化工设备机械基础第九章 内压薄壁圆筒与球壳设计

——计算压力。在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液注静压力。当液注静压力小于5%设计压力时可忽略不计。一、内压圆筒壁厚的确定1、计算厚度（理论计算壁厚）

§2内压圆筒的设计1一、内压圆筒壁厚的确定设计厚度

为计算厚度与腐蚀裕量之和。

——腐蚀裕量。在设计寿命内器壁因遭受腐蚀而减薄的总量。

对碳钢、低合金钢：

≮1mm。

2、设计厚度和名义厚度2一、内压圆筒壁厚的确定n—设计寿命，年。——年腐蚀率，mm/年。名义厚度

—钢板厚度负偏差。—将设计厚度加上钢板厚度负偏差然后向上圆整到钢板标准规格的厚度。为图样上标注的厚度。3一、内压圆筒壁厚的确定——厚度圆整值。一般0＜＜1；若取为偶数，则＜2。

3、有效厚度

——指名义厚度减去厚度附加量，即为整个设计寿命内能抵抗介质压力破坏的厚度。4各种厚度之间的关系为：一、内压圆筒壁厚的确定5二、设计参数的确定1、设计压力p

设计压力p—指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度及其元件尺寸的压力。与相应的设计温度一起作为设计的载荷条件，其值不低于工作压力

——在正常工作的情况下，容器顶部可能达到的最高压力。

6二、设计参数的确定（1）设计压力p应等于或略大于工作压力（2）装有安全阀时，应使—安全阀开启压力。（3）装有爆破片时，应使p大于使用温度下的爆破压力，一般（物料粘度高、腐蚀性强、易聚合结晶安全阀不能可靠工作）。一般7举例例：确定一容器筒体的计算厚度、设计厚度、名义厚度和有效厚度。已知：设计压力，设计温度，内径，介质对钢板的腐蚀速率：

/年，设计寿命年，材料：16。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。

8解：

，由P125表9-4：（假设钢板厚度在6～16mm范围并用插值法）由P127表9-6：；并取例：确定一容器筒体的计算厚度、设计厚度、名义厚度和有效厚度。已知：设计压力，设计温度，内径，介质对钢板的腐蚀速率：/年，设计寿命年，材料：16。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。

9钢板负偏差由P128表9-10查得：（按板厚8～25mm）。例：确定一容器筒体的计算厚度、设计厚度、名义厚度和有效厚度。已知：设计压力，设计温度，内径，介质对钢板的腐蚀速率：/年，设计寿命年，材料：16。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。

10可取在（6～16）mm和（8～25）mm范围内，和的取值是合适的。例：确定一容器筒体的计算厚度、设计厚度、名义厚度和有效厚度。已知：设计压力，设计温度，内径，介质对钢板的腐蚀速率：/年，设计寿命年，材料：16。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。

11三、薄壁球壳强度计算公式

1、计算厚度2、设计厚度3、名义厚度12四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蚀裕量）

为何要规定最小壁厚？

在设计压力很低时，由内压强度计算公式算出的计算厚度较小，往往不能满足制造（难焊）、运输和吊装（刚度小容易变形）等方面的要求，所以对容器圆筒规定了加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度：

13四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蚀裕量）

1、碳钢和低合金钢≮3mm2、不锈钢容器：

≮2mm（为节约不锈钢）若计算厚度，则取3、如何判断是否由最小壁厚确定容器厚度，怎么确定？14四、容器的最小壁厚

（加工成形后不包括腐蚀裕量）

如果这时，则应取即压力容器强度设计步骤为：

1516举例例：已知筒体，材料；全焊透对接焊缝，局部无损探伤；取腐蚀裕量。求名义厚度？17解：由p124表9-4，在时，由p127表9-6，取

所以：例：已知筒体，材料；全焊透对接焊缝，局部无损探伤；取腐蚀裕量。求名义厚度？

18，所以可取由p128表9-10，5mm厚钢板之负偏差所以取是合适的。例：已知筒体，材料；全焊透对接焊缝，局部无损探伤；取腐蚀裕量。求名义厚度？

19五、内压圆筒的厚度系数、计算应力与最高允许工作压力

1、厚度系数

——取决于圆整值的大小反映了容器的承压潜力（与计算压力相比）。20五、内压圆筒的厚度系数、计算应力与最高允许工作压力

2、设计温度下的计算应力

根据设备图纸求取圆筒的计算应力应使用有效壁厚即：（应≤）21五、内压圆筒的厚度系数、计算应力与最高允许工作压力

3、设计温度下的最高允许工作压力即22举例例：已知一制成容器，

材料：20R，，腐蚀裕量。求圆筒的：计算厚度，设计厚度，圆整值，有效厚度，最高允许工作压力。23解：(1)计算厚度

由p124表9-4查得20R在时之（2）设计厚度（设）；取例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蚀裕量。求圆筒的：计算厚度，设计厚度，圆整值，有效厚度，最高允许工作压力。24（3）圆整值由P127表9-10查得钢板负偏差所以（4）有效厚度（5）最高允许工作压力例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蚀裕量。求圆筒的：计算厚度，设计厚度，圆整值，有效厚度，最高允许工作压力。25或例：已知一制成容器，，材料：20R，，腐蚀裕量。求圆筒的：计算厚度，设计厚度，圆整值，有效厚度，最高允许工作压力。261、液压试验□试验压力：

内压容器

--设计压力--试验温度和设计温度下材料的许用应力，Mpa；取1.8271、液压试验外压容器和真空容器：

按内压容器进行□应力校核

∵（防止应力过大，试验前进行）282、气压试验□气体介质：干燥洁净的空气、氮气或其它惰性气体。□试验温度：一般≮15℃□试验压力：内压容器：

取1.8

外压容器和真空容器：

按内压容器进行

292、气压试验□试验前应对圆筒的最大薄膜应力进行校核：

实验步骤：30反应器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2=2mm，φ=0.85，材料16MnR，求：（1）筒体壁厚；（2）水压试验压力；（3）校核水压试验时壳体最大应力。

举例

31解（1）

由P124表9-4：16MnR在350℃时=134Mpa,常温=170MPa=345Mpa(设)常温取例：反应器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2=2mm，φ=0.85，材料16MnR，求：（1）筒体壁厚；（2）水压试验压力；（3）校核水压试验时壳体最大应力。324.6+0.8+2+△=7.4+△=8mm（△=0.6mm）（2）∵∴例：反应器，t=350℃，p=1.5Mpa，取C1=0.8mm，C2