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1、1、已知 DN2000 的内压薄壁圆筒，壁厚 n=22mm，壁厚附加量为 C=2mm，承受的最大气体压力P=2MPa，焊接接头系数 =0.85，试求筒体的最大应力。解：已知 Di=2000mm， n=22mm，C=2mm，P=2MPa ，=0.85， e=22-2=20mm。 则所以筒体的最大应力为 118.82Mpa。提示：此题亦可以根据最大许可承压计算公式得出，此时P w=2MPa2. 某化工厂反应釜，内径为 1600mm。工作温度为 5105 ，工作压力为 1.6MPa，釜体材料用0Crl8Ni9。采用双面对接焊缝，局部无损探伤，凸形封头上装有安全阀，试计算釜体壁厚。 解：已知 Di=1
2、600mm。查附表 6，0Crl8Ni9 在 105时的，其许用应力 105=137MPa。查表 10-9，采用双面对接焊缝，局部无损探伤，故取 =0.85。介质对不锈钢腐蚀极微，取 C2=0。因装安全阀，取设计压力 P=1.11.6=1.76MPa。根据式（10-12）估计 n=8-25mm 。查表 10-10，取 C1=0.8mm。则 n=d+C 1=12.18+0.8=12.98mm，圆整后取 n=13mm3. 材料为 20 的无缝钢管，规格为 573.5，求在室温和 400时，各能耐多大的压力，按不考虑壁厚附加量和 C=1.5mm 两种情况计算。 解：已知 D0=57mm，n=3.5m
3、m ，则 Di=D0-2n=57-23.5=50mm。查附表 7，20 钢管在室温时 =130MPa,在 400时的400=86MPa。无缝钢管 =1（1） 不考虑壁厚附加量室温时 aMPPeiw 175.390.50132 400时 Deiw 2.6.840（2） 考虑壁厚附加量室温时MPaDPeiwt 82.108.22PaPei 82.1085.2 mCpDctid 18.2076.185032.2 aMPDPeiw 10520132 400时 eiw 6.3486404. 今欲设计一台反应器，直径为 3000mm，采用双面对接焊缝，100 探伤。工作压力为 18MPa ，工作温度 45
4、0，试用 20R 和 16MnR 两种材料分别设计反应器的厚度，并作分析比较。 解：已知 Di=3000mm， t=450 ， Pc=1.11.8=1.98MPa，=1，C 2=2mm（腐蚀很小，取 1，腐蚀较严重，取 2mm，一般单面腐蚀）（1）采用 20R 450 =61MPa，代入公式得（5 分）钢板负偏差取 C1=1.2mm，圆整后 n=50mm（2）采用 16MnR 450 =66MPa，代入公式得钢板负偏差取 C1=1.2mm，圆整后 n=46mm比较两种材料设计反应器厚度可知，16MnR 比 20R 节省材料。 5. 乙烯贮罐，内径 1600mm，壁厚 16mm，设计压力为 25
5、MPa，工作温度-35，材料为 16MnR 。采用双面对接焊，局部无损探伤，壁厚附加量 C1.5mm，试校核强度。 解：已知内径 Di=1600mm，n=16mm。e=n-C=16-1.5=14.5mm。 P=2.5MPa。16MnR 在 20时的许用应力 20 =170MPa。取 =0.85。则设计温度下筒体的计算应力为：MPaDPect 2.1395.4065.12)60(.2)( i 20=0.85170=144.5MPa因 t 20所以，容器的强度是足够的。6. 设计容器筒体和封头壁厚。已知内径 1200mm，设计压力 1.8MPa，设计温度 40，材质为 20R，介质无大腐蚀性。双面
6、对接焊缝，100探伤。讨论所选封头的形式。 解：已知 Di=1200mm，P=1.8MPa，20R 在 40时的许用应力 40=133MPa。C 2=1mm。=1.0（1） 设计筒体壁厚 mPDctid 93.4628.16230.2Pctid 47.328.1630.22mCpctid 18.9.13208.2取 C1=0.8mm。则 n=d+C1=9.18+0.8=9.98mm，圆整取 n=10mm（2）设计封头壁厚选择椭圆形封头，材料与操作条件均与筒体相同。取 C1=0.8mm（估计壁厚 10mm） ，圆整后取 n=10mm，与筒体同。-设计容器筒体和封头壁厚。已知内径 1200mm，设
7、计压力 1.8MPa，设计温度 40，材质为 20R，介质无大腐蚀性，双面对接焊缝，100%探伤。讨论所选封头形式。 （15 分） （20R 在 40下=133MPa ）解：已知 Di=1200mm， t=40， Pc=1.8MPa， 40 =133MPa，=1，C 2=1mm。 （2 分）（1）设计容器筒体壁厚（4 分）钢板负偏差取 C1=0.8mm，圆整后 n=10mm（2）设计容器封头壁厚从工艺操作要求考虑，对封头形状无特殊要求。球冠形封头、平板封头都存在较大的边缘应力，且采用平板封头厚度较大，故不宜采用。理论上应对各种凸形封头进行计算、比较后，再确定封头型式。但由定性分析可知：半球形封
8、头受力最好，壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造较难，中、低压小设备不宜采用；碟形封头的深度可通过过渡半径 r 加以调节，适合于加工，但由于碟形封头母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头好，故可采用标准椭圆形封头。 （3 分）根据标准椭圆形封头壁厚公式：（4 分）把数据代入公式，得（2 分）考虑钢板厚度负偏差，取 C1=0.8mm，圆整后用 n=10mm -7. 某工厂脱水塔塔体内径为 Di700mm。壁厚为 n 12mm，工作温度为 180。压力为 2MPa。材质为 20R。塔体采用手工电弧焊，局部探伤，壁厚附加量为 C2mm，试校核塔
9、体工作与水压试验强度。 解：已知 Di700mm，n12mm，C=2mm 。e=nC10mm，P=2MPa，20R 在 180时的许用应力 180=126.6Mpa，=0.8 （塔体内径小，只能单面焊） ，设计温度下塔体的计算应力为： MPaPect 7120412)70(2)( imCpcticd 15.98.50132.5.02 mDctid 18.9.13208.22d5.02CpDcticmd 15.908.1532. 180=0.8126.6=101.3MPa因 t 180所以，塔体的强度是足够的。水压试验时的试验压力 aMPPT 63.2125.25.1180水压试验时的应力为 P
10、aDeT 4.93102)7(63.2)( i20R 的 s=245MPa，0.9s=0.90.8245=176.4MPa，因 T0.9s故水压试验强度足够。复习内插法： 6.12.09132 15028)31(250218)(50058 【参考题】某化工厂脱水塔塔体内径为 Di=700mm，壁厚为 n=12mm，工作温度为 t=180，工作压力为 Pw=2MPa，材料为 0Cr18Ni9，塔体采用手工电弧焊，局部探伤，试校核塔体水压试验强度。（0Cr18Ni9 在150以下 =137MPa，在 200下=130MPa，常温下 s=240MPa）解：已知 Di=700mm，设计温度 t=180
11、，设计压力 Pc=1.12=2.2MPa，壁厚 n=12mm，材料许用应力 180 =132.8MPa，焊接接头系数 =0.8，钢板负偏差 C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=0mm。根据水压试验应力公式 e=n-C 1-C2=12-0.8-0=11.2mm代入得MPa9.82.1708.T0.9s=0.90.8240=172.8MPa T0.9s水压试验时满足强度要求。eiTtT Dpp2 25.1PaT 8.137.8. 有一长期不用的反应釜，经实测内径为 1200mm，最小壁厚为 10mm，材质为 Q235-A，纵向焊缝为双面对接焊，是否曾作探伤不清楚，今欲利用该釜承受 1MPa 的内压力，
12、工作温度为 200，介质无腐蚀性，装设安全阀，试判断该釜能否在此条件下使用。 解：已知 Di=1200mm， n10mm，=0.85，P=1.11=1.1MPa， 200=105MPa，C 2=0，取C1=0.8mm， e= nC 1C 2=10-0.8=9.2mm。设计温度下反应釜的计算应力为： MPaDPect 3.72.92)10(.)( i 180=0.85105=89.3MPa因 t 200所以，该釜强度是足够的，能在此条件下使用的。9. 有一台聚乙烯聚合釜，外径 1580mm，高 7060mm，壁厚 11mm，材质为 0Crl8Ni9，试确定釜体的最大允许外压力（许用外压） 。(设
13、计温度为 200。) 解：已知外径 Do=1580mm，L=7060mm，壁厚 n=11mm，设计温度 t=200，设计温度下材料的弹性模量 Et=184000MPa， C1=0.8mm， C2=0mm，则釜体有效厚度 e=n- C 1- C2=110.80=10.2mm根据临界长度公式：因为 LLcr，所以此聚合釜为短圆筒根据短圆筒的临界压力公式许用外压：【参考题】设计一台缩聚釜，釜体内径为 1000mm，釜身高度为 700mm，用厚度为 5mm、7mm、9mm 的0Cr18Ni9 钢板制造。釜体夹套内径为 1200mm，用 Q235-A 钢板制造。该釜开始是常压操作，然后抽低真空，继之抽高
14、真空，最后通 0.5MPa 的氮气。釜内物料温度低于 275，夹套内载热体最大压力为0.3MPa。整个釜体与夹套均采用带垫板的单面手工对接焊缝，局部探伤，介质无腐蚀性，试确定釜体和夹套壁厚。 （20 分）（0Cr18Ni9 在 250下=122MPa，在 300下=114MPa；Q235-A 在 250下 =94MPa，在 300下=86MPa）解： 1）设计釜体厚度已知 Di=1000mm，L=700mm ，t=275，P o=0.3MPa，=0.8 ，材料为 0Cr18Ni9 钢板 n 分别为5mm、7mm、9mm，它们的钢板负偏差 C1 分别为 0.5mm、0.6mm、0.8mm，腐蚀裕量 C2=0mm。 则钢板有效厚度 e 分别为 4.5mm、6.4mm 和 8.2mm
