压力容器设计.docx
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压力容器设计
压力容器设计
以稳压罐的设计为例，对容器设计的全过程进行讲解。
起首，我们依照用户提出的、在压力容器规范范畴内两边签订的具有司法束缚力的设计技巧协定书，该协定书也能够经两边赞成合营修改、完美，以期达到产品应用最优化。
依照稳压罐的设计技巧协定，我们明白了容器的最高工作压力为1.4MPa，工作温度为200℃，工作介质为紧缩空气，容积为2m3，要求应用寿命为10年。
这些参数确实是用户供给给我们的设计依照。
有了这些参数，我们就能够开端设计。
一.设计的第一步
确实是要完成容器的技巧特点表。
除换热器和塔类的容器外，一样容器的技巧特点表包含
a容器类别
b设计压力
c设计温度
d介质
e几何容积
f腐化裕度
j焊缝系数
h重要受压元件材质等项。
一样我所图纸上没有做强行要求写上重要受压元件材质
一.确信容器类别
容器类其余划分在国度质量技巧监督局所揭橥的《压力容器安稳技巧监察规程》（以下简称容规）第一章第6条（p7）有具体的规定，主假如依照工作压力的大年夜小（p75）、介质的损害性和容器破坏时的损害性来划分（p75）。
本例稳压罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，则应划为第Ⅰ类容器。
另：
具体压力容器划分类别见培训教材p41-11
何谓易燃介质见p21-6
介质的毒性水等分级见p31-7
划分压力容器等级见p31-9
二.确信设计压力
我们明白容器的最高工作压力为1.4MPa，设计压力一样取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。
至因此取1.05照样取1.10，就取决于介质的损害性和容器所附带的安稳装配。
介质无害或装有安稳阀等就能够取下限1.05，不然就取上限1.10。
本例介质为无害的紧缩空气，且体系管路中有泄压装配，相符取下限的前提，则获得设计压力为
Pc=1.05x1.4
=1.47MPa。
另：
什么叫设计压力？
运算压力？
若何确信？
见p113-1
液化石油气储罐设计中，是若何确信设计压力的？
三.确信设计温度
一样是在用户供给的工作温度的差不多上，再推敲容器情形温度而得。
比如为华北油田设计的容器，且在工作状况无保温的情形下，其工作温度为30℃，其冬季情形温度最低可到－20℃，则设计温度就应当按容器可能达到的最恶劣的温度确信为－20℃。
《容规》附件二（p77）供给了一些设计所需的气候材料供参考。
本例取设计温度为200℃即可。
四.确信几何容积
按构造设计完成后的实际容积填写即可。
五.确信腐化裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐化率、容器应用情形和用户等待的应用寿命来确信，实际上应先选定受压元件的材质，再确信腐化裕量。
《容规》第三章表3-3（p23）和GB150第3.5.5.2节（p5）对一些常见介质的腐化裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐化率重要按实测数据和体会来确信，受应用情形阻碍专门大年夜，变数专门多，今朝无现成的数据。
一样介质无腐化的容器，其腐化裕量取1～2mm即可知足应用寿命的要求。
本例取腐化裕量为2mm。
另：
什么叫运算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？
何谓最小厚度？
若何确信？
见p123-53-6
六.确信焊缝系数
焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150的3.7节（p6）对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，能够按《容规》第85条（p43）所规定的10种情形选择：
其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情形一样选焊缝系数为0.85。
本例选焊缝系数为0.85。
七.重要受压元件材质切实事实上定
材质切实事实上定在知足安稳和应用前提的前提下，还要推敲工艺性和经济性。
GB150第8页材料的应用有严格的规定，对这些规定的操纵是专门须要的。
比较常用的材料有Q235-B（Q235-C）16MnR和0Cr18Ni9这几种材料
1.0Cr18Ni9一样用于低于－20℃的低温容器和
对介质有洁净要求的容器，如低温分别器、氟利昂蒸发器等；
2.16MnR一样用于对安稳性要求较高、应用Q235-B时壁厚较大年夜的容器，如油、天然气等。
3.Q235-B应用最广也最经济，GB150第9页对其应用前提作了具体规定：
●规定设计压力≤1.6MPa；
●钢板应用温度0℃~350℃；
●用于壳体时厚度不得大年夜于20mm，且不得用于高度损害的介质。
就本例来说，其应用压力、温度和介质都相符Q235-B的前提，唯有厚度还未知，若跨过了20mm则只能应用16MnR，本例就暂定应用Q235-B。
因此啦，假如我们按以下：
●规定设计压力≤2.5MPa；
●钢板应用温度不得跨过0℃~400℃；
●用于壳体时厚度不得大年夜于30mm，且不得用于高度损害的介质。
Q235-B与Q235-C的重要差别也确实是冲击实验温度不合，前者为在温度20℃下做V型冲击实验；后者为在0℃时做V型冲击实验
完成了技巧特点表，下一步确实是容器运罢了。
◆确信容器直径
运算时起重要确信容器直径。
除非用户有要求，一样取长径比为2～5，专门多情形下取2～3就能够了。
本例要求容器的几何容积为2m3。
我们只得先设定直径，再依照此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。
设定的直径应相符封头的规格。
我们设定为800mm，查标准JB/T4746《钢制压力容器用封头》附录B，得知此规格的封头容积为0.0796m3，
则：
筒体高度为3664mm，
长径比为3664/800=4.58
若加上封头的高度，可知其长径比太大年夜，我们先前设定的直径太小。
再设定直径为1000mm，查得封头容积为0.1505立方。
获得：
筒体高度为2164mm
长径比为2164/1000=2.16
比较幻想，则我们确信本例稳压罐的内直径为1000mm，筒体高度圆整为2200mm。
有了容器直径，即可按照GB150公式5-1（p26）运算出厚度为8.30mm。
此厚度即为运算厚度，其名义厚度为运算厚度与腐化裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。
本例腐化裕量为2mm，与运算厚度之和为10.30mm，与之最接近的钢板商品厚度为12mm，故确信容器厚度为12mm，同时此值相符Q235-B对厚度不跨过20mm的要求。
别的本例若选择腐化裕量为1mm经济性会好得多，能够思虑一下什么缘故
至此，我们已获得容器外形。
◆下一步该是按用户要乞降《容规》的规定设备各管口的法兰和接收。
容器上开孔要相符GB150第8.2节（p75）的规定，一样都要进行补强运算，除非知足GB150第8.3节（p75）的前提，则可不必再运算补强。
选择接收时应尽量知足GB150第8.3节的前提，其安稳性和经济性都最好，幸免增长补强圈。
本例要求的管口直径都在GB150第8.3节的范畴内，是以进气口和出气口接收选择φ57x5的无缝钢管，排污口选择φ25x3.5的无缝钢管。
法兰按HG20592选择1.6MPa的突面（RF）板式平焊法兰（PL）。
◆法兰及其密封面型式
法兰及其密封面型式是设计协定书中要求的，
1.压力等级必须高于设计压力；
2.其材质一样与筒体雷同；
3.确信管口在壳体上的地位时，在空间较为重要的情形下，一样也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以幸免焊接热阻碍区的互相叠加。
本例选定进气口、出气口距高低封头环焊缝各300mm。
因本例稳压罐工作温度为200℃，故其工作状况下必定有保温层，推敲到保温层厚度以及螺栓安装的须要，选定法兰密封面到筒体别处的距离为150。
◆检查孔
除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。
本例直径为1000mm，按规定必须开设一小我孔。
查《反转展转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79压力容器与化工设备有用手册p614，选择压力1.6MPa级、公称直径450的人孔，密封型式为A型，其接收为φ480x10。
因人孔开孔较大年夜，因此人孔必定要应用补强圈补强，查《补强圈》标准JB/T4736，补强圈外径为760，厚度一样等同于筒体。
人孔的地位以便利进出人孔为原则，应尽量接近下封头。
本例选定人孔中间距下封头环焊缝500。
立式容器的支座一样选用支承式支座JB/T4724（压力容器与化工设备有用手册第599页），
另：
锻件的级别若何确信？
关于公称厚度大年夜于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用何级别？
◆管口表的填写
◆技巧要求的书写
1.本设备按GB150-1998《钢制制压力容器》进行制造、实验和验收，并接收国度质量技巧监督局揭橥的《压力容器安稳技巧监察规程》的监督。
2.焊接采取电弧焊，焊条商标：
焊接采取J422。
3.焊接接头型式和尺寸除图中注明外，按HG20583的规定进行施焊：
A类和B类焊接接头型式为DU3；接收与筒体、封头的焊接接头型式见接收表；未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度；法兰的焊接按响应法兰标准的规定。
4.容器上的A类和B类焊接接头应进行射线探伤检查，探伤长度不小于每条焊缝长度的20%，其成果应以相符JB4730规定中的Ⅲ级为合格。
5.设备制造完毕应进行水压实验，实验压力为MPa。
6.管口、支座及铭牌架方位按本图。
7.设备考查合格后，外别处涂C06-1铁红醇酸底漆两道，再涂C04-42灰色醇酸磁漆一道。
8.设备考查合格后，内部清理洁净，各管口用盲板封严。
10设备筒体的运算厚度为mm，封头运算厚度为mm。
建议应用年限为10年。
交个同伙,刚好我也要用,我是过程设备与操纵的.先给你
问：
如何确信压力容器的壁厚。
依照150公式算出的专门小，加上腐化余量厚度照样不敷，请问一下如何回事啊？
答：
150算出的是最小壁厚,一样临盆中经常应用的压力容器壁厚要高于它专门多.
你是不是推敲过安稳系数的阻碍?
假如取1.5或2的安稳系数,壁厚的问题应当能明白得.
问：
压力容器的腐化余量是如何确信的？
在如何样的情形下是0.5或者1呢？
答：
腐化裕量应依照预期的容器寿命B和介质对金属材料的腐化速度K来确信，即：
C2=K*B。
一样容器寿命按10年推敲，塔、反响器等按20年推敲。
腐化速度可从腐化手册、化工物性手册及国外有关材料等查取或者实际运行“挂片”实验确信。
也可参考以下参数确信：
1、腐化程度：
无腐化，腐化速度小于0.05mm/年，腐化裕量为0mm；
2、腐化程度：
略微腐化，腐化速度0.05～0.13mm/年，腐化裕量为大年夜于等于1mm；
3、腐化程度：
有腐化，腐化速度0.13～0.25mm/年，腐化裕量为大年夜于等于2mm；
4、腐化程度：
严峻腐化，腐化速度大年夜于0.25/年，腐化裕量为大年夜于等于3mm。
问：
如何确信压力容器的壁厚。
依照150公式算出的专门小，加上腐化余量厚度照样不敷，请问一下如何回事啊？
答：
150算出的是最小壁厚,一样临盆中经常应用的压力容器壁厚要高于它专门多.
你是不是推敲过安稳系数的阻碍?
假如取1.5或2的安稳系数,壁厚的问题应当能明白得.
问：
铝合金小型压力容器已知直径和压力若何运算厚度。
外形是圆柱体的,感谢您的答复式中:
P=2ST/D或者T=PD/2/S;
T=PD/2/S?
是否应当是:
T=PD/2S?
?
别的式中的单位用的是什么?
P=Mpa?
照样Kg/m?
T的单位是厘米照样毫米？
苦恼您帮我查查，深表谢意
答：
我不明白你说得是什么外形的,但我想应当是锅炉外形
假如是如许,如许运算,按照极限应力道理得来,最后,其公式为
P=2ST/D或者T=PD/2/S
注:
P:
压强
T:
壁厚
D:
直径
S:
铝的屈从强度
那个公式适应于钢铁等金属材料.
问：
请问抗压为20兆帕压力容器,选用304不锈钢其厚度应当若何选择?
厚度和抗压才能有何干系?
感谢!
!
我现在想用304不锈钢做一个可抗压为20兆帕的压力容器,容器在保压必定的时刻后经由过程阀门突然泄压,请问容器的壁厚应当为若干?
容器压力和壁厚的选择是不是存在必定的关系?
答：
和公称直径（一样为内径），压力，温度，盛装介质，等等都有关系。
你现在给出的前提，我不克不及给你具体厚度。
你能够看看GB150-1998。
问：
不锈钢板厚度标准
请问各位专家，十吨水的无压力卧式圆柱体容器（直径为1400mm）的不锈钢板厚度应当是若干，如何运算？
同时是否有国度标准可查？
在那边查到？
感谢
答：
依照JBT4735-1997<钢制焊接常压容器>的第四页和第二十页的规定和运算公式，楼主那个工况最低取3mm壁厚，推敲储罐整体刚度，小我建议可选用5mm壁厚。
问：
材质为304,温度400,压力35mpa,容积0.15L,内径58mm,若何明白厚度
答：
用ASMECode,SectionVIII,Division1运算，不推敲腐化余量。
12mm就够了，要求100%射线探伤！
为了安稳可加厚，400度用304仿佛不太保险！
InternalPressureCalculationResults:
ASMECode,SectionVIII,Division1,2004A-06
EllipticalHeadFrom10To20SA-240304at400C
ThicknessDuetoInternalPressure[Tr]:
=（P*（D+2*CA）*K）/（2*S*E-0.2*P）Appendix1-4（c）
=（35000.000*（58.0000+2*0.0000）*1.00）/（2*106.79*1.00-0.2*35000.000）
=9.8271+0.0000=9.8271mm.
Max.All.WorkingPressureatGivenThickness[MAWP]:
=（2*S*E*（T-Ca））/（K*（D+2*Ca）+0.2*（T-Ca））perAppendix1-4（c）
=（2*106.79*1.00*（12.0000））/（1.00*（58.0000+2*0.0000）+0.2*（12.0000））
=42431.543KPa.
MaximumAllowablePressure,NewandCold[MAPNC]:
=（2*Sa*E*T）/（K*D+0.2*T）perAppendix1-4（c）
=（2*137.90*1.00*12.0000）/（1.00*58.0000+0.2*12.0000）
=54791.520KPa.
Actualstressatgivenpressureandthickness[Sact]:
=（P*（K*（D+2*CA）+0.2*（T-CA）））/（2*E*（T-CA））
=（35000.000*（1.00*（58.0000+2*0.0000）+0.2*（12.0000）））/（2*1.00*（12.0000））
=88.088N./mm?
RequiredThicknessofStraightFlange=11.832mm.
PercentElongationperUHA-44（75*tnom/Rf）*（1-Rf/Ro）75.630%
CylindricalShellFrom20To30SA-240304at400C
ThicknessDuetoInternalPressure[Tr]:
=（P*（D/2+Ca））/（S*E-0.6*P）perUG-27（c）
（1）
=（35000.000*（58.0000/2+0.0000））/（106.79*1.00-0.6*35000.000）
=11.8318+0.0000=11.8318mm.
Max.All.WorkingPressureatGivenThickness[MAWP]:
=（S*E*（T-Ca））/（（D/2+Ca）+0.6*（T-Ca））perUG-27（c）
（1）
=（106.79*1.00*（12.0000））/（（58.0000/2+0.0000）+0.6*12.0000）
=35398.691KPa.
MaximumAllowablePressure,NewandCold[MAPNC]:
=（SA*E*T）/（D/2+0.6*T）perUG-27（c）
（1）
=（137.90*1.00*12.0000）/（58.0000/2+0.6*12.0000）
=45710.055KPa.
Actualstressatgivenpressureandthickness[Sact]:
=（P*（（D/2+CA）+0.6*（T-CA）））/（E*（T-CA））
=（35000.000*（（58.0000/2+0.0000）+0.6*（12.0000）））/（1.00*（12.0000））
=105.589N./mm?
PercentElongationperUHA-44（50*tnom/Rf）*（1-Rf/Ro）17.143%
EllipticalHeadFrom30To40SA-240304at400C
ThicknessDuetoInternalPressure[Tr]:
=（P*（D+2*CA）*K）/（2*S*E-0.2*P）Appendix1-4（c）
=（35000.000*（58.0000+2*0.0000）*1.00）/（2*106.79*1.00-0.2*35000.000）
=9.8271+0.0000=9.8271mm.
Max.All.WorkingPressureatGivenThickness[MAWP]:
=（2*S*E*（T-Ca））/（K*（D+2*Ca）+0.2*（T-Ca））perAppendix1-4（c）
=（2*106.79*1.00*（12.0000））/（1.00*（58.0000+2*0.0000）+0.2*（12.0000））
=42431.543KPa.
MaximumAllowablePressure,NewandCold[MAPNC]:
=（2*Sa*E*T）/（K*D+0.2*T）perAppendix1-4（c）
=（2*137.90*1.00*12.0000）/（1.00*58.0000+0.2*12.0000）
=54791.520KPa.
Actualstressatgivenpressureandthickness[Sact]:
=（P*（K*（D+2*CA）+0.2*（T-CA）））/（2*E*（T-CA））
=（35000.000*（1.00*（58.0000+2*0.0000）+0.2*（12.0000）））/（2*1.00*（12.0000））
=88.088N./mm?
RequiredThicknessofStraightFlange=11.832mm.
PercentElongationperUHA-44（75*tnom/Rf）*（1-Rf/Ro）75.630%
压力容器设计时厚度运算
关键词：
压力容器；设计；厚度；强度；标准
1.媒介
今朝，我国压力容器设计依照GB150-98《钢制压力容器》，是国内广泛遵守的原则。
一样情形下，板厚增长，元件强度会进步，但有时板厚增加强度反而降低。
若何按照该标准进行厚度的恰被拔取，更好地知足强度需求，对压力容器设计具有重要意义。
GB150-98规定，运算厚度是指按各章公式运算获得的厚度；设计厚度是指运算厚度与腐化裕量之和；名义厚度指设计厚度加上钢板厚度负误差后向上圆整至钢材标准规格厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐化裕量和钢板厚度负误差。
我们那个地点评论辩论的厚度是名义厚度。
从定义中能够看出，名义厚度不包含加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位依照各自的加工工艺和加工才能自行拔取，只要包管产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负误差就能够。
如许能够使制造单位依照自身前提调剂加工减薄量，从而更能主动地包管产品强度所要求的厚度，更符合实际地相符制造要求。
按照GB150-98等国度标准的原则，制造工艺人员要依照图样厚度推敲加工减薄量而增长制造元件的毛坯厚度。
在我国材料标准中，钢板厚度范畴变更，钢板的σb、σs也有变更，一样是板厚增长，σb、σs有所降低。
我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范畴增厚而有所降低，因而可能显现因此有时板厚增长，强度反而降低的现象，专门是封头，这种现象更明显。
2.实例
为了证实上述现象存在，举例如下：
起首我们给出常用钢板在不合状况下的强度指标，如下表所示：
常用钢板在不合状况下的强度指标表
2.1.例1
某台储气罐，其封头为标准卵形，材质15MnVR，设计内径Di=2000mm，腐化裕度C2=1mm，焊缝系数φ=1，设计压力P=2.6MPa，设计温度t=20℃，标准椭圆封头外形系数K=1，侧十图样上封头名义厚度δn=16mm.制造厂选用18mm厚度钢板压抑封头，该制造厂压抑封头时最大年夜成型减薄量为δx10%，即18x10%=1.8（包含钢板厚度负误差在内）。
（1）选用18mm厚度钢板压抑封头，知足GB150-98设计要求。
15MnVR钢板厚度负误差C1=0.25mm，封头成型后最小厚度δmin=18-1.8=16.2mm，图样厚度一钢板厚度负误差=16-0.25=15.75mm，即知足GB150-98的要求。
（2）16mm图样厚度知足设计强度要求。
对图样封头厚度16mm进行强度校核，由GB150-98（7-1）椭圆封头厚度运算公式（标准椭圆K=1）：
式中，由GB150-98表4-1，16mm厚度的15MnVR[σ]=177MPa，则封头运算厚度：
推敲腐化裕量C2=1MM，封头设计厚度δa=δ+C2=14.74+1=15.74mm，再推敲钢板厚度负误差C1=0.25mm，δa+C1=15.74+0.25=15.99mm，现图样厚度B.=16mm>15.99rmn，即知足设计强度要求。
（3）板厚增长，强度反而不相符要求。
因此制造时推敲加工成型减薄量，增长了压抑封头钢板厚度，知足GB150-98封头最小厚度≧图样厚度-钢板厚度负误差的要求，但由GB150-98表2-1查18mm厚度的15MnVR封头材料的许用应力[δ]=170MPa，现在，封头运算厚度：
推敲腐化裕度C2=1mm，则封头设计厚度δb=15.35+1=16.35mm，现封头成型后最小厚度（包含钢板厚度负误差在内）为：
18-1.8=16.2mm<封头设计厚度16.35mm，即不知足设计强度要求。
2.2.例2
某低温反响容器（t=25℃）的球形封头材质为15MnNiDR，图样厚度20mm，设计压力P=7.65MPa，设计内径Di=1500mm，腐化裕度C2=1mm。
制造厂选用22mm钢板压抑球形封头，该制造厂压抑封头时最大年夜成型减薄量（包含钢板厚度负误差在内）为δx12%=22x12%=2.64mm。
（1）选用22mm厚度钢板压抑球形封头，知足GB150-98要求。
22mm厚度的15MnNiDR钢板厚度负误差为0.8mm，封头成型后最小厚度（包含钢
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