钢制压力容器分析设计-承受外压的回转壳

JB4732—958.1符号说明A系数，查图8-2或表8-1～表8-9,对加强圈则按加强圈材料得到的B值及相应计温度从图8-3～图8-10.查出，或按式(8-10)计算；Ae锥壳大端截面上由于多余的金属厚度而形成的有效增强截面积，mm²;Ae,——锥壳小端截面上由于多余的金属厚度而形成的有效增强截面积，mm²;Ar锥壳大端需用的增强截面积，mm²;JB4732—95对于小端：B——系数，查图8-3～图8—10,对加强圈则按式(8-9)计算，MPa;C——厚度附加量(见第3章),mm;I——加强圈与壳体组合截面对平行于壳体轴线的中性轴所需的惯性矩，mm⁴;I,——加强圈与壳体起加强作用的有效段的组合截面对平行于壳体轴线的中性轴的惯性矩，叠部分每侧按一半计算；K=1,不要附加增强面积的情况；K=Y/SmE,要求设置加强圈的情况，但K值不小于1.0;·L——圆筒计算长度(见图8-1),mm,取下列情况的最大值：无加强圈的圆筒，取封头切线间距再加上每个封头曲面深度的(不包括锥形封头)对带有锥形封头而无加强圈的筒体，取圆筒与封头连接处之间的距离；任意两相邻加强圈中心线间的最大距离；圆筒第一个加强圈中心线到封头切线间距再加上封头曲面深度的(不包括锥形封头);圆筒第一个加强圈到锥壳与圆筒连接处间的距离。以上均按平行于容器轴线计量。对于不设置加强圈的锥壳(有折边锥形段L。取值见8.5.4)与锥壳大端相连处中心线到圆筒上相邻加强圈中心线间的距离；L,——从加强圈中心线起至加强圈两侧下一个支承线间的距离之和的一半(见图8-1),mm;符合本节要求的加强圈；距封头切线寸头曲面深度处的周线；夹套与圆筒连接处的周线；锥壳与圆筒的连接线；以上均按平行于容器轴线计量。Lsm-—与锥壳小端相连的圆筒计算长度，mm;取下述情况之最大值：与锥壳小端相连处中心线到圆筒上相邻加强圈中心线间的距离；无加强圈时，与锥壳小端相连处到圆筒另一端封头深度处的间距。Lx—-锥壳的轴向长度，mm(见图8-14);RL——锥壳大端外半径，mm;材料的设计应力强度(见第6章),下标s、r、c分别表示圆筒、加强圈与锥壳，MPa;Y——锥壳与圆筒连接系数，在圆筒部分加强的，Y=Sm,E,在锥壳部分加强的，Y=SmeE。 △——半顶角α≤60°的锥壳在锥壳与圆筒连接处需要加强的指数值；当△≥α时，则该连接处不需要加强(见8.5.4),(°);δ.——与圆筒连接处锥壳有效厚度，mm;δee——锥壳当量有效厚度，mm;c,——设计温度下材料的屈服点，MPa;8.2外压圆筒和外压球壳的计算外压圆筒和外压管子的有效厚度按以下步骤使用图8-2～图8-10进行计算。D。/8e≥10的圆筒和管子a.假设δn,δe=8-c,定出L/D。和D。/8;b.在图8-2的左方找到L/D。值，过此点水平右移与D。/8。线相交(中间值用内插法),若L/D。>50,则用L/D。=50查图，若L/D。<0.05,则用L/D。=0.05查图；JB4732--95图8-1c.过此交点垂直下移，在图的下方得到系数A(也可用表8-1查取);d.按所用材料选用图8-3～图8-10,在图的下方找到系数A值。若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交(中间值用内插法),再过此交点水平右移，在图的右方得到系数B值，并按式(8-1)计算许用外压力[p]:…………(8—1)若所得A值落在设计温度下材料线的左方，则用式(8—2)计算许用外压力[p]:…………(8—2)e.[p]应大于等于pe,否则须再假设名义厚度δn,重复上述计算，直到[p]大于且接近p.为止。D。/8,<10的圆筒和管子a.按条相同的步骤得到系数B值。但对D。/8。<4.0的圆筒和管子应按式(8-3)计算…………系数A>0.1时，取A=0.1。b.按式(8-4)、式(8-5)计算[p]₁和[p]₂,取[p]₁和[p]₂中的较小值为许用外压力[p];………………(8-4)…………………(8—5)式中：S,取以下两值中的较小值。S₂=1.5Sm,S₀=0.9c{c.[p]应大于等于pe,否则须再假设名义厚度δ,重复上述计算，直到[p]大于且接近pe为止。JB4732—9540.0|EQ\*jc3\*hps41\o\al(\s\up2147483646(),)EQ\*jc3\*hps41\o\al(\s\up2147483646(),)EQ\*jc3\*hps41\o\al(\s\up2147483646(),)25.0F20.0+营6.050.40+0.35F0.070f0.000012目200北8Do/d.W北8性90.00010.0014567898-2外压或轴向受压圆简几何参数计算图(用于所有材料)BBMPaJB4732一95200200150℃以下E=2.00×1051E=1.86×10°E=1.69×10⁵E=1.51×10⁵E=1,43×10⁵H900567892242233图8—3外压圆筒和球壳厚度计算图(屈服点c,<207MPa的碳素钢)BBMPaJB4732-95425℃480℃E=2.00×105E=1.86×105B=1.69×10⁵-60B=1.57×10⁵50E=1.43×10⁵0.00120,000012260℃图8-4外压圆简和球壳厚度计算图(屈服点o,>207MPa的碳素钢和OCr13、1Cr13钢)忽BBMPa怒30℃200℃300℃400℃E=2.00×105B=1.76×10⁵50E=1.58×105E=1.43×105E=1.86×105500℃0.000010.00010.001567890.012222图8-5外压圆筒和球壳厚度计算图(16MnR、09Mn2VDR钢)jB4732--9530℃200200℃300℃400℃500℃E=2.00×10⁵E=1.86×105E=1.76×10⁵E=1.58×10⁵400.00167.89,0.0001).000010.01242235系数A图8-6外压圆筒和球壳厚度计算图(15MnVR、15MnVNR钢)公JB4732—95370℃B=1.64×105R=1.79×10⁵P==1,54×106567892222图8-7外压圆筒和球壳厚度计算图(OCr19Ni9钢)JB4732—95E=1.93×105E=1.64×105E=1.40×105V寸VGBBMpa分B=1.93×1058=1.79×105.B=1.69×10⁵{B=1.59×105230℃以下22图8-9外压圆筒和球壳厚度计算图(00Cr19Ni11钢)BBMPa0.0010.01图8—10外压圆筒和球壳厚度计算图(00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3钢)四b.用式(8-6)计算系数A:…………(8-6)c.按所用材料选用图8-3～图8-10,在图的下方找到系数A值。…………………(8-8)b.按式(8-9)计算B:…………c.按所用材料选用图8-3～图8-10,在图的右方找到系数B应按图8-11所示。加强圈需留出如图8-11中D及E所示的间隙时，间隙的弧长应不超过图8-12的规定，容器内部垂直于圆筒轴线的板式构件如塔盘等，若被设计成起加强作用者，也可视为加强加强圈与圆筒之间应采用连续焊(见图8-13)。若加强圈与圆筒连接处需有间隙存在，则焊缝应符合图8-13中b的要求。8.4成形封头受外压(凸面受压)的半球形、椭圆形、碟形和球冠形封头所需厚度按下述规定计算。8.4.1半球形封头受外压的半球形封头有效厚度的计算方法同8.2.2条。8.4.2椭圆形封头受外压的椭圆形封头有效厚度的计算方法同8.2.2条，但其中R。应为椭圆形封头当量球壳外半注：(1)h。为封头切线至封头外表面的高度，mm。(2)中间值用内插法。8.4.3碟形封头受外压的碟形封头有效厚度的计算方法同8.2.2条，但其中R。应为碟形封头球冠部分的外半8.4.4球冠形封头受外压(凸面受压)的球冠形端封头的名义厚度按下列两种方法确定，取其较大值：按8.2.2条步骤确定的外压球壳名义厚度；按条计算确定的名义厚度。8.5外压锥壳和锥形封头承受外压作用的锥壳或锥形封头，无论是无缝的或有对接缝的，其所需有效厚度可按8.5.1或8.5.2的规定进行计算；加强圈可按8.5.3的规定计算。a.假设δ,定出Le/D₁、D₂/δe;b.在图8-2的左方L/D。座标上找到L./D₁,过此点水平右移与D。/8.线相交(中间值用内插法),若L./D₁>50则用L。/D₁=50查图，若Le/D₁<0.05,则用L./Dz=0.05查图；c.过此交点垂直下移，在图的下方得到系数A(亦可用表8—1查取);d.按所用材料选用图8-2～图8—10,在图的下方找到系数A值。若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交(中间值用内插法),再过此交点水平右移，在图的右方得到系数B值，并按式(8-12)计算许用外压力[p]:若所得A值落在设计温度下材料线的左方，则用(8-13)式计算许用外压力[p]:e.[p]应大于或等于pe,否则须再假设名义厚度δe,重复上述计算，直到[p]大于且接近于P.f.根据8.5,4确定锥壳与圆筒连接处的适当加强方法。JB4732—95图8-11外压容器加强圈的各种布置图JB4732-953JB4732—95截面A—A截面B→B图8-13,加强圈焊接详图a.按相同的步骤得到系数B值，但对D₁/δe。<4.0的锥壳应按(8-14)式计算系数A,……………………(8—14)b.按(8-15)及(8-16)式计算[p]₁与[p]2,取两者中的较小值为许用外压力[p],c.[p]应大于或等于pc,否则须再假设名义厚度δo,重复上述计算，直到[p]大于且接近p.为当半顶角α>60°时，锥壳所需厚度可以取为在相同外压作用下其直径与锥壳大端直径相等的平8.5.3外压圆筒与锥壳连接处加强设计JB4732--95的公式进行计算。无折边锥形封头或变径段，在锥壳大端与圆筒的连接处，用p/Sm。之值从表8-11查得的加强圈截面积的最小值应由(8-17)式确定。………(8-17)……………(8-18)p/Smg0057p/SmsD.o./2圆筒与锥壳连接处的加强结构同样作为一个加强圈来考虑。可由(8-19)式计算：…………(8—19)b.按所用材料选用图8-3～图8-10,在图的右方找到系数Bc.若图中无交点，则按(8-22)式计算A值：d.用(8-23)式计算加强圈一圆筒—锥壳组合截面所需的惯性矩：e.确定加强圈—圆筒—锥壳组合截面实有的惯性矩I;加强圈的设置尚应满足8.3.2的要求。无折边变径段的锥壳小端与圆筒连接处的加强圈所需的最小截面积可由式(8-24)计算：JB4732—95当圆筒和锥壳小端两者的厚度都超过各自的设计厚度时，厚度超出部分可作为有效的加强截面积计入加强圈的截面之内，用(8-25)式计算：在圆筒和变径段上所有用于加强的截面积都必须离圆筒和锥壳连接处相距为的范围之内，且要求截面积的形心在0.以内。圆筒与锥壳小端连接处的加强圈，其所需的惯性矩按以下步骤确定：a.假设壳体已设计完成，D、Lm、Ars可由(8-26)式计算：…………(8-26)式中：Fs=peN+f₂tgα……………(8-2这里…………(8-28)b.按所选用的材料使用图8-3～图8—10,在图的右方找到系数B计温度下的材料线相交，再过此点垂直下移，在图底部得到系数A值；c.若图中无交点，则按(8-29)式计算A值…………(8-29)d.用(8-30)式计算加强圈——圆筒——锥壳组合截面所需的惯性矩………(8—30)e.确定加强圈——圆筒——锥壳组合截面的实有惯性矩I,;I,应大于或等于I,否则须另选一具有较大惯性矩的加强圈，重复上述计算，直到I。大于且接近于加强圈的设置还应满足8.3.2的要求。8.5.4折边锥形封头无论是无缝的或是有对接缝的折边锥形封头，承受外压作用时，所需的有效厚度应不小于按8.5.2或：8.5.3规定的步骤所计算的厚度，但是计算时L.值应按以下诸式确定：a.图8—14c所示的结构c.图8—14e所示结构式中的符号如图8-14所示。8.5.5偏心锥壳偏心锥壳的厚度应取最小的与最大的半顶角α计算所得的两个厚度中之较大值。8.5.6壳体与封头上开孔外压作用下壳体和封头上开孔应满足10.2.4条规定。8.6受轴向压缩的圆筒JB4732-95图8-14外压下锥壳截面的Lx8.6.1最大许用轴向压缩应力圆筒和管子的最大许用轴向压缩应力为下列值中的较小值：设计温度下材料的设计应力强度Sm(见第6章);按8.6.2条确定的B值。8.6.2B值的求取a.根据R。和选取的δ按式(8—34)计算A:………(8-34)b.按所用材料选用图8-3～图8-10,在图的下方找到系数A值。若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交(中间值用内插法),再过此交点水平右移，在图的右方得到系数B值。若A值落在设计温度下材料线的左方，则用式(8-35)计算系数B:…………(8-35)8.6.3轴向压缩应力的校核将圆筒或管子计算所得的轴向压缩应力值，与8.6.1条所确定的最大许用轴向压缩应力值比较，当计算值大于许用值时.应重新选取8,重复上述计算，直至计算值小于等于许用值时为止。JB4732—95表8-1在外压或轴向压缩载荷下、圆筒几何参数的数据表(见图8-2)AAA45680.959—010.929—010.837—010.968—0340.0040.000.964—010.968—0]0.890-020.982-010.713-020.877—01·0.250-010.902—020.904-070.838—020.864—010.958—020.912-03续表8—1D。/8.AD./δeAA40.004.0008.00040.0004.0008,00040.0000.756—030:904—010.677-020.842-030.954—010.812—020.886-030.990—010.400.4.0008:0004.000.608—010.950—020.895—030.741—010.831-020.641—030),1240.480-010.917—020.25?0.955—03*2.004.0040.004.0040.004.000.459-030.904一040.338—010.833-020.726-030.787-040.196-010.909—020.196-030.711—04JB4732-95续表8—1D。/8eAAA20.0040.0050.000.050.060.00.0.400.600.802.004.006.008.0020.0040.0050.000.050.060.000.400.600.802.004.006.008.0020.000.338—040.3090.2950.2830.2750.2750.129-010.955～020.6170.4520.2930.1910.881-030.5720.4220.3350.1630.789—040.5130.3770.2930.2380.2100.1960.1840.1760.1760.923-020.6900.4520.3340.2640.1430.666-030.4330.3210.2540.1240.602-040.3930.2870.2250.1560.1420.13040040.0050.000.050.060.060.200.400.600.802.004.006.008.000.050.060.060.200.400.600.802.004.006.008.000.050.060.060.200.123—040.1220.549-020.4170.2780.2080.1660.1180.914—030.4290.2800.2070.1650.808-040.3930.2570.1890.1480.1020.882-050.370—020.2840.1920.1450.1160.830—030.6450.3050.1990.1480.1180.579—040.2820.1850.1370.1070.880—050.270-020.2080.1420.1080.868-030.6240.486800^0.400.600.802.004.006.008.008.400.050.060.060.200.400.600.802.004.000.050.060.070.000.400.702.004.004.200.231—030.15101120.894—040.4390.2160.1040.988—050.165—020.1290.892—030.6820.5510.3980.3120.1490.980—040.7280.5800.2860.1400.1120.992—050.113—020.891—030.7330.5410.3880.2820.2210.1060.596—040.4140.2040.1010.957-05JB4732—95表8-2图8-3的曲线数据表温度℃A值B值MP₃温度℃A值B值MPa温度℃A值B值MPa0.100—040.620—030.7000.8000.9000.100-020.1500.2000.9000.100+0082.7092.0096.000.200-010.100+000.100一040.409—030.5000.6000.7000.8000.9000.100-0246.7060.0061.300.500-030.6000.70000.100-020.15C0.2000.200—0]0.100+000.100—040.325-0342.7045.3048.0060.0089.3089.3000.95630.7000.100-040.508—030.6000.8000.100-020.1500.25062.7068.0085.3093.300.1500.2000.200-010.100+000.100-040.354-Q30.40066.7040.000.5000.7000.100-020.1500.2500.200-30.100+0036.00040.00042.70048.00053.30080.00080.00:表8-3图8-4的曲线数据表温度C.温度℃温度CB值MPa0.100-040.765一030.100-020.250-010.100+000.300-050.100-010.100+000.100—040.559—030.100-020.100—020.300—010.100+000.100—040.427—030.100-020.100-040.663—030.100-020.100-010.400-030.100+00JB4732—95表8-4图8-5的曲线数据表温度℃B值MPa温度℃B值MPa温度℃B值MPa0,100-020.100—010.133+010.133+030.100一020.101+030.700-020.100—010.100—040.380—030.106+030.100—040.930-030.100—020.100—010.124+010.115+030.100-010.100—040.400-030.100—020.105+010.100—020.100-040.500—030.117+010.100—01表8-5图8-6的曲线数据表温度℃B值MPa温度℃B值MPa温度℃B值MPa0.100—040.116-020.100-010.133+010.155+030.100—040.500-030.100~020.167+010.110+030.200-020.100—010.100-040.106+030.100-040.700—030.100-020.100-010.124+010.102+030.100-010.100-040.460-0