化工容器设计第十六讲课件

第七章压力容器的设计与计算机辅助设计

第七章压力容器的设计与计算机辅助设计1第一节引言

这一章我们主要学习压力容器设计的根本方法，学习如何运用SW6-1998V2.0?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稳固和提高。第一节引言

这一章我们主要学习压力容2一、压力容器设计步骤及主要规程

及标准

设计步骤:工艺计算机械计算主要规程及标准:?压力容器平安技术监察规定??钢制压力容器??钢制管壳式换热器??钢制塔式容器?一、压力容器设计步骤及主要规程

及标准

设3二、压力容器设计中一些参数的定义

1压力2.温度3.厚度4.载荷5.许用应力6.焊缝接头系数7.压力试验二、压力容器设计中一些参数的定义

1压力41.压力工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能到达的最高工作压力。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1.压力工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能52.温度设计温度：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。2.温度设计温度：指容器在正常工作情况下，设定的元63.厚度计算厚度：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3.厚度计算厚度：指按各公式计算得到的厚度。需要时74.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收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4.载荷

内压、外压或最大压差8

化工容器设计第十六讲课件95.许用应力钢材〔除螺栓材料外〕的许用应力选取的依据可按表7-1；螺栓材料的许用应力选取的依据可按表7-25.许用应力钢材〔除螺栓材料外〕的许用应力选取的依据可按表710表7-1表7-111表7-2表7-212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%的蠕变限表格中符号的意义—钢材标准抗拉强度下限值13在设计中，如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按下式确定：

——设计温度下符合钢板的许用应力，MPa——设计温度下基层钢板的许用应力，MPa——设计温度下复层材料的许用应力，MPa——基层钢板的名义厚度，mm——基层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm在设计中，如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按146.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φ=1.00局部无损检测φ=0.85对于单面焊对接接头〔沿焊缝根部全长有紧贴根本金属的垫板〕100%无损检测φ=0.9局部无损检测φ=0.86.焊接接头系数对容器来说，主要存在两种157.压力试验液压试验气压试验气密性试验压力试验确实定：

内压容器液压试验：

气压试验：

外压容器和真空容器液压试验：气压试验：

—试验压力，Mpa—设计压力，MPa

7.压力试验液压试验气压试验气密性试验16容器在压力试验前还必须进展应力校核，校核公式为：

—试验压力下圆筒的应力MPa—圆筒内直径mm—试验压力MPa—圆筒的有效厚度mm应满足的条件：液压试验时，≤0.9φ气压试验时，≤0.9φ—圆筒材料在试验温度下的屈服点〔或0.2%屈服强度〕，MPaφ—圆筒的焊接接头系数容器在压力试验前还必须进展应力校核，校核公式为：17三、压力容器设计材料压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件、螺柱和螺母。选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件，例如：设计压力、设计温度、介质特性、和操作特点等，从而选择钢材为焊接性能良好的钢材，同时还要考虑到容器的制造工艺和经济合理性。下面我们谈谈这些类型的钢材在压力容器中使用过程中的一些规定。三、压力容器设计材料压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件181.钢板碳素沸腾钢，和碳素镇静钢适用范围1.钢板碳素沸腾钢，和碳素镇静钢适用范围19在正火状态下碳素钢和低合金钢使用规定

在正火状态下碳素钢和低合金钢使用规定20进展拉伸和夏比〔V型缺口〕冲击〔常温或低温

-20℃以上〕试验碳素钢和低合金钢使用规定进展拉伸和夏比〔V型缺口〕冲击〔常温或低温

-20℃以上〕试21应逐张进展超声检测的碳素钢和低合金钢钢板应逐张进展超声检测的碳素钢和低合金钢钢板22注意碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20℃时，对使用状态及最低冲击试验温度按相应标准高合金钢板一般用GB4237标准。当厚度大于4mm时钢板需保证钢板外表缺陷的厚度不小于钢板的允许最小厚度。对于厚度不大于4mm设计应注明钢板外表质量耐热用途的钢板按GB4238标准选用00Cr18Ni5Mo3Si2钢板的伸长率(δ5)应不小于23%注意碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20℃时，对使用状态及23不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和GB4733的相应规定。a.复合界面的结合剪切强度应不小于200Mpab.复合界面的结合率指标及超声检测范围，应在图样或相应技术文件中说明c.基板和复材均为GB150所规定的碳素钢和低合金钢钢板或锻件，复材也为GB150中的高合金钢钢板d.复合钢板应在热处理后供货，基层的状态应符合GB150规定e.复合钢板使用范围应符合基材和复材使用范围的规定注意不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和GB473242.钢管钢管的标准及许用应力按附录中规定当碳素钢及低合金钢钢管使用温度低于-20℃时，其使用状态为正火状态。另外，钢管的工艺性能试验〔压扁、扩口等〕要求，应根据钢管使用使用时的加工工艺和各钢管标准中的相应规定提出。2.钢管钢管的标准及许用应力按附录中规定253.锻件a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定b.锻件的形状有筒形锻件、环形锻件、饼形锻件、碗形锻件、长颈法兰锻件和条形锻件。c.锻件按使用要求分成Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级,具体见下表3.锻件a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定26低温压力容器用低合金钢锻件最低为Ⅱ级锻件锻件的使用技术要求可按JB4726?压力容器用碳钢和低合金钢锻件?、JB4726-27?低温压力容器用低合金钢锻件?以及JB4728?压力容器用不锈钢锻件?当碳素钢及低合金钢锻件使用温度低于-20℃时，其热处理状态及最低冲击试验见有关标准低温压力容器用低合金钢锻件最低为Ⅱ级锻件274.螺柱和螺母螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀。低合金钢螺柱用毛坯，经调质热处理后做力学性能试验为了防止螺栓与螺母咬死，螺母的硬度一般要比螺栓低HB30低合金钢螺柱使用温度低于-20℃时应进展使用温度下的低温冲击试验，其要求见有关标准4.螺柱和螺母螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀28螺栓和螺母的组合可见下表螺栓和螺母的组合可见下表29

四、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展设备的整体计算，也可进展该设备中某一个零部件的单独计算。四、压力容器设计计算软件包SW6?过程设备强度计算软件包?301.SW6-98在使用过程中有以下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展对于构造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1.SW6-98在使用过程中有以下特点在数据输入时可随时退出312．SW6-98软件内容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。2．SW6-98软件内容SW6-98软件有10个设备级计算程3210个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表10个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表33化工容器设计第十六讲课件34D:/sw6/aa浆式反应釜120-05D:/sw6/aa浆式反应釜120-0535化工容器设计第十六讲课件360.98200120014002.00.850.982001200140037化工容器设计第十六讲课件38化工容器设计第十六讲课件39化工容器设计第十六讲课件40化工容器设计第十六讲课件41化工容器设计第十六讲课件42化工容器设计第十六讲课件43化工容器设计第十六讲课件44化工容器设计第十六讲课件45化工容器设计第十六讲课件46化工容器设计第十六讲课件47化工容器设计第十六讲课件48化工容器设计第十六讲课件49化工容器设计第十六讲课件50化工容器设计第十六讲课件51化工容器设计第十六讲课件52化工容器设计第十六讲课件53化工容器设计第十六讲课件54化工容器设计第十六讲课件55化工容器设计第十六讲课件56化工容器设计第十六讲课件57化工容器设计第十六讲课件58化工容器设计第十六讲课件59第七章压力容器的设计与计算机辅助设计

第七章压力容器的设计与计算机辅助设计60第一节引言

这一章我们主要学习压力容器设计的根本方法，学习如何运用SW6-1998V2.0?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稳固和提高。第一节引言

这一章我们主要学习压力容61一、压力容器设计步骤及主要规程

及标准

设计步骤:工艺计算机械计算主要规程及标准:?压力容器平安技术监察规定??钢制压力容器??钢制管壳式换热器??钢制塔式容器?一、压力容器设计步骤及主要规程

及标准

设62二、压力容器设计中一些参数的定义

1压力2.温度3.厚度4.载荷5.许用应力6.焊缝接头系数7.压力试验二、压力容器设计中一些参数的定义

1压力631.压力工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能到达的最高工作压力。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1.压力工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能642.温度设计温度：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。2.温度设计温度：指容器在正常工作情况下，设定的元653.厚度计算厚度：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3.厚度计算厚度：指按各公式计算得到的厚度。需要时664.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收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4.载荷

内压、外压或最大压差67

化工容器设计第十六讲课件685.许用应力钢材〔除螺栓材料外〕的许用应力选取的依据可按表7-1；螺栓材料的许用应力选取的依据可按表7-25.许用应力钢材〔除螺栓材料外〕的许用应力选取的依据可按表769表7-1表7-170表7-2表7-271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%的蠕变限表格中符号的意义—钢材标准抗拉强度下限值72在设计中，如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按下式确定：

——设计温度下符合钢板的许用应力，MPa——设计温度下基层钢板的许用应力，MPa——设计温度下复层材料的许用应力，MPa——基层钢板的名义厚度，mm——基层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm在设计中，如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按736.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φ=1.00局部无损检测φ=0.85对于单面焊对接接头〔沿焊缝根部全长有紧贴根本金属的垫板〕100%无损检测φ=0.9局部无损检测φ=0.86.焊接接头系数对容器来说，主要存在两种747.压力试验液压试验气压试验气密性试验压力试验确实定：

内压容器液压试验：

气压试验：

外压容器和真空容器液压试验：气压试验：

—试验压力，Mpa—设计压力，MPa

7.压力试验液压试验气压试验气密性试验75容器在压力试验前还必须进展应力校核，校核公式为：

—试验压力下圆筒的应力MPa—圆筒内直径mm—试验压力MPa—圆筒的有效厚度mm应满足的条件：液压试验时，≤0.9φ气压试验时，≤0.9φ—圆筒材料在试验温度下的屈服点〔或0.2%屈服强度〕，MPaφ—圆筒的焊接接头系数容器在压力试验前还必须进展应力校核，校核公式为：76三、压力容器设计材料压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件、螺柱和螺母。选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件，例如：设计压力、设计温度、介质特性、和操作特点等，从而选择钢材为焊接性能良好的钢材，同时还要考虑到容器的制造工艺和经济合理性。下面我们谈谈这些类型的钢材在压力容器中使用过程中的一些规定。三、压力容器设计材料压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件771.钢板碳素沸腾钢，和碳素镇静钢适用范围1.钢板碳素沸腾钢，和碳素镇静钢适用范围78在正火状态下碳素钢和低合金钢使用规定

在正火状态下碳素钢和低合金钢使用规定79进展拉伸和夏比〔V型缺口〕冲击〔常温或低温

-20℃以上〕试验碳素钢和低合金钢使用规定进展拉伸和夏比〔V型缺口〕冲击〔常温或低温

-20℃以上〕试80应逐张进展超声检测的碳素钢和低合金钢钢板应逐张进展超声检测的碳素钢和低合金钢钢板81注意碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20℃时，对使用状态及最低冲击试验温度按相应标准高合金钢板一般用GB4237标准。当厚度大于4mm时钢板需保证钢板外表缺陷的厚度不小于钢板的允许最小厚度。对于厚度不大于4mm设计应注明钢板外表质量耐热用途的钢板按GB4238标准选用00Cr18Ni5Mo3Si2钢板的伸长率(δ5)应不小于23%注意碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20℃时，对使用状态及82不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和GB4733的相应规定。a.复合界面的结合剪切强度应不小于200Mpab.复合界面的结合率指标及超声检测范围，应在图样或相应技术文件中说明c.基板和复材均为GB150所规定的碳素钢和低合金钢钢板或锻件，复材也为GB150中的高合金钢钢板d.复合钢板应在热处理后供货，基层的状态应符合GB150规定e.复合钢板使用范围应符合基材和复材使用范围的规定注意不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和GB473832.钢管钢管的标准及许用应力按附录中规定当碳素钢及低合金钢钢管使用温度低于-20℃时，其使用状态为正火状态。另外，钢管的工艺性能试验〔压扁、扩口等〕要求，应根据钢管使用使用时的加工工艺和各钢管标准中的相应规定提出。2.钢管钢管的标准及许用应力按附录中规定843.锻件a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定b.锻件的形状有筒形锻件、环形锻件、饼形锻件、碗形锻件、长颈法兰锻件和条形锻件。c.锻件按使用要求分成Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级,具体见下表3.锻件a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定85低温压力容器用低合金钢锻件最低为Ⅱ级锻件锻件的使用技术要求可按JB4726?压力容器用碳钢和低合金钢锻件?、JB4726-27?低温压力容器用低合金钢锻件?以及JB4728?压力容器用不锈钢锻件?当碳素钢及低合金钢锻件使用温度低于-20℃时，其热处理状态及最低冲击试验见有关标准低温压力容器用低合金钢锻件最低为Ⅱ级锻件864.螺柱和螺母螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀。低合金钢螺柱用毛坯，经调质热处理后做力学性能试验为了防止螺栓与螺母咬死，螺母的硬度一般要比螺栓低HB30低合金钢螺柱使用温度低于-20℃时应进展使用温度下的低温冲击试验，其要求见有关标准4.螺柱和螺母螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀87螺栓和螺母的组合可见下表螺栓和螺母的组合可见下表88

四、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