压力容器复习提纲

压力容器设计人培训考核桑如苞2005年10月28日讲座压力容器设计人考核要点一.材料.二.焊接给压力容器带来的不良影响.三.检验要求.四.耐蚀要求.五.制造要求.六.内压圆筒公式适用范围.七.椭圆封头计算.八.卧式容器.九.卧式固定换热器.十.外压容器.压力容器设计人考核要点十一.管箱平盖的计算方法.十二.容器上的高应力源及消除方法.十三.三种主要壳体厚度计算时所针对的应力的特性.十四.三种主要壳体厚度计算公式中所针对的焊缝.十五.“监规”中有关规定（可查规程作答）.十六.等面积补强法中有效补强范围的依据，计算厚度的确定，及各种壳体上不同方向接管时开孔计算直径的确定.

一.

材料1．化学成份要求：压力容器用钢材：

①磷含量（熔炼分析）≯0.030%

②硫含量≯0.020%，③焊接压力容器的碳钢、低合金钢含碳量≯0.25%(限制这些含量的作用)

④奥氏体不锈钢长期在＞525℃时工作，钢中含碳量≮0.04%

一.

材料2．使用热处理状态要求：

须正火状态使用的钢板厚度界限（GB1504.2.5）3．逐张检测要求：

见“监规，P11,GB150P104．锻件级别要求：

见GB150P11,4.4.2

以上要求中，应特别注意：大于、小于及等于的规定。

二.焊接给压力容器带来的不良影响1．造成缺陷，如气孔、夹渣等，直接影响焊缝强度。2．在焊缝与母材间引起焊接残余应力。3．使母材热影响区性能下降，其中特别是冲击韧性下降尤其严重。

二.焊接给压力容器带来的不良影响上述三方面的影响，对不同的容器作用不同。

①“缺陷”对所有压力容器都有影响（与一次应力相关）故都须考虑，通过焊接接头系数体现。与单面焊双面焊有关，与无损检测比例相联系。

②“残余应力”：该应力可以达到很高的数值，但由于它是一种自平衡的应力，所以并不影响容器的承载能力。为此在容器壁厚计算中可不考虑。并且由于它不会“反复”出现，所以不会引起不安定的问题（即可不按二次应力限制）。但它会对脆性破坏及应力腐蚀产生作用，为此二.焊接给压力容器带来的不良影响对有可能发生脆性破坏的容器，如低温容器、高强钢（σb＞540Mpa）的容器等要加以考虑。另外，对有应力腐蚀可能的容器也应考虑(如液化气罐)消除焊接残余应力的方法即是焊后消残热处理。③对“韧性”的影响：就一般常温、高温容器影响不大，可不考虑。但对低温容器必须考虑。由于焊接过程中母材热影响区中材料的韧性下降是不可避免的，为了使焊态母材热影响区的冲击韧性能保持在一定的水平，则必要时，应提高对母材低温冲击韧二.焊接给压力容器带来的不良影响性（Akv）的要求，或降低材料Akv冲击试验的温度。从保证容器安全的角度出发，希望焊接造成热影响区中母材的冲击韧性的损失降到较小的程度，故对焊接工艺应控制较小的线能量。为此宜采用手工焊、小电流、细焊丝、多道焊，减小对母材冲击韧性的影响。低温容器的焊接应为此精工细作。低温低应力工况及低温环境度影响的考虑。三.检验要求

焊缝100％检测要求的条件，见“监规，P43，第85条。此外，应特别注意：①对局部检测的容器上的T形接头，必须100％进行检测，但其合格级别与Ф＝1时的要求不同。②成形封头（椭圆封头等），先拼后成形时，拼缝应100％检测（尽管封头Ф不一定取1），其合格级别也是与Ф相联系的（即X线检测时，合格级别可II或III级）封头成形后对过渡区应重新检测，但非过渡区无此要求（即并非整个封头的拼缝要全部重检）。三.检验要求

③磁粉与渗透检测相比，具有灵敏度较高，兼能检测材料近表面缺陷的优点，为此对铁磁性材料应优先采用磁粉检测。但该法不能用于奥氏体不锈钢材料。④射线与超声检测比较（超声对奥氏体不锈钢焊缝的不适应性）

四.耐蚀要求1．晶间腐蚀：不锈钢的晶间腐蚀是由于贫铬形起的。为此避免方法：①采用超低碳不锈钢（碳含量≤0.03%）；②材料中添加稳定化元素，如Ti、Ni等；③采用固熔化处理（温度1100℃）或稳定化处理（温度875℃）。四.耐蚀要求2．应力腐蚀：对不锈钢和碳钢都可发生：是在应力腐蚀环境和材料在拉应力共同作用下发生。避免或缓和应力腐蚀的方法。除了选材考虑外，尚要尽量降低材料的高应力（有两种，见后“十二”条）。主要采取焊后消残热处理和打磨园角两种措施。不要把晶间腐蚀和应力腐蚀相混淆。液化石油气储罐设计中一般应考虑H2S的应力腐蚀可能。五.制造要求1.GB150-98中对圆筒最小厚度规定（2mm,3mm）是出于焊接工艺的要求，与刚度等无关。而GB151中对圆筒最小厚度的要求是出于局部应力、刚性安装等要求，其值较大。2．对“厚板”端部以1:3斜度削薄的作法，是考虑它们间厚度较缓过滤，可以减小局部应力。五.制造要求3．对相邻焊缝间距不小于3δ及100mm的要求，是出于免使焊缝热影响区重叠，减小焊接造成的不良影响。4．限制容器液压试验时液体（水）的温度，是为了防止低温脆性破坏的发生。此温度对不同材料是不同的。脆性偏大的材料，试验温度较高。碳钢、15MnVR、16MnR等材料的试验温度控制在5℃以上。5.压力容器上常用的四种热处理方法及应用。

六.内压圆筒公式适用范围

Pc≤0.4[σ]tФ,此条件等同于K≤1.5（K-圆筒外径与内径之比）。圆筒最小厚度的考虑因素。容器工作压力系指操作过程中可能出现的容器顶部的压力。容器容积不扣除内件的体积。圆柱壳在端部均布边界力作用下，壳中局部薄膜（环向）应力与轴向弯曲应力衰减长度的概念在压力容器设计中的应用：六.内压圆筒公式适用范围

①

开孔补强②锥壳大小端加强段③无折边球封④卧式鞍座计算等。计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度的概念。有效厚度的应用。锥壳加强段（大、小端），计算的对象，加强段长度的意义。标准椭圆封头最大应力的位置、部位、方向、组成及性质。七.椭圆封头计算

椭圆封头在内压作用下，既有强度问题，又有稳定问题，封头厚度是根据强度进行计算的，对它的稳定是通过限制封头的最小有效厚度的方法加以控制：就此对标准封头规定了不小于0.15%Di,对非标准封头规定了不小于0.3%Di的限制条件。封头冲压成形后的最小厚度要求？椭圆封头上不同部位开孔时（分过渡区和球壳区）。开孔补强计算时，其壳体计算厚度的取值不同（可分别取封头计算厚度和当量球壳计算厚度）。八.卧式容器

鞍座位置A的要求：①A≤0.5Rm；②A≈0.2L。其意义分别是：对①是能利用封头的挺性，以保持鞍座位置的圆筒横截面为圆形，从而具有较大的抗弯矩（截面模量），对降低筒体轴向应力、切向剪应力和周向应力均有利。八.卧式容器

对②是使容器上由重力等引起的轴向弯矩控制在最小值，此时圆筒上鞍座位置截面的轴向弯矩与两支座跨中截面处的轴向弯矩相等。固定支座一般应设置在圆筒上管线较粗、较多的一端。目的可减小圆筒热胀冷缩时产生的温差应力。鞍座包角一般为120º。九.卧式固定换热器

1．采用弓形折流板时，缺口位置讲究：对壳程为气液两相并存的状态时，必须左右布置，否则成果严重，造成损失。2．当壳程壳体上焊有防冲板时，折流板的拉杆应固定在远离挡板的那块管板上，否则不便组装。3．管箱热处理条件（见GB151）。

九.卧式固定换热器

4．换热器进出口管口，当直径较大，且靠近管板或法兰时，应注意其开孔补强计算中，接管两侧是否都具有（B=2d）的补强范围。否则：SW6计算书是无效的，应手工修正计算．5．换热器（固定管板）壳程壳体在内压作用下的受力与一般内压圆筒不同，轴向应力与其环向应力间无1:2的关系。6．固定管板与U形管板、浮头管板的受力比较、最大应力的位置，管子应力分布情况，法兰力矩对固定管板应力的影响。十.外压容器

外压容器的破坏有失稳和强度破坏两种可能，设计应包括强度计算和稳定校核。但一般失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定计算是外压容器设计的主要考虑方面。系数A、B的意义。椭圆封头与圆筒组成的外压容器，圆筒的外压计算长度L＝圆筒长度＋封头直边段的2倍＋封头曲面深度的1/3的两倍。十一.管箱平盖的计算方法

管箱平盖的计算方法与一般圆平板的方法不同，它不仅按通常平板的公式计算强度所需的厚度，而且还按刚度要求计算厚度，且取其大值。拼接管板不论厚薄，一律要100％检测。十二.容器上的高应力源及消除方法

容器上的高应力源有两种：

①焊接残余应力，此应力对低温容器，应力腐蚀容器，高强钢容器可产生不良影响。为此必须消除，即应采用焊后热处理，但因这种应力不会反复循环出现，为此对疲劳容器不会产生影响，所以疲劳容器并不一定要求作消残处理。十二.容器上的高应力源及消除方法

②结构突变处（如接管端部）由于压力产生的峰值应力，其值可很高。为此对低温、高强钢、应力腐蚀的容器必须消除。方法是打磨圆角。对疲劳容器由于压力的波动，会使这种应力发生循环，所以这种应力对疲劳容器也会发生作用。为此疲劳容器对此也要进行考虑，即打磨圆角。

发生部位应力方向成分许用值1．圆筒整体环向薄膜[σ]tФ2．球壳整体环向，经向薄膜[σ]tФ3．锥壳（未加强）大端边缘环向薄膜[σ]tФ十三.三种主要壳体