况三三 法兰的结构与分类法兰的结构与分类1

12、. 按接触面形式：窄面法兰与宽面法兰按接触面形式：窄面法兰与宽面法兰2. 按其整体性程度按其整体性程度（1）整体法兰）整体法兰（2）松式法兰）松式法兰（3）任意式法兰）任意式法兰 任意式法兰其整体性介于整体法兰和松式法兰之间，包任意式法兰其整体性介于整体法兰和松式法兰之间，包括未焊透的焊接法兰。括未焊透的焊接法兰。3. 按形状：按形状：四、影响法兰密封的因素四、影响法兰密封的因素 影响法兰密封的因素是多方面的。主要有：螺栓预紧力；密影响法兰密封的因素是多方面的。主要有：螺栓预紧力；密封面型式；垫片性能；法兰刚度；操作条件。封面型式；垫片性能；法兰刚度；操作条件。 螺栓预紧力螺栓预紧力 1. 预

13、紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件。同时，预紧力预紧力必须使垫片压紧并实现初始密封条件。同时，预紧力也不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。也不能过大，否则将会使垫片被压坏或挤出。2. 由于预紧力是通过法兰密封面传递给垫片的，要达到良好的由于预紧力是通过法兰密封面传递给垫片的，要达到良好的密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。密封，必须使预紧力均匀地作用于垫片。 压紧面压紧面1. 1.平面型压紧面平面型压紧面 光滑平面，可车制密纹水线。结构简单，光滑平面，可车制密纹水线。结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。加工方便，便于进行防腐衬里。 接触面积大，预紧时垫片容易往两边挤，接触面积大，预紧时垫

14、片容易往两边挤，不易压紧。不易压紧。（a）突面突面带水线压紧面带水线压紧面2 2、凹凸面（、凹凸面（MFMMFM） 凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防凸面和凹面相配合，凹面上放置垫片，防止垫片被挤出，适用于压力较高。止垫片被挤出，适用于压力较高。（b）凹凸面凹凸面凹凸面法兰连接凹凸面法兰连接3 3、榫槽面、榫槽面( (TG)TG)v槽中垫片不被挤动。槽中垫片不被挤动。v螺栓力较小。获得良好的密封效果。螺栓力较小。获得良好的密封效果。v结构较复杂，更换垫片较困难。结构较复杂，更换垫片较困难。v榫面容易损坏，榫面容易损坏，适于易燃、易爆、有毒介质及较高压力。适于易燃、易爆、有毒介质及较高压力。压

15、力不大时，即使直径较大，也能很好密封。压力不大时，即使直径较大，也能很好密封。（c）榫槽面榫槽面榫槽面法兰连接榫槽面法兰连接平面压紧面：平面压紧面：简单，加工方便，装卸容简单，加工方便，装卸容 易，易于防腐衬里。易，易于防腐衬里。压紧面可以是平滑的，适用压紧面可以是平滑的，适用 于于PN2.5MPa场合，场合，带沟槽的（带沟槽的（ 24条、宽条、宽深深 为为0.8mm0.4mm、截面为截面为 三角形周向沟槽），防止非金三角形周向沟槽），防止非金 属垫片被挤出，适用更广。属垫片被挤出，适用更广。 容器法兰可用至容器法兰可用至6.4MPa，管管 法兰甚至可用至法兰甚至可用至2542MPa， 但随着

16、公称压力的提高，适用但随着公称压力的提高，适用 的公称直径相应减的公称直径相应减小小。由榫面、槽面配合构成，垫由榫面、槽面配合构成，垫片安放在槽内，不会被挤出片安放在槽内，不会被挤出压紧面，较少受介质的冲刷压紧面，较少受介质的冲刷和腐蚀，所需螺栓力较小，和腐蚀，所需螺栓力较小，但结构复杂，更换垫片较难，但结构复杂，更换垫片较难，只适用于易燃、易爆和高度只适用于易燃、易爆和高度或极度毒性危害介质等重要或极度毒性危害介质等重要场合。场合。凹凸压紧面：凹凸压紧面：榫槽压紧面：榫槽压紧面：各压紧面结构简介各压紧面结构简介安装易于对中，有效防止垫片安装易于对中，有效防止垫片被挤出，适用于被挤出，适用于P

17、N6.4MPa的容器法兰和管法兰。的容器法兰和管法兰。4 4、其他类型密封面、其他类型密封面高压容器和高压管道用高压容器和高压管道用球面（透镜）和椭圆或八角形截球面（透镜）和椭圆或八角形截面金属垫片面金属垫片高压管道的透镜式密封高压管道的透镜式密封梯形槽压紧面（环连接面）梯形槽压紧面（环连接面） 垫片性能垫片性能 垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要条件。回弹能力是形成密封的必要条件。 最常用的垫片可分为非金属、金属、非金属与金最常用的垫片可分为非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片。属混合制的垫片。 非金属垫片：橡胶板、

18、无石棉橡胶板、聚四氟乙非金属垫片：橡胶板、无石棉橡胶板、聚四氟乙 烯、柔性石墨烯、柔性石墨; ; 金属垫片：软铝、软钢、铜、各种合金钢、不锈金属垫片：软铝、软钢、铜、各种合金钢、不锈钢；钢； 金属非金属组合垫片：金属增强垫片、缠绕金属非金属组合垫片：金属增强垫片、缠绕 垫，齿形垫片。垫，齿形垫片。非金属垫片非金属垫片 如橡胶垫，石棉橡胶垫，聚四氟乙烯如橡胶垫，石棉橡胶垫，聚四氟乙烯垫等，断面形状一般为平面形或垫等，断面形状一般为平面形或O O形。形。非金属垫片材料有橡胶石棉板、聚四氟乙烯等，如图所示，非金属垫片材料有橡胶石棉板、聚四氟乙烯等，如图所示，这些材料的优点是柔软。耐温度和压力的性能较

19、金属垫片差，这些材料的优点是柔软。耐温度和压力的性能较金属垫片差，通常只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。通常只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。 金属垫片金属垫片 其断面形状有平面形、波纹形、齿形、椭圆其断面形状有平面形、波纹形、齿形、椭圆形和八角形等金属垫片材料一般并不要求强度高，形和八角形等金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要求软韧。常用的是软铝、紫铜、铁而是要求软韧。常用的是软铝、紫铜、铁(软钢软钢)、蒙耐尔合金蒙耐尔合金(含含Ni67，Cu30，Cr45)钢钢等。金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法等。金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法兰联接密封。兰联

20、接密封。 金属垫片金属垫片 金属金属非金属组合垫片：如非金属组合垫片：如金属包垫片、金属缠绕垫片金属包垫片、金属缠绕垫片和带骨架的非金属垫片等。和带骨架的非金属垫片等。增加了回弹性，提高了耐蚀增加了回弹性，提高了耐蚀性、耐热性和密封性能性、耐热性和密封性能。金属包垫片是用薄金属板（镀金属包垫片是用薄金属板（镀锌薄钢板、锌薄钢板、0 0Cr18Ni9Cr18Ni9等）将非等）将非金属包起来制成的；金属缠绕金属包起来制成的；金属缠绕垫片是薄低碳钢带垫片是薄低碳钢带( (或合金钢带或合金钢带) )与石棉带一起绕制而成。这种与石棉带一起绕制而成。这种缠绕式垫片有不带定位圈的和缠绕式垫片有不带定位圈的和

21、带定位圈的两种。金属包垫片带定位圈的两种。金属包垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有较好的性能，适应的温度与有较好的性能，适应的温度与压力范围较高一些。压力范围较高一些。 金属非金属组合垫片金属非金属组合垫片垫片材料的选择应根据温度、垫片材料的选择应根据温度、压力以及介质的腐蚀情况决定，压力以及介质的腐蚀情况决定，同时还要考虑密封面的形式、同时还要考虑密封面的形式、螺栓力的大小以及装卸要求等螺栓力的大小以及装卸要求等。 （四）（四） 法兰刚度法兰刚度（五）操作条件五）操作条件操作条件即压力、温度和介质的物理化学性质。操作条件即压力、温度和介质的物理化学性质。五、法兰标准及

22、选用五、法兰标准及选用 石油、化工上用的法兰标准有两类，一类是压力容器法兰标准，石油、化工上用的法兰标准有两类，一类是压力容器法兰标准，一类是管法兰标准。一类是管法兰标准。v平焊与对焊法兰都平焊与对焊法兰都有带衬环的与不带有带衬环的与不带衬环的两种。衬环的两种。v 当设备是由不锈钢当设备是由不锈钢制作时，采用碳钢制作时，采用碳钢法兰加不锈钢衬环，法兰加不锈钢衬环，可以节省不锈钢。可以节省不锈钢。1平焊法兰平焊法兰 乙型法兰有一个壁厚不小于乙型法兰有一个壁厚不小于16mm的圆筒形短节，因而使的圆筒形短节，因而使乙型平焊法兰的刚性比甲型平焊法兰好；甲型的焊缝开乙型平焊法兰的刚性比甲型平焊法兰好；甲

23、型的焊缝开V型坡型坡口，乙型的焊缝开口，乙型的焊缝开U型坡口，所以乙型也比甲型具有较高的强型坡口，所以乙型也比甲型具有较高的强度和刚度。度和刚度。2对焊法兰对焊法兰 长颈对焊法兰由于具有厚度更大的颈长颈对焊法兰由于具有厚度更大的颈，因而使法兰盘进一步增因而使法兰盘进一步增大了刚性。大了刚性。长颈对焊法兰长颈对焊法兰长颈对焊法兰长颈对焊法兰3.压力容器法兰标准的选用压力容器法兰标准的选用选择压力容器法兰的主要参数是选择压力容器法兰的主要参数是公称压力公称压力和和公称直径公称直径。法兰的标注方法法兰的标注方法法兰法兰CS 8001.6 JB47022000第三节第三节 容器支座容器支座 容器的支座

24、，是用来支承容器的重量、固定容器的位置并使容容器的支座，是用来支承容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持稳定。支座的结构型式很多，主要由容器的自身的器在操作中保持稳定。支座的结构型式很多，主要由容器的自身的型式决定，分卧式容器支座和立式容器支座两大类。型式决定，分卧式容器支座和立式容器支座两大类。一、卧式容器的支座一、卧式容器的支座 卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。1. 鞍式支座鞍式支座 鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。大型卧式

25、贮槽，热交换器等多采用这种支座。一般情况下鞍座都采用双鞍式支座。一般情况下鞍座都采用双鞍式支座。鞍式支座鞍式支座鞍式支座鞍式支座0.2A0.5RoAL并且尽可能使 鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设备鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。在与设备连接处，有带连接处，有带加强垫板加强垫板和不带加强垫板两种结构。和不带加强垫板两种结构。 鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。根据底板上螺鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座固定式支座（代号（代号F)和和活活动式支座动式支

26、座（代号（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，活动式支座开长圆形螺栓孔。这样可以保证设备在温度变化时，鞍活动式支座开长圆形螺栓孔。这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。座能在基础面上自由滑动。 在一台容器上，固定式支座和活动式支座总是在一台容器上，固定式支座和活动式支座总是配对使用配对使用。在安。在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。第一个螺母拧紧后倒退一装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧。圈，然后用第二个螺母锁紧。 鞍座分为鞍座分为A型（型（轻型轻型）和）和B型（型

27、（重型重型）两类，其中重型又分为）两类，其中重型又分为BB五种型号。五种型号。A型和型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。寸不同或数量不同。鞍座的标记方法：鞍座的标记方法：2. 圈式支座圈式支座 在下列情况下可采用圈座：对于大直径在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器薄壁容器和和真空操作真空操作的的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。3. 支腿支腿 因为这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的因为这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力局部应力，故，故只适合

28、用于只适合用于小型设备小型设备（DN1600、L5m）。）。二、立式容器的支座二、立式容器的支座 立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四种。式支座四种。1. 耳式支座耳式支座 广泛用在反应广泛用在反应釜及立式换热器等直釜及立式换热器等直立设备上。它的优点立设备上。它的优点是简单、轻便，但对是简单、轻便，但对器壁会产生较大的器壁会产生较大的局局部应力部应力。 耳式支座已经标准化，它们的型式、结构、规格尺寸、材料及耳式支座已经标准化，它们的型式、结构、规格尺寸、材料及安装要求应符合安装要求应符合JB/T 4725-92

29、耳式支座。该标准分为耳式支座。该标准分为A型（型（短短臂臂）和）和B型（型（长臂长臂）两类，每类又分为带垫板与不带垫板两种结构。）两类，每类又分为带垫板与不带垫板两种结构。 A型耳式支座的筋板底边较窄，地脚螺栓距容器壳壁较近，仅型耳式支座的筋板底边较窄，地脚螺栓距容器壳壁较近，仅适用于一般的立式钢制焊接容器。适用于一般的立式钢制焊接容器。B型耳式支座有较宽的安装尺寸，型耳式支座有较宽的安装尺寸，故又叫长臂支座。当设备外面有故又叫长臂支座。当设备外面有保温层保温层或者将设备直接放在楼板上或者将设备直接放在楼板上时，宜采用时，宜采用B型耳式支座。型耳式支座。2. 支承式支座支承式支座 支承式支座分

30、为支承式支座分为A型和型和B型，型， A型由钢板拼焊而成，型由钢板拼焊而成， B型由钢管型由钢管制做，两类制做，两类都带垫板都带垫板。 支承式支座的优点是简单轻便，但它和耳式支座一样，对壳壁支承式支座的优点是简单轻便，但它和耳式支座一样，对壳壁会产生较大的会产生较大的局部应力局部应力，因此当容器壳体的刚度较小、壳体和支座，因此当容器壳体的刚度较小、壳体和支座的材料差异或温度差异较大时，或壳体需焊后热处理时，在支座和的材料差异或温度差异较大时，或壳体需焊后热处理时，在支座和壳体之间设置了垫板。垫板的材料应和壳体材料相同或相似。壳体之间设置了垫板。垫板的材料应和壳体材料相同或相似。3. 腿式支座腿

31、式支座支承在容器的支承在容器的筒体部分筒体部分结构简单、轻巧、结构简单、轻巧、安装方便，在容器下面有安装方便，在容器下面有较大的操作维修空间。但较大的操作维修空间。但当容器上的管线直接与产当容器上的管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚生脉动载荷的机器设备刚性连接时，不宜选用腿式性连接时，不宜选用腿式支座。支座。 4. 裙式支座裙式支座 对高大的塔设备最常用的支座就是裙式支座。对高大的塔设备最常用的支座就是裙式支座。第四节第四节 容器的开孔补强容器的开孔补强 容器壳体上开孔后，开孔不但削弱了容器壁的强度，而且在筒容器壳体上开孔后，开孔不但削弱了容器壁的强度，而且在筒体与接管的连接处，由于原壳体结构

32、产生了变化，出现不连续，在体与接管的连接处，由于原壳体结构产生了变化，出现不连续，在开孔区域将形成一个局部的开孔区域将形成一个局部的高应力集中区高应力集中区。较大的局部应力，加之。较大的局部应力，加之容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往会成为容器的破坏源。容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往会成为容器的破坏源。因此，为了保证容器安全运行，需要对结构开孔部位进行补强。因此，为了保证容器安全运行，需要对结构开孔部位进行补强。指采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应指采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应力集中系数减小到某一允许数值。力集中系数减小到某一允许数值。开孔补强设计：开孔补强设计：一、

33、开孔补强的设计与补强结构一、开孔补强的设计与补强结构 （1）等面积补强法的设计原则（主要原则）等面积补强法的设计原则（主要原则）（2）塑性失效补强设计原则（整体锻件补强）塑性失效补强设计原则（整体锻件补强）1. 补强设计原则补强设计原则（1）等面积补强）等面积补强 壳体因开孔被壳体因开孔被削弱的承载面积，须削弱的承载面积，须有补强材料在离孔边有补强材料在离孔边一定距离范围内予以一定距离范围内予以等面积补偿。等面积补偿。以双向受拉伸的无限以双向受拉伸的无限大平板上开有小孔时孔边的大平板上开有小孔时孔边的应力集中作为理论基础的，应力集中作为理论基础的，即仅考虑壳体中存在的拉伸即仅考虑壳体中存在的拉

34、伸薄膜应力，且以补强壳体的薄膜应力，且以补强壳体的一次应力强度作为设计准则。一次应力强度作为设计准则。故对小直径的开孔安全可靠。故对小直径的开孔安全可靠。没有考虑开孔处没有考虑开孔处应力集中系应力集中系数数的影响，没有计入的影响，没有计入容器直径变化容器直径变化的影响，补强后对不同接管会得到的影响，补强后对不同接管会得到不同的应力集中系数，即安全裕量不同的应力集中系数，即安全裕量不同，不同，因此有时显得富裕，有时显因此有时显得富裕，有时显得不足得不足。长期实践经验，简单易长期实践经验，简单易行，当开孔较大时，只要对其行，当开孔较大时，只要对其开孔尺寸和形状等予以一定的开孔尺寸和形状等予以一定的

35、配套限制，在一般压力容器使配套限制，在一般压力容器使用条件下能够保证安全，因此用条件下能够保证安全，因此不少国家的容器设计规范主要不少国家的容器设计规范主要采用该方法，如采用该方法，如ASME -1和和GB150等。等。该法要求带有某种补强结构的接管与壳体发生塑性失效该法要求带有某种补强结构的接管与壳体发生塑性失效时的极限压力和无接管时的壳体极限压力基本相同。时的极限压力和无接管时的壳体极限压力基本相同。（2）塑性失效补强（极限分析补强）塑性失效补强（极限分析补强） 定义：定义：2. 补强结构补强结构 补强结构是指用于补强的金属采用什么样的结构形式与被补强结构是指用于补强的金属采用什么样的结构

36、形式与被补强的壳体或接管连成一体。补强的壳体或接管连成一体。（1）补强圈补强结构）补强圈补强结构补强圈补强补强圈补强补强圈补强补强圈补强补强圈补强补强圈补强补强圈补强圈优点：制造方便，造价低，使用经验成熟。优点：制造方便，造价低，使用经验成熟。补强圈补强结构的优缺点补强圈补强结构的优缺点缺点：补强区域分散，补强效率不高；补强圈与壳体之间缺点：补强区域分散，补强效率不高；补强圈与壳体之间存在着一层静止的气隙，传热效果差，致使二者温差与热存在着一层静止的气隙，传热效果差，致使二者温差与热膨胀差较大，容易引起温差应力。补强圈与壳体相焊时，膨胀差较大，容易引起温差应力。补强圈与壳体相焊时，使此处的刚性

37、变大，对角焊缝的冷却收缩起较大的约束作使此处的刚性变大，对角焊缝的冷却收缩起较大的约束作用，容易在焊缝处造成裂纹。还由于补强圈和壳体或接管用，容易在焊缝处造成裂纹。还由于补强圈和壳体或接管金属没有形成一个整体，因而抗疲劳性能差。金属没有形成一个整体，因而抗疲劳性能差。补强圈补强结构的适用范围：补强圈补强结构的适用范围：用于静载、常温及中、低压用于静载、常温及中、低压容器。容器。（2）厚壁接管补强）厚壁接管补强结构结构在开孔处焊上一段厚壁接管，见（在开孔处焊上一段厚壁接管，见（b）图。图。特点特点补强处于最大应力区域，能更有效地降低补强处于最大应力区域，能更有效地降低。接管补强结构简单，焊缝少，

38、焊接质量容易。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易检验，补强效果较好。检验，补强效果较好。（b）厚壁接管补强厚壁接管补强制压力制压力容器由于材料缺口敏感容器由于材料缺口敏感性较高，一般都采用该性较高，一般都采用该结构，但必须保证结构，但必须保证。应用应用厚壁接管补强厚壁接管补强厚壁接管补强厚壁接管补强（c）整锻件补强整锻件补强 （3）整锻件补强）整锻件补强 整体锻件整体锻件整锻件补强整锻件补强补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影响区离开最大应力点

39、，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降低低1015%。重要压力容器，如核容器、材料屈服点在重要压力容器，如核容器、材料屈服点在500MPa以以上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大直上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大直径开孔容器等。径开孔容器等。结构结构将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与壳体和接管焊接，见图。壳体和接管焊接，见图。优点优点缺点缺点锻件供应困难，制造成本较高。锻件供应困难，制造成本较高。应用应用二、允许开孔的范围二、允许开孔的范围 筒体及封头开孔的最大直径，不允许超过以下

40、数值：筒体及封头开孔的最大直径，不允许超过以下数值：（1） 圆筒内径圆筒内径Di1500mm时，开孔最大直径时，开孔最大直径d1/2Di，且且d520mm；圆筒内径圆筒内径Di1500mm时，开孔最大直径时，开孔最大直径d1/3Di，且且d1000mm；（2） 凸形封头或球壳的开孔最大直径凸形封头或球壳的开孔最大直径d1/2Di。 （3） 锥壳（或锥形封头）的开孔最大直径锥壳（或锥形封头）的开孔最大直径d1/3Di，Di为开孔中心为开孔中心处的锥壳内直径。处的锥壳内直径。三、允许不另行补强的最大开孔直径三、允许不另行补强的最大开孔直径 焊接接头系数小于焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上等等

41、但开孔位置不在焊缝上等等强度裕量强度裕量接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度接管根部有填角焊缝接管根部有填角焊缝上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。开孔接管，可以不予补强。GB150规定：规定：在在设计压力设计压力2.5MPa的壳体上开孔，的壳体上开孔，两相邻开孔中心的两相邻开孔中心的间距间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的

42、直径之和的2倍，倍，接管接管公称外径公称外径89mm，只要接管只要接管最小厚度最小厚度满足表满足表12-12要求。要求。表表12-12 不另行补强的接管最小厚度不另行补强的接管最小厚度 mm6.05.04.03.5897665574845383225接管公接管公称外径称外径最小最小厚度厚度不另行补强的条件不另行补强的条件计算参考：计算参考：GB150-2011 压力容器压力容器四、等面积补强计算四、等面积补强计算 基本原则：基本原则：使有效补强的金属面积，等于或大于开孔使有效补强的金属面积，等于或大于开孔所削弱的金属面积。所削弱的金属面积。第五节第五节 容器附件容器附件一、接管一、接管 焊接设

43、备的接口管如上图焊接设备的接口管如上图(a)所示。铸造设备的接管可与筒体所示。铸造设备的接管可与筒体一并铸出，如图一并铸出，如图(b)所示。螺纹管主要用来接温度计、压力表或液所示。螺纹管主要用来接温度计、压力表或液面计等，根据需要可制成内螺纹或外螺纹，见图面计等，根据需要可制成内螺纹或外螺纹，见图(c)。 二、凸缘二、凸缘 凸缘本身凸缘本身有加强作用有加强作用，不需另外补强。，不需另外补强。当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定。选用的管法兰来确定。三、手孔与人孔三、手孔与人孔 压力容器开设手孔和人孔是为了检查设备的内部空间以及安装压力容器开设手孔和人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件，所以称为检查孔。和拆卸设备的内部构件，所以称为检查孔。规定规定检查孔最少数量与最小尺寸应符合有关规范的要求。检查孔最少数量与最小尺寸应符合有关规范的要求。不必开设检查孔：（符合下列条件之一）不必开设检查孔：（符合下列条件之一）筒体内径小于等于筒体内径小于等于300mm的压力容