压力容器设计人员培训手册

压力容器设计人员培

训手册

第一章法规与标准

1-1压力容器设计必须哪些主要法规和规程？

答：1.《特种设备安全监察条例》国务院2003.6.1

2.《压力容器安全技术监察规程》质检局2000.1.1

3.《压力容器、压力管道设计单位资格许可与管理规则》质检局

2003.1.1

4.《锅炉压力容器制造监督管理办法》质检局2003.1.1

5.GB150《钢制压力容器》

6.JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》

7.JB/T4735《钢制焊接常压容器》

8.GB151《管壳式换热器》。

1—2压力容器设计单位的职责是什么？

答：1.应对设计文件的准确性和完整性负责。

2.容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。

3.容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。

1—3GB150-1998《钢制压力容器》的适用和不适用范围是什么？

答：

适用范围：

1.设计压力不大于35Mpa的钢制压力容器。

2.设计温度范围根据钢材允需的使用温度确定。

不适用范围:

1.直接火焰加热的容器。

2.核能装置中的容器。

3.经常搬运的容器。

4.诸如泵、压缩机、涡轮机或液压缸等旋转式或往复式机械设

备中自成整体或作为组成部件的受压容器。

5.设计压力低于O.IMpa的容器。

6.真空度低于0.02Mpa的容器。

7.内直径小于150mm的容器。

8.要求做疲劳分析的容器。

9.已有其它行业标准管辖的压力容器，如制冷、制糖、造纸、

饮料等行业中的某些专用压力容器和搪玻璃容器。

17《压力容器安全技术监察规程》的适用与不适用范围是什么？

答：使用范围：（同时具备以下条件）

1.最高工件压力（PW）大于等于O.IMpa（不含液体压力）的容

器。

2.内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于0.15m,且容积V

大于等于0.25m3的容器；

3.盛装介质为气体、液化气体、或最高工作温度高于等于标准

沸点的液体的容器。

不适用范围：

1.超高压容器。

2.各类气瓶。

3.非金属材料制造的压力容器。

4.核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军

事装备用的压力容器、锅炉安全技术监察适用范围内的直接受火焰加

热的设备（如烟道式余热锅炉等）。

5.正常运行最高工件压力小于O.IMpa的压力容器（包括在进料

或出料过程中需瞬时承受压力大于等于O.IMpa的压力容器，不包括

消毒、冷却等工艺过程中需要短时承受压力大于等于0.1Mpa的压力

容器）。

6.机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机

的承压壳或气缸，但不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力

容器）。

7.无壳体的套管换热器、波纹管换热器、空冷换热器、冷却排

管;。

1-5《容规》和GB150-98对压力容器的范围如何划定？

答：

1.压力容器与外部管道、装置连接的：容器接管与外管道连接

的第一道环向接头坡口端面；法兰连接的第一个法兰密封面；螺纹连

接的第一个螺纹螺纹接头端面；专用连接或管件的第一个密封面。

2.压力容器开孔部分的承压封头、平盖及其坚固件。

3.非受压元件与受压元件的焊接接头。

1—6何谓易燃介质？

答:易燃介质指与空气混合的爆炸下限小于10%,或爆炸上限和下限

之差值大于等于20%的气体。如甲胺、乙烷、甲烷等。

1—7介质的毒性程度如何划分？

答：参照HG《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》:

1.极度危害：<0.1mg/m3;

2.高度危害：0.1-<1.0mg/m3;

3.中度危害：1.0-<10mg/m3;

4.轻度危害：>10mg/m3;

1—8如何确定混合介质的性质?

答：应以介质的组成并按毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单

位的工艺设计或使用单位的生产技术部门，决定介质毒性程度或是否

属于易燃介质。

1—9如何划分压力容器的压力等级？

答：按压力容器的设计压力（P）分为低压、中压、高压、超高压四

个等级：

1.低压：0.1MpaWPV1.6Mpa

2.中压：1.60Mpa<P<10Mpa

3,高压：10.0Mpa<P<100Mpa

4.超高压：P>100Mpa

1—10压力容器的品种主要划分为哪儿种？

答：按容器在生产工艺过程中的作用原理，分反应压力容器、换热压

力容器、分离压力容器、储存压力容器。

1.反应压力容器：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力

容器。如反应器、反应釜、分解锅、分解塔、聚合釜、合成塔、变换

炉、煤气发生炉。

2.换热压力容器：主要用于完成介质的热量交换的压力容器，

管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器等。

3.分离压力容器：主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净

化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、

吸收塔、铜洗器、干燥塔、分汽缸、除氧器等。

4.储存压力容器;主要是用于盛装生产用的原料气体、液体、液

化气体的压力容器，如各种型式的储罐。

1-11压力容器分为三类，其划分的原则是什么？分类的目的是什

么？

答：为有利于安全技术监督和管理，将•《容规》适用范围内的压力容

器分为三类：

1.低压容器为一类压力容器。

2.下列情况之一的为二类压力容器:

(1)中压容器；

(2)易燃介质或毒性程度为中度危害的低压反应容器的储存容

器；

(3)毒性程度为极度和高度介质的低压容器。

(4)低压管壳式余热锅炉。

(5)低压搪玻璃压力容器。

3.下列之一的为第三类压力容器：

(1)高压容器。

(2)中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)。

(3)中压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度的介质，

且PV乘积大于等于10Mpa.m3)o

（4）中压反应容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度的介质，

且PV乘积大于等于0.5Mpa.m3）。

（5）低压容器：（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV

乘积大于等于0.2Mpa.m3）o

（6）高压、中压管壳式余热锅炉。

（7）中压搪玻璃压力容器。

（8）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度值下限大于等

于540Mpa的材料）制造的压力容器。

（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温

液体）罐式汽车（液化气体运输半挂车、低温液体运输半挂车、永久

气体运输半挂车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）。

（10）球形储罐（容积大于等于50m3）。

（11）低温液体储存压力容器（容积大于等于5m3）。

1—12《容规》与《条例》及标准有何关系?

国务院发布的《特种设备安全监察条例》属行政法规，是我国压力容

器安全监察工作的基本法规，是压力容器安全监察工作的依据和准

则。依据《条例》制订的《容规》也属行政法规，是从安全角度，对

压力容器安全监督提出的最基本的要求。

国家标准、行业标准属民事诉讼范围，是设计、制造压力容器产品的

依据。《容规》是压力容器安全监督和管理的依据。由于安全技术监

督的内容同标准的任务、性质、工作进度和角度不同，有些与标准一

致，有些可能不一致，这是正常的，并不矛盾。二者无大小之分，作

为产品的设计和制造单位，遵守《容规》和执行标准是一致的，二者

不协条时宜按高的要求执行。但作为压力容器安全监察部门，只要产

品符合《容规》要求即可。

第二章材料

2—2碳素钢镇静钢Q235B级、C级的区别是什么？适用范围是什么？

主要区别是冲击试验温度不同：Q235B级做常温20℃V型冲击试验;

Q235C级做0℃V型冲击试验。

适用范围:

1.Q235B级：容器设计压力PS1.6Mpa,钢板使用温度0〜350℃。

用于容器壳体时，钢板厚度不大于20mm，不得用于毒性为高度、极度

危害介质的压力容器。

2.Q235c级：容器设计压力PW2.5Mpa,钢板使用温度0〜400℃。

用于容器壳体时，钢板厚度不大于30mm。

2—3碳素钢和碳镒钢在高于425c温度下长期使用时一，应注意什么问

题？

答：GB150-98规定，碳素钢和碳镒钢在高于425℃温度下长期使用

时一，应考虑钢中碳化物的石墨化倾向。因为碳素钢和镒碳钢在上述情

况下，钢中的渗碳体会产生分解，Fe3C3Fe+C（石墨），而这一分解

及石墨化最终会使钢中的珠光体部分或全部消失，使材料的强度及塑

性下降，而冲击值下降尤甚，钢材明显变脆。

2—4奥氏体的使用温度高于525℃,时应注意什么问题？

答:GB150-98规定，奥氏体的使用温度高于525℃,钢中含碳量应

不小于0.04%,这是因为奥氏体钢在使用温度500〜550℃时-，若含碳

量太低，强度及抗氧化性会显著下降。因些一般规定超低碳

(C<0.03%)奥氏体不锈钢的使用温度范围,18-9型材料用到400℃左

右,18-12-2型材料用到450℃左右,使用温度超过650℃时，国外对于

304、316型材料一般要求用H级，即含碳量要稍高一些，主要也是

考虑耐腐蚀，而且耐热及有热强性。

2—5不锈钢复合钢板的的使用温度范围是什么？

答：不锈钢复合钢板的的使用温度范围是应同时符合基材和复材使

用温度范围的规定。

2—6压力容器用碳素钢和低合金钢，当达到何种厚度时应在正火状

态下使用？为什么？

壳体厚度大于30mm的20R和16MnR;其它受压元件(法兰、管板、

平盖等)厚度大于50mm的20R和16MnR,以及大于16mm的

15MnVR,应在正火状态下使用。这主要是考虑国内轧制设备条件限

制，较厚板轧制比小，钢板内部致密度及中心组织质量差；另外对钢

板正火处理可细化晶粒及改善组织，使钢板有较好的韧性、塑性及有

较好的综合机械性能。

2—7调质状态和用于多层包扎容器内筒的碳素钢和低合金钢钢板为

何应逐张进行拉力试验和夏比（V型）常温或低温冲击试验？

答：低合金钢经调质处理后，屈服点大大提高了，但冲击韧性不够稳

定，为了正确判断综合力学性能，所以要逐张进行拉力和冲击试验来

验证。

多层包扎容器内筒是一种承受较高工作压力的设备内筒，其设计压力

为10〜lOOMpa；同时高压容器还往往承受较高的温度和各种介质的腐

蚀，操作条件苛刻，故高压容器的材料验收、制造、与检验要求都比

较高，这样才能保证高压容器的使用安全。

2—8设计温度小于0℃时，名义厚度bn大于25mm的20R和5n大

于38mm的16MnR、15MnVR、15MnVNR或任何厚度的18MnMoNbR

和13MnNiMoNbR为何要进行夏比（V型）低温冲击试验？试样为何

取横向？低温冲击功的指标是什么？

因为国产钢材：16MnR、15MnVR、15MnVNR当厚度达到一定限度

时一，或18MnMoNbR和13MnNiMoNbR强度级别较高的任何厚度钢

板，无延性转变温度可能就在-19.9〜0℃之间，非常危险，但又未按低

温材料对待，为避免这个问题，就要在上述温度区间做母材和试板V

型冲击以验证能否满足设计要求。

由于浇铸钢锭时形成化学成分不匀或含有杂质,则在热轧形后不均匀

部分和杂质就顺着金属伸长方向延伸，形成所谓“流线”或纤维状组织,

这时金属力学性能就表现出各项异性，即平行于流线方向的力性能要

高于垂直于流线方向的力学性能，尤其塑性和韧性更为突出，所以制

造压力容器钢板标准中取力学性能低的横向作为冲击值标准，以提高

材料安全使用可靠性。

低温冲击功的指标为：20R的Akv>18J；16MnR、15MnVR的

Akv>20J,18MnMoNbR和13MnNiMoNbR的Akv>27Jo

2—9用于容器壳体的碳素钢和低合金钢板，什么情况下要逐张做超

声波检验？

答：凡符合下列条件之一的，应逐张做超声波检验：

1.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器。

2.盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器。

3.最高工作压力大于等于lOMpa的压力容器。

4.GB150第2章和附录C、GB151《管壳式换热器》、GB12337《钢

制球形储罐》及其它国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声波检

测的钢板。

2—10低合金钢钢板使用温度等于或低于-20C时-，其使用状态及最低

冲击试验温度应符合什么要求？

答：其使用状态及最低冲击试验温度应符合下列要求：

16MnR热轧状态厚度6〜25mm，最低冲击试验温度为-20℃

正火状态厚度6〜120mm，最低冲击试验温度为-20℃

16MnDR正火状态厚度6〜36mm，最低冲击试验温度为-40C

正火状态厚度36〜100mm,最低冲击试验温度为-30℃

0.9Mn2VDR正火，正火加回火状态厚度6〜36mm，最低冲击试验温

度为-50C

0.9MnNiDR正火，正火加回火状态厚度6〜60mm，最低冲击试验

温度为-70℃

15MnNiDR正火，正火加回火状态厚度6〜60mm，最低冲击试验温

度为-45℃

2—11什么是奥氏体不锈钢的敏化范围？

答：奥氏体不锈钢在400〜850℃范围内缓慢冷却时，在晶界上有高铭

的碳化物Cr23c6析出，造成邻近部分贫铭，引起晶间腐蚀倾向，这

一温度范围称敏化范围。

2—12何谓固溶热处理？它对奥氏体不锈钢性能有何作用？

答：将合金加热至高温单项区恒温保持，使过剩项充分溶解到回溶体

中去后快速冷却，以得到饱和回溶体的工艺称回溶处理。通过固溶处

理辂银不锈钢将高温组织在室温下固定下来，获得被碳过饱和的奥氏

体，以改善铝银不锈钢的耐腐蚀性。此外还能提高铭银不锈钢的塑性

和韧性。

2—13目前防止晶间腐蚀的措施大致有儿种？

1.固溶化处理。

2.降低钢中的含碳量。

3.添加稳定碳的元素。

2—14什么是应力腐蚀破裂？奥氏体不锈钢在哪些介质中易产生应

力体腐蚀？

答：应力腐蚀是金属在应力（拉应力）和腐蚀的共同作用下（并有一

定的温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存

在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属在腐蚀并不严重的情况下发生破

裂，由于破裂是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。可产

生应力腐蚀的金属材料与环境组合主要有以下儿种：

1.碳钢及低合金钢：介质为碱性、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化

氢、醋酸等。

2.奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等。

3.含铝奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜水溶液

等。

4.黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等。

5.钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等。

6.铝：湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。

2—15奥氏体不锈钢焊缝能否采用超声波检测，为什么？

由于奥氏体不锈钢中存在双晶晶界等显著影响超声波的衰减及传播，

因此目前超声波检测未能在这种不锈钢中得到广泛采用。

2—16选用新研制的钢材设计压力容器时，应满足什么要求？

选用新研制的钢材设计压力容器，必须具有完整的技术评定文件，该

文件应经全国压力容器标准化技术委员会审定合格。

2—17用GB713-86《锅炉用碳素钢和低合金钢板》中的20g钢板可

否代用什么容器用钢板？

GB713-86《锅炉用碳素钢和低合金钢板》中的20g钢板可代用Q235-C

钢板。

2—18用GB712-88《船体用结构钢》中的B级钢板代用Q235-C钢板

时，应符合什么要求?

代用Q235-C板时，钢厂必须按按标准进行冲击试验。对经船检部门

同意钢厂未进行冲击试验的B级钢板只能代用Q235-B钢板。

2—19碳素钢和低合金钢钢管，当使用温度搔20C时,其使用状态及

最低冲击试验温度按下表的规定：

钢号使用状态壁厚,mm最低冲击试验温度,

10正火<16-30

20G正火<16-20

16Mn正火<20-40

09MnD正火<16-50

因尺寸限制无法制备5X10X55小尺寸冲击试样的钢管，免做冲击试

验，各钢号钢管的最低使用温度按附录C的规定。

2—20锻件的级别如何确定？对于公称厚度大于300mm的碳素钢和

低合金钢锻件应选用什么级别?

锻件级别按JB4726《压力容器锻件技术条件》的规定选用。对于公

称厚度大于300mm碳素钢和低合金钢锻件应选用HI级或IV级。

2—2116MnD钢锻件，当使用温度等于或低于-20℃时其热处理状态

及最低冲击试验温度是什么？

答：应符合下列规定：

钢号热处理状态公称厚度，mm最低冲击试验温度，℃

16MnD正火加回火，调质<200-40

>200-300-30

2—22低合金钢螺栓，当使用温度等于或低于-20C时-，其使用状态及

最低冲击试验温度是什么？

答：应符合下列规定：

钢号规格mm最低冲击试验温度℃Akv(J)使用状态

30CrMoA<M56-100>27

35CrMoA<M56-100>27

35CrMoA<M60-M80-70>27

2—23压力容器受压元件采用国外钢材应符全些什么要求？

选用国外材料时，应是国外相应压力容器最新标准所允许使用的钢

材，其使用范围一般不超过该标准的规定，且不超出GB150-98第4

章材料部分和技术要求的钢材的规定。并符合《容规》第22条的规

定。

2—24铝和铝合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？

1.设计压力不应大于8Mpa,设计温度为-269〜200℃。

2.设计温度大于65℃时一，一般不选含镁量大于等于3%的铝合金。

2—25钛和钛合金用于压力容器受压元件应符合什么要求?

1.设计温度：工业纯钛不应高于250℃,钛合金不应高于300℃,

复合板不应高于350℃o

2.用于制造压力容器壳体的钛材应在退火状态下使用。

2—26铜及铜金用于压力容器受压元件应为什么状态？

一般应为退火状态。

第二章钢制焊接压力容器

3—1什么叫设计压力？什么叫计算压力？如何确定？

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作

为载荷条件，其值不低于工作压力。确定设计压力时应考虑：

1.容器上装有超压泄放装置时，应按附录B的规定确定设计压力。

2.对于盛装液化石油气体的容器，在规定的充装系数范围内，设计

压力应根据工作条件下可能达到的金属温度确定。且不应低于《容规》

中的相关规定。

3.确定外压容器时，应考虑在正常工作情况下可能出现的最大设计

差。

4.确定真空容器的壳体厚度时,设计压力按承受外压考虑。（1）当

装有安全控制装置时设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1Mpa两

者中的低值；当无安全控制装置时取O.IMpa。

5.由两室或两室以上压力室组成的压力容器，如夹套容器，确定设

计压力时，应根据各自的工作压力确定各压力室自己的设计压力。

计算压力是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（当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计）。由

两个或两室以上压力室组成的压力容器，如夹套容器，确定计算压力

时一，应考虑各室之间的最大压力差。

3—2固定式液化气体容器设计中，如何确定设计压力？

盛装临界温度大于等于50℃的液化气体的压力容器，如设计有可靠

的保冷设施，其设计压力应为盛装液化气体在可能达到的最高工作温

度下的饱和蒸汽压力；如无保冷设施，其设计压力不得低于该液化气

体在50℃时的饱和蒸汽压力。

盛装临界温度小于50℃的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保

冷设施，并能确保低温储存的，其设计压力不得低于试验实测最高温

度下的饱和蒸汽压力；没有实测数据或没有保冷设施的压力容器，其

设计压力不得低于所装液化气体在规定最大充装量时，温度为50℃

时的气体压力。

3—3GB150-98标准对压力容器设计应考虑的载荷有哪些？

1.内压、外压或最大压差。

2.液体静压力。

必要时还应考虑以下载荷：

1.容器的自重（包括内件和填料）以及正常操作条件下或试验状态

下内装物料的重量；

2.附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷。

3.风载荷和地震载荷。

4.支座的作用反力。

5.连接管道和其它部件所引起的作用力。

6.温度梯度、热膨胀量不同而引起的作用力。

7.包括压力急剧波动的冲击载荷。

8.冲击反力，如由流体冲击引起的反力等。

9.容器在运输或吊装时承受的作用力。

3—GB150-98标准除了规定的常规设计方法以外还允许采用什么方

法进行设计？

允许用以下方法进行设计，但需经全国压力容器标准化委员会评定认

可。

1.以应力分析为基础的设计（包括有限元法分析）。

2.验证性试验分析（如应力测定、验证性水压试验）。

3.用可比的已投入使用的结构进行对比的经验设计。

3-5什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？

计算厚度系指用公式计算得到的厚度，需要时，尚应计入其它载荷所

需厚度，不包括厚度附加量。

设计厚度系指计算厚度与腐蚀余量之和。

名义厚度是将设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材

标准规格的厚度，即图样标注的厚度。对于容器壳体在任何情况下其

名义厚度不得小于最小厚度与腐蚀裕量之和；

有效厚度是指名义厚度减去厚度附加量。

3—6什么叫最小厚度？如何确定？

为满足制造工艺要求，根据工程实践经验对壳体元件规定了不包括腐

蚀裕量的最小厚度。圆筒的最小厚度3min按下列规定：

1.对碳素钢和低合金钢容器：5min>3mmo

2.对高合金钢容器：8min>2mmo

3—7厚度附加量C由哪两部分组成？

厚度附加量C按下式计算：

C=C1+C2mm

式中Cl为钢板或钢管的厚度负偏差，按相应钢板或钢管标准选取，

C2为腐蚀裕量。

3—8对于钢材各种强度性能如何选取其安全系数？螺栓的安全系数

选用较高，为什么？

常温下最低抗拉强度ob

常温或设计温度下的屈服点。S或ost

设计温度下经10万小时断裂的持久强度

设计温度下经10万小时蠕变率为1%的蠕变极限on

Nb

ns

nD

nn

碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢

>3.0

>1.6

>1.5

>1.0

奥氏体高合金钢

>3.0

>1.51)

>1.5

>1.0

1)当部件的设计温度不到蠕变温度范围，且允许有微量永久变形

时一，可适当提高许用应力，但不超过0.9ost.此规定不适用于法兰或其

它有微量变形就产生泄漏或故障的场合。

螺栓的安全系数在选项取时应考虑:

1.使在旋紧螺栓的初始应力大于设计值，以保证其密封。

2.压力试验时因试验压力高于工作压力，因而螺栓可能伸长，垫片

松驰，必须再次拧紧螺栓。

3.法兰与螺栓的温度差，以及两者材料的线膨胀系数不同所引起的

应力。因而螺栓的安全系数较高。

材料

螺栓直径

热处理状态

设计温度下的屈服点os

ns

设计温度下经10万小时断裂的持久强度。。平均值的nD

碳素钢

<M22

M24-M48

热轧、正火

3.7

2.5

低合金钢、

马氏体

高合金钢

<M22

M24〜M48

>52

调质

3.5

4.3.0

5.2.7

1.5

奥氏体高合金钢

<M22

M24〜M48

固溶

1.6

1.5

3—9不锈钢复合钢板在设计中如需计入复层材料的强度时，设计温

度下的许用应力⑹如何计算？

对于复层与基层结合率达到JB4733-96的B2级以上的复合钢板，在

设计计算中需计入复层材料的强度时一，设计温度下的许用应力©按

下式计算：

[o]151+[o]2§2

0=

51+82

31—基层钢板的名义厚度

32—为复层材料的厚度，不计入腐蚀裕量。

[R1-设计温度下基层的许用应力

6]2—设计温度下复层材料的许用应力

3—10对容器直径不超过800mm，不能检测的单面焊，如何处理？

对容器直径不超过800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，

当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声波检测

时一，允许不进行检测，但需采用气体保护焊底。

3—11钢制焊接压力容器液压试验的压力如何确定？

1.内压容器液压试验压力PT按下式确定:

PT=1.25p[o]/[o]t

P—设计压力

[可-试验温度下材料的许用应力

[o]t设计温度下材料的许用应力

2.外压容器和真空容器按内压容器进行液压试验，试验压力PT按

下式确定：

PT=L25p

P—设计压力

3.夹套容器应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力。

a.内筒：内筒的试验压力按上述1,2款确定。

b.夹套：夹套内的试验压力按上述1款确定，但必须校核内筒

在试验外压力作用下的稳定性。如不能满足稳定性要求，则应规定在

作夹套的液压试验时，必须同时在内筒内保持一定压力，以使整个试

验过程（包括升压、保压、和卸压）中的任一时间内，夹套的内筒的

压力差不超过设计压差。

3—12液压试验中，对试验液体有什么要求？

试验液体一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其它液

体。试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用

水进行液压试验后应将水渍去除干净。当无法达到这一要求时一，应控

制水的氯离子含量不超过25mmg/L.

试验温度：

1.碳素钢、16MnR和正火15MnVR钢制压力容器液压试验时，液

体温度不得低于5℃,其它低合金钢制容器液压试验时液体温度不得

低于15ro如果由于板厚等原因造成材料延性转变温度升高，则需

相应提高试验液体温度。

2.其它钢种制容器液压试验温度按图样规定。

3—13何种情况下方可进行气压试验？如何进行?

1.容器容积过大，无法承受水的重量。

2.结构复杂，水压试验不足以充分检验各个部位的试压要求。

3.由于设计结构的原因，用水不适合的（如不允许容器内残留试验

液体）。

4.其它难以克服的困难诸如大型容器供水困难者。

气压试验应有安全措施。该安全措施需经试验单位技术总负责人批

准，并经本单位安全部门检查监督。试验所用气体应为干燥、洁净的

空气、氮气或其它惰性气体。碳素钢和低合金钢容器，气压试验时介

质温度不得低于15C；其它容器气压试验温度按图样规定。

试验时压力应缓慢上升，至规定试验压力的10%,保压5〜10分钟，

然后对所有焊缝和连接部位进行初次泄漏检查，如有泄漏，修补后重

新试验。初次泄漏检查合格后，再继续缓慢升压至规定试验压力的

50%,如无异常现象，其后按每级规定的试验压力的10%的级差增至

规定的试验压力。保压30分钟后将压力降至规定试验压力的87%,

并保持足够长的时间后现进行泄漏检查。如有泄漏，修补后再按上述

规定重新试验。检查无漏气、无可见异常变形为合格。不得采用连续

加压来维持试验压力不变。气压试验过程中严禁带压坚固螺栓。

3—14何种情况下要做气密性试验？如何进行?

1.介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压

力容器，必须进行气密性试验。

2.气密性试验应在液压试验合格后进行。对设计图样要求作气压试

验的压力容器，是否再做气密性试验，应在设计图样上规定。

3.碳素钢和低合金钢制压力容器，其试验用气的温度应不低于5℃,

其它材料制压力容器按设计图样规定。

4.压力容器进行气密性试验时一，安全附件应安装齐全。

5.气密性试验所用的气体应为干燥，洁净的空气、氮气或其它惰性

气体。

6.气密性试验压力应在图样上注明。试验压力应缓慢上升，达到归

定的试验压力后保压30分钟，然后降至设计压力，对所有焊缝和连

按部位进行泄漏检查，小型容器也可浸入水中检查。如有泄漏，修补

后重新进行液压试验和气密性试验。经检查无泄漏即为合格。

3—15试述第一、三、四强度理论?

第一强度理论即最大主应力理论，其当量应力强度S=clo它认为引

起材料断裂破坏的因素是最大主应力。亦即不论材料处于何种应力状

态，只要最大主应力达到材料单项拉伸时的最大应力值，材料即发生

断裂破坏。

第三强度理论即最大剪应力理论，其当量应力强度S=O1P3,它认为

引起材料发生屈服破坏的主要因素是最大剪应力。亦即不论材料处于

何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材

料即发生屈服破坏。

第四强度理论亦称最大变形能理论，其当量应力强度

S=

（它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是材料的最大变形能。亦

即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形能达到材料单

向拉伸屈服时的变形能，材料即发生屈服破坏。

我国GB150-98标准中计算式主要是以第一强度理论为基础的。

我国JB4732《钢制压力容器一分析设计标准》中应力强度计算均采

用第三强度理论。

3—16GB150—98《钢制压力容器》标准中的圆筒公式采用了哪种强

度理论？涵义是什么？

圆筒计算公式用lame公式，该公式用四种强度理论又派生出四个应

力计算公式。GB150—98《钢制压力容器》标准中的圆筒公式是由壳

体薄膜理论环向应力表达式演变而来，即平均直径处的薄膜应力公式

（中径公式）；这个公式当外径与内径比值KW1.5时推演可证明它与

lame公式的第一强度理论表达式近似相等。因此，在工程上就将中

径公式视为第一强度理**式，亦可用于厚壁容器（KWL5）时的计算。

3—17GB150—98《钢制压力容器》标准中，内压圆筒强度计算的基

本公式和使用范围是什么？

基本公式：

PcDi

8=-

2[o]t(p-Pc

适用范围为：Do/Di<1.5或PS0.4㈤即

3—18GB150-98《钢制压力容器》标准中，内压球壳强度计算的基

本公式和使用范围是什么？

基本公式：

PcRi

3=------------------

2[o]t（p-0.5Pc

适用范围为：或叱0.6[司即

3—19内压圆筒与球壳厚度计算公式中的焊缝系数指的是何焊缝系

数？

圆筒中的焊缝系数为纵焊缝系数（即A类焊缝系数）。球壳公式中的焊

缝系数为球壳上各焊缝的最小焊缝系数，其中包括球壳与圆筒相连接

的环焊缝系数(即A类煌缝系数)。

3—20外压容器破坏形式有哪两种？外压容器的设计压力应包括哪

两个方面的内容？

外压容器破坏的主要形式有强度破坏和失稳破坏两种。设计应包括强

度计算和稳定校核。因失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定性计算

是外压容器计算中主要考虑的问题。

3—21GB150—98《钢制压力容器》标准中,外压圆筒(D0/5e>20)

的有效厚度如何计算？

1.假设5n令3e=3n-C,定出L/D0和D0/8n.

2.在图中利用L/D0和D0/8查出相应系数Ao

3.由A和材料的弹性模量E查图得B值，用下式计算出许用外压

应力⑶。

B

四=

D0/5e

2AE

或［P］=------------

3(D0/5e)

4」P］应大于或等于Pc,否则须再假设名义厚度bn,重复上述计算步骤,

直至［P］大于且接近Pc为止。

3—22常见的容器封头有哪儿种？各有何优缺点？

常见的容器封头有半球形、碟形、椭圆形、无折边球形、锥形、平盖

生等。

从受力情况看，依次为：半球形、椭圆形、碟形、锥形、平盖最差。

从制造上看，平盖最容易，其次为锥形、碟形、椭圆形、球形。

锥形封头受力不佳，但有利于流体均匀分布和排料，使用也较多。

3—23碟形封头的球面部分的内半径和封头转角内半径有何要求?

碟形封头的球面部分的内半径应不大于封头的内直径，通常取0.9倍

的封头内直径，封头转角内半径应不小于封头内直径的10%,且不得

小于3倍名义厚度5no

3—24受内压的碟形封头和椭圆形封头的形状系数是什么？

碟形封头形状系数M按下式计算：

式中：Ri为球面部分的内半径，r为转角内半径。

椭圆形封头的形状系数K按下式计算：

式中Di为封头内直径，hi为封头不包括直边部分的高度。

标准椭圆形封头K=lo

3—25受内压碟形封头厚度的计算公式是什么？

计算厚度

式中M为封头形状系数：

3—36GB150-98对碟形封头的有效厚度有何限制？

对于Ri=0.9Di,r=0.17Di的碟形封头，其有效厚度应不小于封头内直径

的0.15%,其它碟形封头的有限厚度应不小于封头内直径的0.3%.但当

确定封头厚度时已考虑了内压下的弹性失稳问题，或是按分析法进行

设计者可不受此限制.

3—27受内压椭圆形形封头的厚度计算公式是什么？

计算厚度公式是：

式中K为封头形状系数：

3—28GB150—98对椭圆形封头的有效厚度有何限制?

标准椭圆形封头（K=l）的有效厚度应不小于封头内直径的15%,其它椭

圆形封头的有效厚度应不小于0.30%.但当确定封头厚度时已考虑了

内压下的弹性失稳问题，或是按分析法进行设计者，可不受此限。

3—29受内压（凹面受压）无折边球形封头的计算厚度公式是什么？

答：封头的计算厚度按下式确定：

式中Q--系数，可查图表取得。

3—30受外压（凸面受压）无折边球形封头的计算厚度公式是什么？

下列两种方法取较大值：

1.外压球壳所需的有效厚度计按下以下步骤确定：

a.假设3e=3n-C,定出Ri/8e

b.按下式计算系数A

A=0.125/

c.根据所有材料从有关图中找到系数B,并按下式计算许用外压

力呼

四=

或［P］=

d.［P］应大于或等于Pc,否则再假设名义厚度5n重复上术计算，

直到［P］应大于且接近Pc为止。

2.按下式计算计算封的计算厚度：

3=

式中：Q—系数，由图查取。

3—31两侧受压的无折边球面中间封头的厚度如何计算？

当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时，应分别按下

列两种情况计算，取较大值：

a.只考虑封头凹面受压计算厚度按:

计算，式中Q值按GB150-98的图7-6查取。

b.只考虑封头凸面受压，计算公式同上,但其中Q值按GB150-98

的图7-7查取。此外，还应不小于按GB150-98第6.2.2条确定的有效

厚度。

当能够保证任何任何情况下封头两侧的压力同时作用时，可以按封头

两侧的压差进行设计，当封头一侧是正压，另一侧为负压，则必须按

两锄差值进行设计。

a.当压力差的作用使封头凹面受压时，计算厚度的公式

同上，式中Q值按GB150-98的图7-6查取；

b.当压力差的作用使封头凸面受压时一，算公式仍按上式

确定，但其中Q值按GB150-98的图7-7查取。此外，还应不小于按

GB150-98第6.2.2条确定的有效厚度。

3—32GB150-98对锥形封头的设计范围有何限制？对其几何形状有

何要求?

对锥形封头只规定适用轴对称的无折边或折边锥形封头，且其锥壳

半顶角a<60°o

1.锥壳大端：当锥壳半顶角空30度时可采用无折边结构；当a>30

度时应采用有折边结构，否则应按应力分析方法进行设计。

2.大端折边锥形封头的过渡段转角半径r应不小于封头大端内径

Di的10%,且不小于该过渡段厚度的3倍。

3.锥壳小端：当锥壳半顶角空45度时可采用无折边结构；当a>45

度时应采用折边结构，否则应按应力分析方法进行设计。

4.小端折边锥形封头的过渡段转角半径rs应不小于封头小端内径

Dis的5%,且不小于该过渡段厚度的3倍。

5.锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构。

3—33当锥形封头的锥壳半顶角a>60时，应如何计算？

当锥壳半顶角a>60时，锥形封头的厚度可按平盖进行计算。也可以

用应力分析（包括有限元）法确定。

3—34锥形封头的锥壳，其厚度如何计算？De的含义为何?

锥壳厚度的计算公式为：

式中De的含意是:GB150-98允许锥壳同一个半顶角的儿个不同厚度

的锥壳段组成，锥壳的直径是逐段变化的，因此，锥壳段的厚度也是

逐段变化的。各锥壳段的厚度均按此式计算，式中De分别为各锥壳

段大端内直径。

3—35受内压无折边锥形封头大小端如需补强时，对加强段有何要

求？加强段厚度如何计算？有何限制？

若需要增加厚度予以加强时一，锥壳加强段与圆筒加强段应有相同的厚

度。

受内压无折边锥形封头大端加强段的厚度按下式计算:

式中Q值由GB150-98的图7-12查取。

受内压无折边锥形封头小端加强段的厚度按下式计算:

式中Q值由GB150-98的图7-14查取。

加强段的限制：在任何情况下，加强段厚度不得小于边接处锥壳的计

算厚度。锥壳加强段的长度，对于大端，应不小于；对于小端，应不

小于。圆筒加强段的长度，对于大端，应不小于；对于小端，应不小

于。

3—36受内压折边锥形封头大端厚度，在GB150-98中是如何确定

的？

受内压折边锥形封头大端厚度的确定，在GB150-98中，是以过渡段

与锥壳相连接处的过渡段厚度与锥壳厚度相比较，取其大者。将过渡

段视作碟形封头的过渡区，因而按碟形封头计算其厚度。与之相连的

锥壳，由于此处的直径已小于过渡区前的圆筒直径，此处直径可根据

其过渡区半径和锥壳半项角值计算得出，而后用锥壳厚度计算式计

算。

GB150-98中的折边锥形封头大端的过注段厚度计算式：

6=

和过渡区相接处的锥壳厚度计算式：

3=

均系按此机理推导得出。其中的系数K值的f值分别由GB150-98中

的表77和表7—5查取。

3—37圆形平盖厚度计算公式化是什么？如何推导而来？

圆形平盖厚度计算公式是基于假定薄的圆形平板受均布载荷，周边简

支或钢性固支连接情况下推导而得的。其计算公式为：

3-38紧缩口封头作用于纵向截面弯曲应力按什么公式校核?

作用于纵向截面的弯曲应力是

此弯曲应力不得大于紧缩口封头所用钢材的施用应力的0.8倍，即

om<0.8[o]t

这就是GB150-98对紧缩口封头纵向截面上作用的弯曲应力校核公

式。

3—39GB150-98规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补

强？

允许不另行补强需满足下述条件：

1.相邻两开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔

直径之和的两倍。

2.接管公称外径小于或等于89mmo

3.不补强接管的外径和最小壁厚的规格采用：（p25x3.5、（p32x3.5、

（p38x3.5、（p45x4、（p57x5、（p65x5、（p76x6（p89x6mmo（接管的腐蚀裕

量为1mm）

以上规定适用于设计压力P<2.5Mpa的容器。

370压力容器开孔补强有儿种？采用补强圈结构补强应遵循什么

规定？

压力容器的开孔补强，从设计方法区分大致下述儿种：

1.等面积补强法。

2.极限补强法。

3.安定性分析。

4.其它方法，如试验应力分析法、采用增量塑性理论方法研究容器

开孔及补强等等。

从补强结构区分，其基本结构大致分为两大类:

1.补强圈搭焊结构。

2.整体补强结构。

当采用补强圈结构补强时，应遵循下列规定：

1.所采用钢材的标准常温抗拉强度：ob<540Mpa.

2.壳体名义厚度3ng38mm。

3.补强圈厚度应小于或等于1.55no

3—1在应用等面积补强时，为什么要限制d/D之比和长圆形孔的长

短轴之比？

开孔不仅削弱容器壁的强度，而且在开孔附近的局部区域形成很高的

应力集中。较大的局部应力，加上接管有各种载荷所产生的应力、温

度应力，以及容器材质和制造缺陷等等因素的综合作用，往往会造成

容器的破坏源。因此，对于开孔的补强首先应研究开孔的受力分析。

其基本方法是从弹性力学的大平板上开小孔分析。

一、大平板上开小圆孔:

1.单向拉伸应力集中系数：K=3

2.双向拉力应力集中系数：K=2.5

二、大平板上开孔问题，椭圆孔边缘应力集中系数可比圆孔大。特

别是长轴垂直于主应力方向时一，a/b越大，应力集中系数就越大。

三、圆柱上开小圆孔，当将圆柱展平，小孔的变形不会很大，仍近

似圆孔；若是开大孔，展开后将近似于椭圆孔，应力集中系数可能增

大。尤其是当d/D之比较大时，由于壳体曲率影响，开孔边缘将引起

附加弯矩，更加大了其应力水平，危及安全。

四、d/D之比较大时，已超出了“大平板上开小孔”的假设。运用的计

算就不可能正确。因此对d/D必须给予限制。

3-42压力容器壳体上开孔的最大直径有何限制？

限制如下：

1.对于筒体：当其内径Di<l500mm时，开孔的最大直径d<,且

d<520mm;

当其内径Di>1500mm时一，开孔的最大直径dg,且dglOOOmm;

2.凸形封头或球壳的开孔最大直径d<

3.锥形封头的开孔最大直径d£Di为开孔中心处的锥壳内直径。

3—3内压容器开孔补强所需补强面积按什么公式计算？

A=d8+25(8m-C)(l-fr)

对于内压容器中平盖开孔所需补强面积：

A=O.5d8p

374外压容器开孔所需补强面积按什么公式计算？

A=0.5[d5+28(8m-C)(1-fr)]

3—5等面积补强法与压力面积法有什么异同？

压力面积法是西德受压容器规范和西德蒸汽锅炉技术规程中的采用

的开孔补强方法，并说明可用于开孔率达0.8的大开孔结构情况下。

该计算方法的通式为：

式中Ap-为补强范围内的压力作用面积；

Ao---为补强范围内的壳体、接管、补强金属的面积；

P…设计压力

㈤材料许用应力。

该式是以受压面积和承载面积的平衡为基础的。

等面积法的含义是：补强壳体的平均强度，用开孔等面积的外加金属

来补偿削弱的壳壁强度。

它们的基本出发点是一致的。

由于有效范围考虑不同，所以引起了整外补强计算的结果。

d/2或D-壳体中径

3—6压力容器开孔的有效补强范围及有效补强面积是什么？

有效补强范围是指：

1.有效宽度：B=2d

2.B=d+25n+28nt

取两者中较大值。

有效高度hl=hl=接近实际外伸伸高度取两者较小值

h2=h2=接近实际内伸伸高度取两者较小值

有效补强面积是指：在有效补强范围内可作为补强的金属面积:

A1-壳体受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积：

A1=(B-d)(8e-8)-2(8nt-C)(8e-5)(l-fr)

A2—接管承受内压或外压所需设计厚度之外的多余金属面积:

A2=2h1(8nt-5t-C)fr+2h2(5nt-C-C2)fr

A3—补强区内的焊缝面积；

A4—补强区内另加的补强面积。

3—7螺栓法兰联接设计包括哪些内容？

1.确定垫片材料、型式及尺寸。

2.确定螺栓材料、规格及数量。

3.确定法兰材料、密封面型式及结构尺寸。

4.进行应力校核(计算中所有尺寸均不包括腐蚀裕量)。

3—8用钢板制造整体带颈法兰时，须符合什么要求？

必须符合下列要求:

1.钢板应超声波探伤，无分层缺陷。

2.应沿钢板轧制方向切割出板条。经弯制，对焊成为圆环，并使钢

板的表面形成环的柱面。

3.圆环的对接焊缝应采用全熔透焊缝。

4.圆环对接焊缝应进行焊后热处理，并经100%射线或超声波探伤

检验，其合格标准按相应法兰标准的规定。

3—9法兰在什么情况下应进行正火或完全退火处理？

答：在下列任一情况下应进行正火或完全退火热处理：

1.法兰断面大于76mm的碳素钢或低合金钢制法兰

2.焊制整体法兰。

3.锻制法兰。

3—50什么叫窄面法兰？什么叫宽面法兰?

垫片的接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周范围内，称作窄面法兰。

垫片的接触面分布在法兰螺栓孔中心圆内外两侧的，称作宽面法兰。

3—51GB150-98中法兰按其整体性程度分为儿种型式？各型式的特

点是什么？

分为三种型式：

1.松式法兰法兰未能有效地与之容器或接管连成一体，计算中认

为容器或接管不与法兰共同承受法兰力矩的作用。

2.整体法兰法兰、法兰颈部及容器或三者能有效地连接成一整体

结构，共同承受法兰力矩的作用。

3.任意式法兰是一些焊接法兰（见GB150-98中图（9-1）、（h）、

（I）、（J）、（k）,其计算按整体法兰。但为简便起见，当满足下列条件

时也可按活套法兰计算：

8<15mm,P<2Mpa

操作温度小于等于370℃。

3—52密封的基本条件是什么？什么叫密封比压？什么是垫片系

数？何以要校核垫片宽度？

垫片强制密封有两个条件：即预密封条件和操作密封条件。

预密封条件的意义是：法兰的密封面不管经过多么精密的加工，从微

观来讲，其表面部是凹凸不平的，存在沟槽。这些沟槽可成为密封面

泄漏通道。因此必须利用较软的垫片在预紧螺栓力的作用下，使垫片

表面嵌入到法兰密封面的凹凸不平处，将沟槽填没，消除上述泄漏通

道。在此单位垫片有效密封面积上应有足够的压紧力。此单位面积上

的压紧力，称为垫片的密封比压力（单位：Mpa），用y表示。不同的

垫片有不同的比压力。垫片材料越硬，y越高。

操作密封条件的意义是：经预紧达到密封条件的密封面，在内压作

用下，由于压力的轴向作用，密封面会产生分离，使垫片与密封面压

紧力减小，出现微缝隙，内压介质有可能通过缝隙产生泄漏。为保证

其密封性，必须使垫片与密封面间保持足够大的液体阻力，只有当其

阻力大于由介质的内外差引起的推动力时，垫片方能密封而不产生泄

漏。由于垫片与密封面间的流体阻力与垫片压紧力成正比。为此在垫

片与密封面间必须足够大的压紧力，以确保其缝隙足够小，则液体阻

力足够的大。使垫片与法兰密封面间保持足够大的阻力使密封面不发

生泄漏时，施加于垫片单位有效面积上的压力与其内压力的比值，称

为垫片系数，以m表示。不同的垫片由不同的m值，且m随垫片的

硬度增大而增大。

垫片在螺栓预紧时承受最大的压紧力，有可能被压成塑性变形而失去

回弹能力。则当法兰在介质压力作用下，因密封面分离时不能产生回

弹去“帖紧”密封面，使其间不能保持足够接触力(即垫片压紧力)而

引起泄漏。为此垫片在预紧时即要压紧，使单位有效密封面上的压紧

力不能小于y值.但为防止被压成塑性变形、则其压紧力也不能过大。

对平面密封情况，为防止垫片被压成塑性变形应控制的垫片压紧力约

为4y。垫片在预紧时，单位有效密封面积上的压紧力小于y,会使“泄

漏通道”不能消除而达不到密封要求。相反当垫片预紧力过大(>4y),

由于垫片失去弹性，同样会使垫片在内压作用下产生泄漏。垫片计算

中的垫片最小宽度校核就是出于这一目的。但此校核允许以经验代

替，即垫片的最小宽度可以按经验确定。

3—53何谓垫片的有效密封宽度？

法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度，称为垫片接触宽

度，以N表示。

当法兰螺栓预紧后，由于法兰环产生偏转，法兰密封面在靠近内径处

会产生分离，使其与该部位的垫片脱离接触，故垫片只有在靠近外径

处才能被压紧。此能被压紧的部分宽度称为压紧宽度，以bo表示。

然而垫片被压紧并不等于起密封作用。只有被压得相应紧的垫片宽度

才能起有效密封作用。为此垫片实际能起有效密封作用的宽度只有压

紧宽度的一部分。即更靠近垫片外径的部分。此真正起密封作用的垫

片宽度，称为垫片有效密封宽度，以b表示，其值按以下确定：

当bo<6.4mm时密封宽度b=bo

当bo>6.4mm时b=2.53

3—54垫片压紧力有儿种？如何计算？

1.预紧状态下需要的最小垫片压紧力：

FG=3.14DGby

2.操作状态下需要的最小垫片压紧力：

Fp=27rDGbmPc

3-55反向法兰的结构特点是什么？

反向法兰是指与圆筒相接的平盖开有d>l/2Di的大孔。对于开有

d<l/2Di孔的平盖可以用开孔补强或加厚平盖厚度来进行设计。对于

开有d>l/2Di大孔，这些设计方法已不能适用，宜将开有大孔的平盖

和与之相连接的圆筒体视为反向法兰，用法兰的设计原则进行设计。

3-56平面法兰、凹凸面法兰与桦槽面法兰密封面各有什么优缺点？

平面法兰密封面具有结构简单、加工方便、且便于进行防腐衬里的优

点，由于这种密封面和垫片接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤

出密封面。也不易压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一

般使用在PN<2.5Mpa的压力下。

凹凸面法兰密封面相配的两个法兰接合面一个是凹面一个是凸面。

安装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封性能比平面

密封为好。

样槽面法兰密封面由一个梯面一个槽面相配而成，因此，密封面更窄。

由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐

蚀。安装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆

和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄，更换时较为困难。

3—57法兰强度校核时需要哪些强度条件?

1.轴向应力：

对整体法兰：(除图9-1(c)、(g)、外：oHW1.5[o]tf与2.5[司nt之较

小值。

对按整体法兰设计的任意法兰及图9-1(g)所示的整体法兰：

oHWL5[可tf与1.5叵|nt之较小值。

对图9-1(c)所示的整体法兰：

oH<1.5[o]tf

2.环向应力：

oT<[o]tf

3.径向应力:[同tf

4.组合应力

及W[o]tf

5.剪应力在预紧和操两种状态下的剪应力应分别小于或等于法兰

（或圆筒体）材料在常温和设计温度下许用应力的0.8倍。

3—58卧式容器的双支座与多支座各有什么优缺点？

卧式容器的力学模型和梁相似。多支点梁由于支点间距小、各支点摊

的重量小，梁中的弯矩小，应力也小。但要求各支点在同一水平上。

这对于大型容器较难做到。由于地基的不均匀沉降，使多支点的支反

力不能做到均匀分配。

双支座不存在支反力不能均匀分配的问题。但跨间的弯矩大，支座

截面上的弯矩也大，容器壁内的应力就大。

3—59双支座卧式容器设计中对支座的位置及固定型式按什么原则

确定？

根据均布载荷的外伸梁的力学分析可知，当外伸梁的长度A为梁的

全长L的0.207倍时-，跨间的最大弯矩与支座截面处的弯矩（绝对值）

相等，若外伸加长，支座处的应力会加大。因而卧式容器通常要求

A<0.2Lo

此外，由于封头的刚性大于筒体的钢性，封头对于圆筒有加强作用，

若支座邻近封头，则可充分利用封头的加强效应。因此在满足A<0.2L

时，尚应满足A0O.5Rm（圆筒平均半径）。

和立式容器一样，卧式容器的支座也应固定在基础上，但是由于卧

式容器因各种热膨胀的原因使筒体伸长，若因支座固定而不允许筒体

伸长，圆筒内将会产生附加应力。因此卧式容器只允许固定一个支座,

另一个支座的地脚螺栓孔开成长圆孔，允许滑动。

3-60塔设备承受哪些载荷的作用？其强度及稳定性校核包括哪儿

个方面？

承受的载荷有：

1.设计压力。

2.液柱静压力；

3.塔器自重（包括内件和填料）以及正常操作条件或试验状态下内

装物料的重力截荷。

4.附属设备和隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台的重量载荷;

5.风载荷和地震载荷。

必要时，尚应考虑以下载荷的影响：

1.连接管道和其它部件引起的作用力。

2.由于热膨胀量不同引起的作用力。

3.压力和温度变化的影响。

4.在运输或吊装时承受的作用力。

由以上载荷产生下列作用力：

1.由内压或外压引起的轴向应力:

2.操作或非操作时重力引起的轴向力。

3.弯矩引起的轴向力

强度或稳定性校核：

1.圆筒最大组合拉应力的校核

对内压容器:ol-o2+o3<K[a]t(p

对外压容器：-o2+o3WK[o]t(p

2.圆筒最大组合应力的校核

对内压容器o2+o3<K[a]er

对内压容器ol+o2+o3<K[o]er

式中：[o]er为圆筒许用轴向压应力，按下述确定：

[a]er=min(B,[o]t)

3-61等直径、等厚度直立容器的基本自振周期按什么公式计算?

3—62某一地区的基本风压是如何确定的？

根据GBJ9-87《建筑结构荷载规范》规定：以该地区基本风速战速决

vO按下式确定：

式中:p为空气密度，随当地海拔高度和温度而异,但制定基本风压采用

统一的p=1.25kg/m3(相当于1个大气压下,10℃时的干燥空气密度),

vO是对当地平均风速资料作出的风速极值，这个极值与平均时距、

重现期的规定等有密切关系。平均风速随高度而增大，我国规定风速

的基准是10m高度处的风速，还规定采用10分钟的平均风速，重现

期为30年。

3-63为什么要对塔设备进行挠度控制？

塔设备高度与塔径之比较大，而设备筒体壁厚较薄，在风载荷作用下,

会造成塔体顶部挠度过大，出现：

1.对板式塔而言，塔盘倾斜严重，气液传质不均匀，导致塔板效率

下降，影响产品质量；

2.与塔体连接的接管因塔的摆动过大，连接处受到拉、压、弯、扭

的综合作用，易出现泄漏，对易燃、易爆及有毒介质是十分危险的；

3.塔顶挠度过大，即意味着塔设备在摆动过程中最大位移处离中轴

线绝对距离较大，由此会产生较大的偏心弯矩，影响设备的使用寿命。

为确保塔设备的正常操作和安全运行必须对塔的顶部挠度进行适当

控制。

3-64压力容器在操作过程中有可能出现超压力时应采取什么措

施？

应配装超压泄放装置。

3—65GB150-98附录B超压泄放装置有儿种？这些超压泄放装置对

什么样的压力容器不适用？

答:有三种：1。

1.安全阀。

2.爆破片装置。

3.安全阀与爆破片装置的组合。

对于介质在操作过程中可能出现压力剧增，反应速度达到爆轰时的压

力容器不适用这些超压泄放装置。

3—66试比较安全阀与爆破片各自的优缺点？

1.安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门，它依靠介质自身

的压力排出一定数量的流体，以防止容器或系统内的压力超过预定的

安全值。当容器内的压力恢复正常后，阀门自动关闭，阻止介质继续

流出。爆破片装置是一种非重闭式泄压装置。由进口静压使爆破片受

压爆破而泄放介质，以防容器或系统内的压力超过预定的安全值。压

力恢复正常后必须重新装上新的爆破片。

2.容器的设计压力是按不同的超压泄放装置分别确定的。当采用安

全阀量时，容器的设计压力是操作压力的1.1倍左右；对爆破片装置,

容器的设计压力是操作压力的1.1〜L7倍。同样的操作压力。采用安

全阀的压力容器的设计压力较低，壁厚较薄。

3-67在什么情况下必须采用爆破片装置？

凡符合下例条件之一者，必须同采用爆破片装置。

1.容器内的介质会导致安全阀失灵者。

2.不允许有物料泄漏的容器。