第八章内压容器案例

第八章内压容器一、压力容器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的内容1、确定设计参数p（设计压力）t（设计温度——正常工作的情况下设定的元件金属的温度）DN（公称直径）[σ]t（设计温度下的许用应力）j（焊接接头系数）等2、选择 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 （讨论钢制化工容器）压力低、按刚度设计的容器：尽量用低碳钢；压力较高之大型容器：普通低合金钢。价格比碳钢高20%，强度高30~60%；介质腐蚀严重或产品纯度要求高：不锈钢；深冷容器：铜及其合金。3、确定结构形式4、确定壳体（筒体、封头）壁厚——强度计算5、选取 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件：法兰、支座、开孔附件等6、绘制设备图纸本章主要讨论中低压化工容器筒体与封头的强度计算问题。二、强度计算的内容1.设计压力容器根据化工生产工艺提出的条件，确定设计所需参数（p，t，D），选定材料和结构型式，通过强度计算确定容器筒体及封头壁厚。已经制定标准的受压元件，可直接选取。2.校核在用容器（1）判定在一个检验周期内，或在剩余寿命期内，容器是否还能在原设计条件下安全使用。对于已不能在原设计条件下使用的容器，应通过强度计算，为容器提出最高允许工作压力。（2）如果容器针对某一使用条件需要判废，应为判废提供依据。8.1设计参数的确定8.1设计参数的确定一、容器直径容器筒体和封头的直径都已经标准化（GB9019-88），不能随意取值。筒体与封头的公称直径要配套。对于钢板卷焊的筒体，以内径作为它的公称直径（ 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 8-1）。当用无缝钢管作筒体时，以外径作为它的公称直径（表8-2）。设计时，应将工艺计算初步确定的容器内径调整为符合规定的公称直径。8.1设计参数的确定8.1设计参数的确定二、工作压力和设计压力设计压力p：在相应的设计温度下用以确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。设计压力稍高于最大工作压力。最大工作压力（pw）是指容器顶部在工作过程中可能产生的最高压力（表压）。?使用安全阀时，设计压力不小于安全阀的开启压力pk，或取最大工作压力的1.05～1.10倍；安全阀容器8.1设计参数的确定?使用爆破膜作安全装置时，设计压力不得低于爆破片的设计爆破压力上限，根据爆破膜片的型式确定，一般取最大工作压力的1.15～1.75倍作为设计压力。?盛装液化气容器——设计压力应根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定（固定式容器，选最高温度下该气体的饱和蒸汽压作为设计压力）（表8-4，8-5）。防爆片容器?当容器内盛有液体物料时，若液体物料的静压力<最大工作压力的5％，则在设计压力中可不计入液体静压力，否则，须在设计压力中计入液体静压力。8.1设计参数的确定小结：（1）设计压力p应等于或略大于最大工作压力pw（2）装有安全阀时，应使p≥pk，p=(1.05～1.10)pw（3）装有爆破片时，应使p大于使用温度下的爆破压力，p=(1.15～1.75)pw（4）盛装液化气体的容器，需考虑液化气体的临界温度tc≥50℃，p=50℃饱和蒸汽压（室温下可能液化）tc<50℃，p=最大填充量时50℃气体的压力8.1设计参数的确定三、设计温度t设计温度t：指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度。设计温度在容器设计中的作用：①选择材料；②确定许用应力。设计温度不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最高温度。如果容器器壁金属温度在0℃以下，则设计的设计温度不能高于器壁金属可能达到的最低温度。8.1设计参数的确定确定设计温度的方法：（1）对类似设备实测；（2）传热计算；不加热或不冷却的器壁，且壁外有保温，设计温度取介质温度；用水蒸气、热水或其它液体加热或冷却的器壁，设计温度取加热（或冷却）介质的温度。设计温度视不同情况设定：（1）若不是通过容器器壁对介质间接加热，而是对蒸气直接加热，或用电元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热，这时取介质的最高温度为设计温度。（2）若容器内的介质是被热载体（或冷载体）通过容器器壁从外边间接加热（或冷冻），取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计温度。（3）对无保温、置于室外（或无采暖厂房内）的容器，容器壳体的金属温度可能低于或等于-20℃，因此要考虑环境温度的影响。这时容器的最低设计温度可取该地区历年来的月平均最低气温的最低值。（4）对间歇操作的设备，若器内介质的温度和压力随反应和操作程序进行周期性变化时，应按最苛刻的但却属于同一时刻的温度与压力作为设定设计温度与设计压力的依据。8.1设计参数的确定四、计算压力pc计算压力pc：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。当元件所承受的液体静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。计算压力=设计压力+液柱静压力(≥5%P时计入)通常取计算压力pc=设计压力p计算压力≥设计压力≥工作压力=容器顶部表压?计算时用计算压力，应用时用设计压力。?在检查管理上，以设计压力分类。8.1设计参数的确定五、许用应力[σ]t许用应力是以材料的各项强度数据为依据，合理选择安全系数n得出的，即[?]??n所需要考虑的强度指标主要有抗拉强度、屈服强度，对于需要考虑蠕变的材料，强度指标还应有蠕变强度。常用钢板与钢管的许用应力可从资料中直接查取（表8-6，8-7，8-8，8-9）。8.1设计参数的确定六、焊接接头系数j容器上焊缝：纵焊缝——A类焊缝环焊缝——B类焊缝纵向焊缝承受的应力比环向焊缝大一倍，焊接接头系数主要针对纵向焊缝。环焊缝纵焊缝8.1设计参数的确定常见的焊接形式：搭接焊角接焊对接焊8.1设计参数的确定常见的对接焊焊缝结构：U型坡口（焊前）U型坡口（焊后）V型坡口（焊前）V型坡口（焊后）X型坡口（焊前）X型坡口（焊后）8.1设计参数的确定焊接后常出现：①缺陷，夹渣，未焊透，晶粒粗大等，在外观看不出来；②熔池内金属从熔化到凝固的过程受到熔池外金属的刚性约束，内应力很大。焊缝区强度比较薄弱焊瘤咬边常见的焊接缺陷未焊透考虑是到焊接对强度的削弱，引入焊接接头系数j来降低设计许用应力的一种系数。8.1设计参数的确定焊接接头系数的大小决定于焊接接头的型式和无损检测的长度比率无损检验方法主要是：X射线检查和超声波检查焊接接头系数j焊缝系数全部无损探伤1.0局部无损探伤0.85焊缝结构双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝单面焊的对接焊缝，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板0.90.8焊接接头系数j一般取1或0.858.2内压容器筒体和封头厚度的计算8.2内压容器筒体和封头厚度的计算一、内压容器的五种厚度1.计算厚度计算厚度（δ）：由公式采用计算压力得到的厚度，必要时还应计入其它载荷对厚度的影响。内压圆筒器壁内的基本应力是薄膜应力，根据第三强度理论得出的薄膜应力强度条件是：?r3????[?]j[σ]t制造筒体的钢板在设计温度t下的许用应力tσr3按第三强度理论得到的薄膜应力的相当应力j焊接接头系数8.2内压容器筒体和封头厚度的计算对于筒体，强度条件为?r3pD??t2[?]jpDt?????[?]j2?D?Di??D：中径Di：内径?：壁厚pDi??筒体计算壁厚t2[?]j?p多数情况下2[?]j??ptpDi??t2[?]j筒体计算壁厚简化式，适用于大多数情况。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算2.设计厚度（δd）设计厚度（δd）：计算厚度与腐蚀裕量C2之和?d＝??C2C2：腐蚀裕量，容器元件由于腐蚀或机械磨损而导致厚度变薄，在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安全性。C?n??(mm)2λ：腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。一般情况，λ=0.05～0.13mm/a，轻微腐蚀时，单面腐蚀C2=1～2mm，双面腐蚀C2=2～4mm，对于不锈钢，一般C2=0。n：容器的设计寿命，通常为10～15年。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算3.名义厚度（δn）名义壁厚δn：设计厚度加上钢材厚度负偏差C1后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即为名义厚度。?n??d?C1??C1：钢板厚度负偏差（钢板在轧制时产生了偏差），压力容器常用的低合金钢和不锈钢的负偏差一律为-0.3mmΔ：除去负偏差后的圆整值8.2内压容器筒体和封头厚度的计算Δ：除去负偏差后的圆整值钢板厚度尺寸系列已经标准化，不能随便选取，要按照标准GB709-88的规定选取。常用钢板厚度2.0142.5163.0183.5204.0224.5255.0286.0307.0328.0349.0361038114012424650556065707580859095100105110115120125130140150160165170180185190195200注：5mm为不锈钢常用厚度。元整值Δ：将名义厚度元整至标准规定的规格厚度差值。标注在图样上的厚度即为名义厚度δn27288.2内压容器筒体和封头厚度的计算4.有效厚度（δe）有效厚度（δe）：名义厚度减去钢材负偏差和腐蚀裕量?e?????e??n?C1?C2有效厚度（δe）是真正可以用来承受介质压力的厚度8.2内压容器筒体和封头厚度的计算各厚度间的关系：计算厚度设计厚度??d名义厚度?n?e有效厚度成形厚度C2C1C?C1?C2圆整值Δ加工减薄量8.2内压容器筒体和封头厚度的计算5.最小厚度（δmin）对于设计压力较低的容器，根据强度公式计算出来的厚度很薄。大型容器，如果筒体厚度过薄，将导致刚度不足而极易引起过大的弹性变形，不能满足运输、安装等要求。因此，必须限定一个最小厚度（不包括腐蚀裕量）以满足刚度和稳定性要求。最小厚度δmin的规定（不包括腐蚀裕量）：碳素钢、低合金钢容器：δmin不小于3mm；高合金制容器：δmin不小于2mm；8.2内压容器筒体和封头厚度的计算当筒体的计算厚度小于最小厚度时，应取最小厚度作为计算厚度。此时名义厚度：1）若??C1??min取?n??min?C2??2）若??C1??min取?n??min?C1?C2??8.2内压容器筒体和封头厚度的计算例1设计条件如下：p=0.3MPa，Di=2m，[σ]t=113MPa，j=0.85，C2=2mm。试确定容器筒体的计算厚度、设计厚度，名义厚度、有效厚度、圆整值。解：0.3?2000pDi??3.12?3.1mm??t2[?]j2?113?0.85?d???C2?3.1?2?5.1mm?n??d?C1???5.1?0.3???5.4???6mm??0.6mm?e?????3.1?0.6?3.7mm8.2内压容器筒体和封头厚度的计算例2：已知筒体Di=1m，p=0.3MPa，t=100℃，材料Q235B；全焊透对接焊缝，局部无损探伤；取腐蚀裕量C2=2mm。求名义厚度。解：查表8-6（p167），得t=100℃时[σ]t=113MPa查表8-10（p171），j=0.85pDi0.3?1000????1.56mmt2[?]j2?113?0.85??1.56??min?3取???min?3mm?n??min?C2???3?2?0?5mm(??C1??min)查表8-11（p173），5mm厚钢板的负偏差C1=0.3mm?e??n?C1?C2?5?0.3?2?2.7mm???1.56mm取δn=5mm是合适的8.3在用容器的强度校核例3：确定一容器筒体的计算厚度δ、设计厚度δd、名义厚度δn和有效厚度δe。已知：设计压力p=1.9MPa，设计温度t=330℃，内径Di=800mm，介质对钢板的腐蚀速率：λ=0.15mm/年，设计寿命10年，材料：16MnDR。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。140?130解：查P168表8-7[?]?140??30?136MPa50t（假设钢板厚度在6~16mm范围并用插值法）查P171表8-10j?1.0；取pc?p?1.9MPapcDi1.9?800??5.6mm??t2?136?1.02[?]j8.3在用容器的强度校核C1=0.3mm?d???C2???n??5.6?10?0.15?7.1mm?n??d?C1???7.1?0.3???7.4??取?n?8mm圆整值??0.6mmδn=8mm在（6~16）mm和（8~25）mm范围内，因此[σ]t取值合适。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算例4：设计乙烯精馏塔。由工艺计算得出塔体公称直径为600mm，工作压力为2.2MPa（不计液注高度），工作温度t=-3~-20℃，塔体保温。确定该塔壁厚及选用的材料。解：1）选材介质腐蚀性——轻微；工作温度——低温；工作压力——中压，故选用16MnR。2）确定参数DN=600mm，筒体采用板卷，Di=600mm；pc=2.2MPa；焊缝结构因压力为中压，直径较小，故采用带垫板单面对接焊结构，局部无损探伤，查表8-10，j=0.8；塔体保温，设计温度取介质温度，[σ]t=170MPa；腐蚀轻微，单面腐蚀，C2=1mm。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算3）确定计算壁厚pcDi2.2?600????4.9(mm)t2[?]j2?170?0.8设计厚度?d???C2?4.9?1?5.9mm查表8-11，得C1=0.6mm?n??d?C1???5.9?0.6???6.5??(mm)圆整为7mm，即?n?7mm,??0.5mm8.2内压容器筒体和封头厚度的计算例5设计锅炉汽包的筒体壁厚。工作压力为15.6MPa，工作温度为350℃，其内径为1300mm。解：1）选材：工作温度中温，工作压力为高压，有轻微腐蚀。故采用低合金钢18MnMoNbR（GB6654-96)。σs=410MPa。2）确定参数a.工作压力15.6MPa，是高压容器b.焊缝结构必须是双面对接焊结构或其他等强度焊接，100%无损探伤，j=1c.筒体需保温，设计温度取介质温度，[σ]350=190MPad.需安装安全阀，pc=p=1.1×15.6=17.16(MPa)。e.水蒸气对低合金钢有轻微腐蚀，且为单面腐蚀，C2=1mm。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算3）计算壁厚pcDi17.16?1300????61.5(mm)t2[?]j?pc2?190?1?17.16设计厚度?d???C2?61.5?1.0?62.5mm查表得C1=1.4(mm)名义厚度?n??d?C1???62.5?1.4???63.9??圆整为?n?65mm圆整量??1.1mm8.2内压容器筒体和封头厚度的计算二、内压凸形封头厚度计算半球形封头椭圆形封头凸形封头碟形封头球冠形封头封头种类平板形封头带折边的锥形封头锥形封头不带折边的锥形封头8.2内压容器筒体和封头厚度的计算1.半球形封头半球形封头是由半个球壳构成。直径较小、器壁较薄的半球形封头可整体热压成形。大直径的则先分瓣冲压，再焊接组合。钢板钢板焊缝焊缝8.2内压容器筒体和封头厚度的计算8.2内压容器筒体和封头厚度的计算1.半球形封头D?D??pDit?r3?????[?]j4?pDi??半球形封头厚度计算公式t4[?]j?ppDi??半球形封头厚度简化计算公式t4[?]j?优点：薄膜应力为相同直径圆筒体的一半，最理想的结构形式。?缺点：深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。?应用：高压容器8.2内压容器筒体和封头厚度的计算2.标准椭圆形封头由半个椭球面和短圆筒（直边）组成长轴半径a和短轴半径b之比a/b=2椭球部分曲面深度h=Di/4hh0DNδ直边椭球部分直边8.2内压容器筒体和封头厚度的计算直边高度h0与封头直径有关封头的直边高度h0/mm封头公称直径DN封头直边高度h0≤200025>2000DN40hh0δ直边的作用：避免封头和筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。pDi标准椭圆形封头的壁厚计算式：??t2[?]j?ppDi标准椭圆形封头的壁厚简化计算式：??t2[?]j标准椭圆形封头的计算厚度不得小于封头内径的0.151.5％，即?min?1000Di8.2内压容器筒体和封头厚度的计算例6：已知：p=2Mpa，t=100℃，Di=1600mm，腐蚀裕量C2=2mm，材料Q235B，封头拚接焊缝100%探伤，其他20%探伤，双面对接焊。求：确定圆筒及标准椭圆封头的名义厚度。解：查表8-6（P167）Q235B在t=100℃时，[σ]t=113MPa1）筒体查表8-10（P171）j=0.85pcDi2?1600??16.7mm??t2[?]j2?113?0.85C1=0.3mm?n???C1?C2???16.7?0.3?2???19.0??名义厚度圆整为20mm（Δ=1.0mm），即圆筒的名义厚度δn=20mm8.2内压容器筒体和封头厚度的计算2）封头查表8-10（P171）j=1pcDi2?1600??14.2mm??t2[?]j2?113?1C1=0.3mm?n???C1?C2???14.2?0.3?2???16.5??名义厚度圆整为18mm（Δ=1.5mm），即标准椭圆形封头的名义厚度δn=18mm8.2内压容器筒体和封头厚度的计算3.蝶形封头?结构：又称带折边球形封头，由半径为Rc的球面体、半径为r的过渡圆弧（即折边）和高度为h0的短圆筒（即直边）等三部分组成rRchh0Di球体部分折边直边8.2内压容器筒体和封头厚度的计算?优点：过渡圆弧降低了封头深度，方便成型，且压制碟形封头的钢模加工简单，应用广泛。?缺点：不连续曲面，存在较大边缘弯曲应力。边缘弯曲应力与薄膜应力叠加，使该部位的应力远远高于其它部位，故受力状况不佳。球面部分的薄膜应力：?spδ：壁厚pRc?2?Rc：球面部分的中面半径rRchh0Di8.2内压容器筒体和封头厚度的计算折边：折边内除了薄膜应力外，还有较大弯曲应力，总应力大于球面内的应力：?折＝M?spMpRc?2?rRcM：碟形封头的形状系数hRci1M?(3?)4rRci：球面内半径r：折边半径Dih0表8-13形状系数MRci/rMRci/rM1.04.51.251.501.755.05.56.02.06.52.252.502.757.07.58.03.08.53.259.01.53.59.54.010.01.001.031.061.081.101.131.151.171.181.201.221.251.281.311.341.361.391.411.441.461.481.521.548.2内压容器筒体和封头厚度的计算蝶形封头壁厚：R?R?0.5?MpRcccit?折??[?]j2?MpRciMpRci蝶形封头厚???tt2[?]j?0.5Mp2[?]j?0.5p度计算公式MpRci??t2[?]j令Rci=αDi，则：蝶形封头厚度简化计算公式M?pDi??t2[?]j?0.5pα=0.9或1，常取0.9。M?pDi??t2[?]j8.2内压容器筒体和封头厚度的计算GB150-1998规定：碟形封头的厚度如果太薄，也会发生内压下的弹性失稳。M≤1.34时，δe≥0.15%DiM>1.34时，δe≥0.30%Di8.2内压容器筒体和封头厚度的计算4.球冠形封头结构：将球面部分直接焊在圆柱壳体上，构成了无折边球形封头。封头的球面半径一般取等于圆柱筒体的内直径或0.9倍至0.7倍的内直径。优点：结构简单、制造方便，常用作容器中两独立受压室中间封头，端盖。?缺点：无转角过渡，存在相当大的不连续应力，其应力分布不甚合理。DiR?L8.2内压容器筒体和封头厚度的计算应用：端封头或容器中两个相邻承压空间的中间封头，承压小。折边封头与筒体连接处存在较大的边界应力，厚度计算要考虑边界应力：L?RQpDi??t2[?]j?pQ：系数，查GB150-1998Q>>1，Q越大，说明边界应力影响越大。Di?L8.2内压容器筒体和封头厚度的计算三、锥形封头无折边锥壳轴对称锥壳带折边锥壳：有过渡圆弧（折边）和直边2?Dc2?局部加强的不带折边锥形封头2?不带折边锥形封头带折边锥形封头不带折边锥形封头与筒体连接处存在较大边界应力，降低边界应力的方法：1）局部加强；2）加折边和直边8.2内压容器筒体和封头厚度的计算带折边锥形封头（直边）（折边）8.2内压容器筒体和封头厚度的计算特点：结构不连续，应力分布不理想许多化工设备的底盖，便于卸料。应用不同直径圆筒体的中间过渡段（变径段）结构限制中低压无折边锥形封头：半锥角α≤30°带折边锥形封头：半锥角α≤60°折边半径r：不小于Di的10%，且不小于该过渡段Di厚度的3倍。r?2?Dc2?Ds8.2内压容器筒体和封头厚度的计算1.不带折边锥形封头锥形壳体的最大薄膜应力位于锥体大端：DipD1?m?4?cos?pD1???2?cos??2?若不考虑封头与圆筒连接处的边界应力，则：DspD1t?r3?????[?]j2?cos?pcDipcDi1???tt2[?]jcos??p2[?]j?pcos?pcDi1当pc<5MPa时??t2[?]jcos?简化式8.2内压容器筒体和封头厚度的计算1.不带折边锥形封头实际上封头与圆筒连接处存在较大的边界应力，引入系数Q，则：Di?2?DsQpcDi??不带折边锥形封头厚度计算式t2[?]j?pQpcDi??t2[?]j不带折边锥形封头锥壳简化计算式8.2内压容器筒体和封头厚度的计算Q锥形封头大端与圆筒连接处Q值图p/[?]jt8.2内压容器筒体和封头厚度的计算2.带折边锥形封头带折边锥形封头中折边的应力总小于锥体大端处的应力，因此按锥体大端处的薄膜应力建立强度条件：DirDcpDC1t????[?]j2?cos?pDcipDci1???tt2[?]jcos??p2[?]j?pcos?2?Dci?Di?2ri(1?cos?)ri1?2(1?cos?)pDiDi??t2[?]j?pcos?8.2内压容器筒体和封头厚度的计算ri1?2(1?cos?)pDiDi??t2[?]j?pcos?ri1?2(1?cos?)Di令f0?cos?f0pDi??带折边锥形封头厚度计算式t2[?]j?pf0pDi??t2[?]j带折边锥形封头厚度简化计算式8.2内压容器筒体和封头厚度的计算系数f0值ar/Di0.100.150.200.300.400.50110°1.01241.01101.00941.00641.003420°30°35°40°45°50°55°60°1.05141.12381.17661.24441.33141.44461.59461.80001.04501.10841.11461.21381.29001.38901.52041.70001.03861.09301.13261.18321.24861.33361.44601.60001.02561.06201.08841.12221.16561.22241.29721.40001.01281.03101.04421.06101.08281.11121.14861.2000111111118.2内压容器筒体和封头厚度的计算3.锥形封头小端当大端与小端直径之比大于4时，小端不必计算，取与大端相同的厚度。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算四、平板形封头优点：平板封头结构简单，制造方便。缺点：受力时产生弯曲变形的不利状态，在同样直径和载荷下所需的厚度最大，很少用于压力容器。仅用于：1）常低压设备和高压小直径设备；2）压力容器的人孔、手孔及在操作时需封闭的接管盲板、换热器端盖等。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算四、平板形封头平板形封头的厚度计算式：?B?DcKpt[?]jK：结构系数（P183表8-15）Dc：计算直径，一般是指容器的内径，在有些结构中DC是指密封垫片的平均直径。δB：计算厚度8.2内压容器筒体和封头厚度的计算五、计算厚度的通式KpDi（除平板封头）??t2[?]jK：形状系数?圆柱形筒体和标准椭圆形封头，K=1?球壳和半球形封头，K=0.5?蝶形封头，K=Mα，M查表8-13，α=0.9或1?无折边锥形封头，K=Q，Q查图8-7?折边锥形封头，K=f0，f0查表8-148.2内压容器筒体和封头厚度的计算例7：为一Di=800mm圆筒设计封头。已知：材料Q235B，设计压力p=1.0MPa，t=200℃，试确定计算厚度：（1）半球形封头；（2）标准椭圆封头；（3）球面内半径Ri=720mm，折边内半径r=108mm的碟形封头；半球形封头j=0.85，其余j=1。解：查表8-6（P167）Q235B在200℃时的[σ]t=99MPa1）半球形封头pcDi1?800??2.38mm??t4?99?0.854[?]j2）标准椭圆形封头1?800pcDi??4.04mm??t2?99?12[?]j8.2内压容器筒体和封头厚度的计算3）碟形封头Ri1M?(3?)?1.44rM?pcDi1.4?0.9?1?800??5.09mm??t2?99?12[?]j封头壁厚/mm半球形封头2.38标准椭圆形封头4.04蝶形封头5.09结论：凸形封头曲面深度越浅，计算厚度越大（用料越多）。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算六、封头的选择封头的选择主要根据设计对象的要求，在满足工艺要求的前提下，同时考虑经济技术指标。1.几何方面为了节省钢板，要求封头单位容积的表面积越小越好。上述各类凸形封头中，半球形封头单位容积的表面积最小，标准椭圆形封头和碟形封头的单位容积的表面积比半球形大，无折边锥形封头最大。8.2内压容器筒体和封头厚度的计算2.力学方面为了节省材料，要求封头在相同直径、相同材料和相同压力作用下厚度越小越好。半球形封头厚度最小；标准椭圆形封头次之；碟形封头再次之；平盖封头厚度最大。3.制造方面要求封头制造容易，封头愈深，直径和厚度愈大，制造愈困难。半球形封头由于深度大，制造比较困难，标准椭圆形封头和其它凸形封头制造较易，而平板封头制造最容易。综合以上结果，标准椭圆形封头几何形状和受力状态都比较好，制造难度又不大，因此，这种封头在化工生产上得到了广泛的应用。8.3在用容器的强度校核8.3在用容器的强度校核一、在用压力容器强度校核的原则（1）原设计已明确提出所采用的强度设计标准的，应按该强度标准进行强度校核（2）当被校核的容器材料牌号不明时，应按同类常用材料的最低标准进行强度计算（3）焊接接头系数应根据焊接接头的实际结构型式和检验结果，参照原设计规定选取。（4）对于使用多年的容器，或者是腐蚀比较严重的容器，其厚度：?e??cmin?2n?8.3在用容器的强度校核二、在用压力容器强度校核1.在用压力容器在校核压力下的应力应小于材料的许用应力KpchDit???[?]j2?eK：形状系数pch：校核压力，根据实际情况可取pw、pk、pδe：有效厚度新容器：δe=δn-C1-C2使用多年或腐蚀严重容器：δe=δCmin-2nλ8.3在用容器的强度校核二、在用压力容器强度校核2.在用压力容器的最大允许工作压力应大于校核压力?et[?]j?pw最大允许工作压力[p]?2KDi注：对带折边的锥形封头，若折边处的实际厚度小于锥体部分，则折边和锥体分别校核：锥体部分：K=f0折边部分：K查表8-16（P187）8.3在用容器的强度校核折边锥形封头折边部分的K值αr/Di0.100.150.200.300.400.5010°20°30°35°40°45°50°55°60°0.66440.69560.75440.79800.85470.92531.02701.16081.35000.61110.63570.68190.71610.76040.81810.89440.99801.14330.57890.59860.63570.66290.69810.74400.80450.88591.00000.54030.55220.57490.59140.61270.64020.67650.72490.79230.51680.52230.53290.54070.55060.56350.58040.60280.63370.50000.50000.50000.50000.50000.50000.50000.50000.50008.3在用容器的强度校核三、厚度系数β厚度系数β=δe/δ≥1厚度系数的大小反映了筒体厚度上的富裕程度（容器的承压潜力）。[p]???p最大允许工作压力应大于设计压力8.3在用容器的强度校核例8校验旧气瓶。资料记载该气瓶材质为40Mn2A，系无缝钢管收口而成。实测其外径为219mm，最小壁厚为6.5mm。查材料手册得该材料的[σ]t=262MPa。（1）常温下可否充15MPa氧气？（2）如强度不够，最高允许工作压力多少？解：1）确定参数pc=15MPa，D0=219mm，δCmin=6.5mm无缝钢管j=1，C2=1mm实测壁厚6.5mmδe=δCmin–C2=6.5-1=5.5mmDi=D0-2δe=219-2×5.5=208mm8.3在用容器的强度校核2）强度校核校核公式为pcDit???[?]j2?e15?208t???283.6(MPa)?[?]j?262(MPa)2?5.5充15MPa强度不够。3）确定最高允许工作压力计算公式为[p]?2?eDi[?]jt2?5.5?262?1[p]??13.85(MPa)208该气瓶的最大安全使用压力为13.85MPa。8.3在用容器的强度校核例9：已知一制成容器，Di=1000mm，δn=12mm，p=2MPa，t=350℃，材料：15CrMoR，j=1，腐蚀裕量C2=2mm。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。解：（1）计算厚度由p167表8-6查得15CrMoR在t=350℃时的[σ]t=133MPa取pc=p=2MPapcDi2?1000??7.6mm??t2?133?12???j（2）设计厚度?d???C2?7.6?2?9.6mm8.3在用容器的强度校核（3）圆整值C1=0.3?n??d?C1???9.6?0.3???10???n??d?C1?10?9.6?0.3?0.1mm（4）有效厚度?e?????7.6?0.1?7.7mm（5）最高允许工作压力2?7.7?133?1?2.05MPa[p]?2[?]j?1000Di?et8.3在用容器的强度校核例10确定精馏塔封头形式及尺寸。塔径Di=600mm，壁厚δn=7mm，材质为15CrMoR，计算压力p=2.2MPa，工作温度t=-3～-20℃。解：确定参数pc=p=2.2MPa，Di=600mm，C2=1mm，封头材质15CrMoR，[σ]t=167MPa(表8-7)。1）采用半球形封头采用双面焊，局部无损探伤，j=0.85。pcDi2.2?600??2.3(mm)??t4[?]j4?167?0.85δd=δ+C2=2.3+1.0=3.3(mm)C1=0.3mm?n??d?C1???3.3?0.3???3.7??名义壁厚取?n?4mm8.3在用容器的强度校核2）用标准椭圆形封头此封头可以整板冲压，j=1。pcDi??t2[?]j?0.5pc2.2?600??4.0(mm)2?167?1?0.5?2.2?d???C2?4.0?1?5.0mm名义壁厚取?nC1=0.3mm?n??d?C1???5.0?0.3???5.3???6mm8.3在用容器的强度校核3）采用碟型封头取M=1.4，α=0.9M?pcDi??t2[?]j?0.5pc1.4?0.9?2.2?600??5.0(mm)2?167?1?0.5?2.2?d???C2?5.0?1?6.0mm名义壁厚取?nC1=0.3mm?n??d?C1???6.0?0.3???6.3???7mm8.3在用容器的强度校核（4）采用平板封头选结构形式为表8-15中第9种平板封头，K=0.3，j=1，Dc=600mm。?BDc?B?Dc0.3?2.2Kpc?600?37.4mmt170?1[?]jC1=0.3mm?d???C2?37.4?1?38.4mm?n??d?C1???38.4?0.3???38.7??名义壁厚取?n?40mm8.3在用容器的强度校核各种封头计算结果比较封头形式半球形椭圆形碟型平板形壁厚总深度理论面积重量制造难易程度（mm)（mm)（m2）（kg)46740300175161-----0.5650.4660.4100.28317.82122.488.3较难较易较易易8.3在用容器的强度校核例11试确定液氨储罐壁厚，该储罐直径Di=1.2m，两端系标准椭圆形封头，全容积为5.1m3。罐体及封头材料均为16MnR。液氨系毒性程度为中度危害的介质，50℃时的饱和蒸气压为2MPa（绝对压强），腐蚀裕量按2mm考虑。解：封头与筒体壁厚计算公式相同，所以按筒体计算，封头取相同的名义壁厚。设计压力应取50℃时液氨的饱和蒸汽压，应取表压，即应取1.9MPa，实际取2.0MPa；本容器的PV>10MPa·m3，属于三类容器，焊缝需要100%探伤，故j=1。16MnR的常温许用应力从表8-11查得，[σ]t=170MPa；8.3在用容器的强度校核p=2.0MPa，j=1，[σ]t=170MPapDi2?1200????7.14mmt2???j?p2?170?1?2?d???C2?7.14?2?9.14mm?n??d?C1???9.14?0.8???9.94??名义厚度圆整为δn=10mm，圆整值Δ=0.06mm人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。