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1、第八章 内压容器 一、压力容器设计的内容 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） 称直径） t（设计温度下的许用应力） j （焊接接头系数）等 1、确定设计参数 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。 2、选择材料（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 3060%； 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。 （ 1）判定
2、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。 二、强度计算的内容 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。 计参数的确定 容器筒体和封头的直径都 已经标准化（ ，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8 当用 无缝钢管 作筒体时，以 外径 作
3、为它的 公称直径（表 8 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。 一、容器直径 计参数的确定 计参数的确定 二、工作压力和设计压力 使用安全阀时， 设计压力 不小于安全阀的 开启压力 取 最大工作压力的 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（ 是指容器顶部在工作过程中可能产生的最高压力（表压）。 安全阀 容器 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 计压力 。 防爆片 容
4、器 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 88 当容器内盛有液体物料时，若 液体 物料的 静压力 2000 封头直边高度 5 40 封头的直边高度 h0/mm j 2j 2标准椭圆形封头的 壁厚计算式 ： 标准椭圆形封头的 壁厚简化计算式 ： 标准椭圆形封头的计算厚度不得小于封头内径的 即 i n 压容器筒体和封头厚度的计算 查表 8t=100 时， t= 名义厚度圆整为 20=即圆筒的名义厚度 n=20）筒体 例 6： 已知： p=2t=100 ， 600蚀裕量料 头拚接焊缝 100%探伤，其他20%
5、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 j= j p2 21 压容器筒体和封头厚度的计算 6002 13）封头 查表 8 j= j p2 21 8=即标准椭圆形封头的名义厚度 n=18压容器筒体和封头厚度的计算 1 2 16 002 . 蝶形封头 结构： 又称 带折边球形封头 ，由半径为 面体 、半径为 弧（即折边） 和高度为 圆筒（即直边） 等三部分组成 Rc h0 h 边 直边 球体部分 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 。
6、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 。 Rc h0 h 面部分的薄膜应力： 2c：球面部分的中面半径 ：壁厚 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： )3(41 M： 碟形封头的形状系数 2MM 折面内半径 r：折边半径 2M 折 p 2 jj t p R2蝶形封头壁厚： p 2 j蝶形封头厚度计算公式 蝶形封头厚度简化计算公式 令 ： 2 jj2=，常取 压容器筒体和封头厚度的计算 碟形封头的厚度如果太薄，也会发生内压下的弹性失稳。 Me i M e i 压容器筒体和封头厚度的计算 4.
7、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 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 。 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。 pQ p j 2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： Q： 系数，查 1， 明边界应力影响越大。 压容器筒体和封头厚度的计算 形封头 轴对称锥壳 无折边锥壳 带折边锥壳：有过渡圆弧（折
8、边） 和直边 不带折边锥形封头 局部加强的不带 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 2 2压容器筒体和封头厚度的计算 带折边锥形封头 （直边） （折边） 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 应用 许多化工设备的底盖，便于卸料。 不同直径圆筒体的中间过渡段（变径段） 中低压 结构限制 无折边锥形封头：半锥角 30 带折边锥形封头：半锥角 60 折边半径 r：不小于 0%，且不小于该过渡段厚度的 3倍。 2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： 2 c c 不考虑封头与圆筒连接处的边界应力，则： j tr c o jj c o 2c o s2 当 于三类容器，焊缝需要100%探伤，故 j=1。 16t=170 用容器的强度校核 i j p= j=1， t=170义厚度圆整为 n=10整值 =用容器的强度校核
