第八章-内压容器PPT课件

《第八章-内压容器PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章-内压容器PPT课件（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第八章 内压容器一、绪 论Introduction of Pressure Vessel景晓辉南通大学u11、压力容器的应用及地位u基本概念Basic Conceptu压力容器 Pressure Vesseu承受一定压力，且与外界分开形成一个封闭系统的容 器，统称为压力容器。例： 所有过程装备的壳体、航天器与潜艇的壳体等; 水压机 的液压缸； 压缩机的储罐；发酵罐； 锅炉，核电站核容器； 液化石油气罐。u2 容器有压力容器与常压容器之分，两者的区分是人为规定购。一般来说压力容器的壁厚是根据强度计算确定的，而常压容器的壁厚应按刚度和制造要求来确定。受劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程(简称容

2、规)管理的压力容必须同时满足以下三个条件： 压力容器与常压容器u31最高工作压力大于等于0.1MPa(不合液体静压力)；， 2容器内径Di150mm，且容积V25L；3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。二、 压力容器的分类u41、压力容器的应用及地位(1)压力容器的应用化学工业反应釜，换热器，储罐石油工业精馏塔，换热器，储罐航天飞机，火箭，宇宙飞船机械水压机，储能器，压缩机，液压缸食品杀菌锅，发酵罐印染高压染缸造纸烘缸动力锅炉，核电站核容器民用液化石油气罐u5(2) 压力容器的地位贮运、传热设备传质、分离设备 反应、工艺管道1、压力容器的应用及地位u61、压力容器的应用

3、及地位a.过程设备u7a. 过程设备1、压力容器的应用及地位u8b. 过程机械一、压力容器的应用及地位u9分类方法：1、按压力大小分类： 低压容器：0.1p1.6MPa 中压容器：1.6p10.0MPa 高压容器：10p100MPa 超高压容器：p100MPa。二、 压力容器的分类u10分类方法：2、按作用原理分类: 反应容器：以化学反应为主，如氨合成塔、 HCL 反应器 换热容器：容器的作用主要是为了进行热交换， 如列管式换热器、板式换热器 分离容器：用于将物料分离的容器,如气提塔，旋 风分离器 贮运容器 容器的作用主要是贮放和搬运物料， 如液化气罐、球罐、槽车二、 压力容器的分类u11分类

4、方法：3、按安全管理分类压力容器安全监察规程： 1）一类容器，属于下列情况之一者： 非易燃或无毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 2）二类容器，属于下列情况之一者： 中压容器； 剧毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器； 内径小于1米的低压废热锅炉。二、 压力容器的分类u12分类方法： 3、按安全管理分类压力容器安全监察规程： 3）三类容器 高压、超高压容器； 剧毒介质且PwV0.2m3MPa的低压容器或剧 毒介质 的中压容器； 易燃或有毒介质且PwV0.5m3MPa的中压反 应容器，或PwV5m3MPa的中压贮运容器; 中压废热锅炉或内径大于1米

5、的低压废热锅炉。二、 压力容器的分类u13三、压力容器设计准则容器不出现涉及总体范围的较大变形，即在内压或其他拉伸等静力载荷在器壁中所引起的最大应力不超过材料的弹性极限。如考虑设计安全裕度，则限制在材料的许用应力以下。 d = 2= p Dc / 2 t 弹性设计准则1= p D / 4 t2 = p D / 2t12pD tu14三 、压力容器设计准则当容器总体范围进入整体塑性变形或局部区域沿整个壁厚进入塑性变形时，则认为容器己耗尽承载能力而失效。极限设计安定性准则 塑性设计准则 Mp=（bh/4）yMe=（bh2/6） yMpyyu15三 、压力容器设计准则设计准则在特定的设计条件下，有效

6、地利用材料的强度或刚度，使容器或其部件在设计寿命内安全运行。 强度设计准则l 弹性设计准则l 塑性设计准则l 脆断设计准则l 疲劳设计准则l 蠕变设计准则刚度设计准则l 弹性变形设计准则l 失稳设计准则 u162.压力容器设计压力容器设计 正确选材正确设计正确制造严格检验按照规范要求减少内应力减少不连续应力无损探伤保证焊缝质量材料的韧性u17一、绪 论本章只讨论壳体与封头。主要是强度计算，包括以下两个方面：1.设计压力容器 2.校核在用容器 1.设计压力容器设计一台压力容器包括以下内容，确定设计参数(p，t,D等等)，选择材料，确定容器的结构型式，计算筒体与封头壁厚；选取标准件，绘制设备图等。

7、本章只讨论壁厚的设计计算。u18一、绪 论2.校核在用容器我国对投入使用的压力容器实施定期检验制度(年检)，压力容器在其使用一定年限以后，筒体、封头、接管等均会因腐蚀而导致器壁厚减薄，所以在每次检验时均应根据实测的壁后厦进行强度校核，其目的是：(I)判定在下一个检验周期内、或在剩余寿命期间内，容器是否还能在原设计条件下安全使用；如不能在原设计条件下安全使用，降级（减压）使用时的最高允许工作压力。 (2)如要报废，也应提供依据。 u19一、容器直径筒体、封头的的内径如为卷制则均为公称直径，如直接用无缝钢管，则以外径为公称直径，系列化，标准化。见表8-1、2 二、工作压力与设计压力设计压力是指设定

8、的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件。工作压力 实际运行、操作时的压力，一般指过程中容器顶部可能出现的最高工作压力称为最大工作压力，用pw表示。容器的设计压力一般应高于其最大工作压力，但因具体条件不同，设计压力的确定也不一样，可按如下规定确定： 第一节 设计参数的确定 u20(1) 装有安全阀的容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力，安全阀的开启压力是根据容器最大工作压力pw调定的(表8-3)，据此容器的设计压力可取p=(1.05-1.1) pw。 第一节 设计参数的确定u21第一节 设计参数的确定（2）装有爆破片的容器，其设计压力不得低于爆破片的设计爆破压力上限。根据

9、所选用爆破片型式的不同，可取（）Pw为设计压力。（3）固定式液化气体压力容器的设计压力应不低于表8-4的规定（4）固定式液化石油气储罐的设计压力见教材和表8-5以上均为固定式压力容器，移动式按压力容器安全技术监察规程 u22第一节 设计参数的确定u三、设计温度 tu设计温度是指容器处于正常操作情况，在相应设计压力下，设定的受压元件的温度。 设计温度从概念上说不同于容器工作时器壁金属的温度。设计温度是在相应设计压力下设定的一个温度，其值不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最高温度。如果容器壁金属温度在0以下，则设定的设计温度不能高于器壁金属可能达到的最低温度。设计温度视不同情况按下法设定：u23

10、第一节 设计参数的确定(1)若容器内的介质是用蒸汽直接加热，或用电热元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热(到锅炉的分气包)，这时可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）从外边间接加热（或冷冻），取热载体最高工作温度或冷载体（低于0）的最低工作温度为设计温度。(3) 设计储存容器 当壳体的金属温度受大气环境所影响时，其最低温度可按地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值。u24第一节 设计参数的确定(4) 对间歇操作的设备，若容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。

11、不能把不属于同一时刻的最大工作压力与最高(或最低)工作温温作为设定设计温度与设计压力的依据u25(2)若容器内的介质是被热载体（或冷载体）从外边间接加热（或冷冻），取热载体最高工作温度或冷载体（低于0）的最低工作温度为设计温度。(3) 设计储存容器 当壳体的金属温度受大气环境所影响时，其最低温度可按地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值。 (4) 对间歇操作的设备，若容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。不能把不属于同一时刻的最大工作压力与最高(或最低)工作温温作为设定设计温度与设计压力的依据。第

12、一节 设计参数的确定u26四、计算压力pc 大多数情况下计算压力等于设计压力，但有时不同于设计压力，如夹套容器的内筒，要分别用计算压力和设计压力计算，再如压力试验是试验压力的确定。 五、许用应力t 容器及其他受压元件钢材的许用应力直接查表（8-6至8-9）六、焊接接头系数 （祥见第十四章 容器的焊接结构） 焊缝是容器上比较薄弱的环节。一般来说焊缝金属的强度和基体金属（钢板）的强度是相等的，但是由于焊缝热影响区有焊接残余应力存在，焊缝金属晶粒较粗大，以及焊建中可能存在气孔和末焊透等缺陷，从而影响焊缝的强度。第一节 设计参数的确定u27因而必须采用焊接接头系数，来弥补焊接时可能造成的强度消弱。 我

13、国钢制压力容器(GB150)规定，焊缝系数的取值主要考虚焊缝型式与对焊缝进行无损检验的长度两个因素。而焊缝的质量主要须依靠对焊接工艺评定和对焊缝的一系列检验规定来予以保证。焊接接头系数见表8-10焊接接头形式 对接、搭接；开坡口与不开坡口；单面焊与双面焊；环向焊缝与纵向焊缝。1. 对接接头 将两块钢扳成一块钢板的两个端面(如卷成圆筒以后)对在一起焊接称为对接接头，在对接接头上所形成的焊缝为对接焊缝。为便于焊接、保证焊透，在施焊前般需将钢板接头处加工成各种指定形状，称为焊缝坡口，下图是对接接头的各种坡口。 第一节 设计参数的确定u28第一节 设计参数的确定u29第二节 内压容器筒体与封头厚度的计

14、算 /强度设计一、关于弹性失效的设计准则允许设计压力容器时，确定容器壁内允许应力的限度有不同的理论依据和准则。对于中低压薄壁容器，目前通用的是弹性失效理论。依据这一理论，只要容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点 ，容器即告失效也就是“破坏”当然不完全指容器破裂，而是指容器失去正常的工作能力。这就是“准则”,准则要求容器的每一部分必须处于弹性变形范围内。保证器壁内的相当应力必须小于单向拉伸时测得的屈服点，即u30第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计为了确保容器安全可靠地工作，必须留有一定的安全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应力之间满足一定的关系即强度安全条件：

15、压力容器器壁和零部件中各点的受力大都为二向应力状态或三向应力状态，u31第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计对内压容器器壁，二向应力状态第一强度理论及其强度条件u32第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计第三强度理论及其强度条件由此可见，对薄壁容器，由于 第一、第三理论的相当应力及强度条件相同。第四强度理论：u33第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计二、强度计算公式若取第三强度理论 (a) 钢板在设计温度下的许用应力考虑焊接接头系数 ，便有 (b)所以 (c) 又 ，以pc代替 p,最后得： (8-1)u34第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计再考

16、虑腐蚀裕量C2,于是得到 圆筒的设计壁厚为： ，称为圆筒的设计壁厚。u35第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计我国国标规定，在确定壁厚时还得考虑钢板负偏差，及加上钢板负偏差C1，再根据钢板得标准规格向上圆整确定选用钢板得厚度，这个厚度称为名义厚度 ，最后在设计图样上标注的应为名义厚度 。 （8-3）钢板的负偏差见表8-11 有效厚度 它是名义厚度与壁厚附加量C之差， (8-4)u36第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计例题8-1 一台新制成的容器，图纸标注的技术特性及有关尺寸如下：筒体内径Di1m，壁厚12mm，设计压力p=2MPa，焊接接头系数 = 1，腐蚀裕量C22mm,材料为20R，设计温度100，材料的许用应力=133MPa，试计算该圆筒的计算厚度度、设计厚度、圆整值、有效厚度以及最大许可压力。解 取计算压力pc=p (1)计算厚度 根据(8-1)式 u37第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计(2)设计厚度 根据(8-2)式 (3) 圆整值 根据(8-3)式u38第二节 内压容器筒体与封头厚度的计算 /强度设计(4) 有效厚度 根据(8-4a