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1、刀澡祁疾混穿迅逃矾得握寄僳胡峙犬侵疹歹肆肺椒惯炽痒匪泌阶杂产泼个aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681压力容器设计第五章 高压容器设计潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院抛孜攻诛吩剁旁耍测北例稀翔鸡伶闲劝克玻搀低燕孔涸钧钠巍旁淆吞亡浪aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681刀澡祁疾混穿迅逃矾得握寄僳胡峙犬侵疹歹肆肺椒惯炽痒匪泌阶杂产泼个aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_3
2、62854-高压容器设计-mg2326681第五章 高压容器设计第一节 概述第二节 高压容器筒体的结构与强度设计第三节 高压容器的密封结构与设计计算第四节 高压容器的主要零部件设计氟暮减良码坊龚矗旁触腐墅该灾绣项喝奔俄岿敏走璃斤昆愧拱踏颊柄嘴络aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681第一节 概述一、高压容器的应用一、高压容器的应用二、高压容器的结构特点二、高压容器的结构特点三、高压容器的材料三、高压容器的材料表溢蛤钨孔麻犬搔窿嚏杀杯堆续伐片嚏漂剔滦夏芹滤祥疫哉丁筐乡轻岔览aar_0901_362854-高压
3、容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813 3第一节 概述工程上： 10 MPa P设 100 MPa 高压容器 100 MPa以上 超高压容器 一般属于三类容器本章专门介绍其特殊的结构和设计方法一、高压容器的应用芜得抖芝劝冰惮瘸瞄掏鼓挖娠狮毁刀才枣刘楷资呜重肋坑蛀给概匝汤企微aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814 4一、高压容器的应用军事工业：军事工业：炮筒、核动力装置化学和石油化工：化学和石油化工：合成氨、合成甲醇、合成尿素、油类加氢等合成反应的高
4、压反器、高压缓冲与贮存容器。电力工业：电力工业：核反应堆，水压机的蓄力器发展现状：发展现状：直径4.5米，壁厚280毫米，重约1000吨, 压力2000MPa第一节 概述奥柴俏介懦止瞧输庭惭耽这句钧抽蔓指全亏纺辑包爆号瞅铡亡服烂民茨碎aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266815 5二、高压容器的结构特点高压容器设计与制造技术发展的核心问题： 既要随着生产的发展能制造出大壁厚的容器 又要设法尽量减小壁厚以方便制造。高压容器特点： 1 结构细长(长径比可达28) 2 采用平盖或球形封头(平盖仅在1m直径以下采用)
5、 3 密封结构特殊多样(多种自紧式密封) 4 高压筒身限制开孔第一节 概述汀剂险筋厌发作史漫哟兴弗糙挞晾葫练梗婿且努鼎瘫笆烁楷梦旨瞎话揖垦aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266816 6三、高压容器的材料三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求：1) 强度与韧性 为了提高材料强度以减少壁厚，一般采用 低合金钢，如16MnR、15MnVR和18MnMoNBR。 同时为了保证韧性，加入少量（2%）Ni和Cr， 并控制P和S含量0.004%第一节 概述粮歧洼勒柯殊化锦裙疾债蔓基拐缮硕洼商雀苔佯铜懈败阅曝壮羌馅玛礼喳a
6、ar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266817 7三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求：筒体与封头的特殊要求：2) 制造工艺性能l具有良好的焊接性能包括可焊性、吸气性、抗热裂与冷裂倾向、抗晶粒粗大倾向等、l具有良好的可锻性第一节 概述耸州膨宦坪京谰丹召筛药褂擦漱哮甥澡旅幻触吵变盐油氯鸯高池溉遣附欺aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266818 8三、高压容器的材料筒体与封头的特殊要求： 3) 其他要求l耐腐蚀性l原材料检验要求较
7、高l耐高温性能：高温下有较高强度，抗珠光体球化与石墨化能力较强第一节 概述扰遁谊妥秘多惨俗鲁拍仇透蓑扼削殃汕乘挤揉斯架们培汀獭尾砰肾帧闰献aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266819 9第二节 高压容器筒体的结构与强度设计一、高压筒体的结构型式及设计选型一、高压筒体的结构型式及设计选型二、厚壁圆筒的弹性应力分析二、厚壁圆筒的弹性应力分析三、高压筒体的失效及强度计算三、高压筒体的失效及强度计算湍陛炼憾邱添奴喂较店佛八铱衅嘿察洛荧觉剐拖丽娩褂躲谁廷旷矩潍礼贮aar_0901_362854-高压容器设计-mg232
8、6681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811010一、高压筒体的结构型式及设计选型（一）整体锻造式：直径300800mm，长度12m 优点：性能优良，缺点：加工费用高（二）单层式:单层卷焊、单层瓦片和无缝钢管式。 优点：加工简单，缺点：材料设备受限制（三）多层式：层板包扎式、热套式和绕板式（四）绕带式：中国独创（浙大）第二节 高压容器筒体的结构与强度设计絮巾篙由管扁阔之澈拐狰菜峻伍喘臭潘醋救佳懈营纵酶绍爱绕斌氧露蝇极aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811111一、高压筒体的
9、结构型式及设计选型（一）整体锻造式 最早采用的筒体型式,筒体和法兰可整段而出或用螺纹连接，锻造容器的质量较好,特别是和与焊接性能较差的高强钢所制作的超高压容器,受锻造条件限制,一般直径为300-800mm,长度不超过12米。第二节 高压容器筒体的结构与强度设计漂饵芭芜皱梧秉绵男迪带划慷挝蜘舍臻祁判狗伊肤擅疡狸棠钻鬃尧脐杉舔aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811212一、高压筒体的结构型式及设计选型（二）单层式单层厚壁高压容器有种形式：单层卷焊式：直径工序少，周期短效率高单层瓦片式：生产效率比单层卷焊差，
10、费工费时无缝钢管式：效率高，周期短以上三种形式被三方面因素制约：1）厚壁材料来源；2）大型机械条件；3）纵向和环向深厚焊逢中缺陷检测；第二节 高压容器筒体的结构与强度设计肠突擂怠乎砷推茫丽膊扛太硒盅仗戎煽献稍凌摄揣返彝脑句寡灭拒奈誊察aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811313（三）多层式1）层板包扎式特点：1.只需薄板，原材料供应方便(4-8mm) 2.只需卷板机和包扎机； 3.改善筒体应力分布(内层压应力) 4.比单层安全 5.内筒可采用与筒体不同的结构缺点：1.生产效率低 2.层板材料利用率低 3
11、.层板间间隙较难控制 4.导热性差一、高压筒体的结构型式及设计选型第二节 高压容器筒体的结构与强度设计户瓷撒莉陆培递赵餐啄初江漾哈柄病煽汐呈屹敌棍阻蹄塌赖蛇膛威寝饲岩aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811414一、高压筒体的结构型式及设计选型（三）多层式 2)热套式不同直径过盈配合的圆筒。 特点：1.生产效率高，中厚板，层数少 2.材料来源广泛利用率高 3.焊缝质量容易保证 3)绕板式薄板均匀地缠绕在内筒上。 特点：1.效率高，不需一片一片地下料； 2.材料利用率高，基本没有边角余料； 3.机械化程度高
12、，绕板机上一次完成。 缺点：探伤困难，焊接残余应力大，坡口量大。第二节 高压容器筒体的结构与强度设计褂表翼萝扰贺扇叮寡花棚军绕开业枣虽适熙音碾雀垃途颜腊寸着锭诽亮吓aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811515一、高压筒体的结构型式及设计选型四）绕带式 对原材料要求一般材料利用率相当高缠绕机简单制造方便成本低第二节 高压容器筒体的结构与强度设计乱曾豌毫嗜擎脯葡失杭需渗凸烩似炉岸萧疙骗户冕陡伐拟忻澄倾狱肝林晒aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压
13、容器设计-mg23266811616一、高压筒体的结构型式及设计选型（五）设计选型原则l各种结构型式的高压容器主要是围绕如何用经济的方法获得大厚度这一问题。l设计选型时必须综合原材料来源，配套的焊条焊丝、制造厂所具备的设备条件和工夹具条件，以及对特殊材料的焊接能力、热处理要求及工厂装备条件等。l作充分调查论证后才能做到选型正确，确有把握。第二节 高压容器筒体的结构与强度设计秩妄竭火矛足葫瓮捕贰迁惨失椎权啼婪顽拇恬利饮蔑满稿莱枯鼠敬交圣谷aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811717第二节 高压容器筒体的结
14、构与强度设计一、高压筒体的结构型式及设计选型一、高压筒体的结构型式及设计选型二、厚壁圆筒的弹性应力分析二、厚壁圆筒的弹性应力分析三、高压筒体的失效及强度计算三、高压筒体的失效及强度计算亲握赣春鳖蚂耐位七轴施剪含抒拓羔软粳抬傀耸午站拜刊耻厂游候华忧攀aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811818二、厚壁圆筒的弹性应力分析厚壁容器承受压力载荷时产生的应力具有如下特点：l薄壁容器中的应力只考虑经向和周向两向应力，忽略径向应力。但厚壁容器中压力很高，径向应力则难以忽略，应考虑三向应力分析。l在薄壁容器中将二向应力
15、视为沿壁厚均匀分布薄膜应力，厚壁容器沿壁厚出现应力梯度，薄膜假设不成立。l内外壁间的温差随壁厚的增大而增加，由此产生的温差应力相应增大，厚壁容器中的温差应力不应忽视。第二节 高压容器筒体的结构与强度设计阑迹浮振趴禽斧鳖趣绑市奸起烤胰仿退糯纳偷险失玻矢缎售甭西衷旅溶转aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266811919二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计奥绊憋忆恫凭尔暖皑堕奸签獭渍嗡蛰炼帅庇县枫姚扰伊濒睁酸练哮常鸦浙aar_0901_362854-高
16、压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812020二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (1)(1)几何方程几何方程 图中所示单元体两条圆弧边的径向位移分别为w和w+dw，可导出其应变表达式为： 径向应变周向应变对第二式求导并变换得：第二节 高压容器筒体的结构与强度设计棍御核次恢琴砸美缔企膜真鲜猾凌王伟锈螟沧纤痊仇焦凌硬抬烦织额二币aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812121二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中
17、的弹性应力 物理方程 按广义虎克定律可表示为： 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计锈焰岁训驱揣理声搐枢艺封舟汤细狸廓寂百七脏孺脂席拇态矫使漠唯残量aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812222二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 物理方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计瓶示墓招隆纬质婉阎阎偶楼隶荫盐乔够份绿煞捍士撬绩丽瓜鼠虾役犹卡数aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812323二、厚壁
18、圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计懒粥憨滥载豢森笼完流躬吐闽物潜殉胚愿密锌尿迁仆涉肤腾设途融仿街乡aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812424二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计瞳宵赋毛汁琅霓希唬殊露脐再审绿佐愁教宿琵口市韭销询步冤谎拧糙袍氏aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2
19、3266812525二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计堤尖季杰眠火痞林锈奔棱饼棚脏趋灵瞻觉暴裳猩懈鲜瘴俏橡敲呈量段窟弊aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812626二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计挂郧擞匿惨命雨珐邮传地纷缠落债疮康肮乓膝支膝蝇呸郸曲气螺娇借察削aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362
20、854-高压容器设计-mg23266812727二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计览青硒坡搔郸协塌宽求瓢翘文缘罚装或稍朋哟姆夹掀汛赡扛个痉同耘袄囤aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812828二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 (2)平衡方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计滁嚣卯佬漳揪舀拭配穷射帜们腥中副斥令弱涛煮金钮哭掠鸭屠桌捌哩烬派aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266
21、81aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266812929二、厚壁圆筒的弹性应力分析（一）受内压单层厚壁圆筒中的弹性应力 分布规律第二节 高压容器筒体的结构与强度设计冻拱署洼转诣揩阉悲秩述梨抬械螺迭锦事写字铣惠玫瞩掐辈矮喂涡伦币仿aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813030二、厚壁圆筒的弹性应力分析（二）单层厚壁圆筒的位移表达式 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计煮老镣深睹赏汝盒傣赏鳃侄登蔷稳乒谤寿咸陋敬鞭眉升胡颅愉微圆兢涌叉aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326
22、681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813131二、厚壁圆筒的弹性应力分析（二）单层厚壁圆筒的位移表达式 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计厦箩摧梯略磁跃惋钨察帐考愤粟慈福导椰邀屹诡死让弛烈杭汉下装乃蜘牛aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813232二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力方程 对无保温层的高压容器，若内部有高温介质，内外壁面必然形成温差，内外壁材料的热膨胀变形存在相互约束，变形不是自由的，导致温
23、差应力。l内壁温度高于外壁时(称为内加热)，内层材料的自由热膨胀变形大于外层，但内层变形受到外层材料的限制，因此内层材料出现了压缩温差应力，而外层材料则出现拉伸温差应力。l当外加热时，内外层温差应力的方向则相反。可以想象，当壁厚愈厚时，沿壁厚的传热阻力加大，内外壁的温差也相应增大，温差应力便随之加大。第二节 高压容器筒体的结构与强度设计僵观论绊退片违隧屁蹲恩误南缔氯莎惠孜刺额乃祈锑萨冕芋整胰侥蝶寐揪aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813333二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1
24、)温差应力方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计衅勋北双绽层均额哟惰盆咕献风讲桨掣熬严涌族仲园才附郴坟违兑酵柞捂aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813434二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计尊全震啄拣伍雄磊碾扭揣淄名到度溅暗取迄撩坚至玄乖翠詹厘慎垣牲提辊aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813535二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚
25、壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计你呜捌沧景蜕窜宋唾肥庐珊氢呈纪受力勋管佩拭压俺屑怜邯渺撩残熬价惑aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813636二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计锚驻现供菜溪寄浩与爱刚递商卞傻坤锄析歌民辕饱翱测冠烈拳束至揽叛吗aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813737二、厚壁圆筒的
26、弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力方程第二节 高压容器筒体的结构与强度设计辨傲嚷番化功末冉懒芒萧龙伙镇景脚瞬缀间臭两顾于荔酞詹笔帛姬搽揽维aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266813838二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力分布规律第二节 高压容器筒体的结构与强度设计佯纠忱搬嘿窍数册捆蹈巩竟叼椎始锚弄去龚吓掣陨阎镁懊玖费俞锚父鹃褒aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326
27、6813939二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 (1)温差应力分布规律第二节 高压容器筒体的结构与强度设计次终尽亮鸿二给勒竭讣原铡给飘以翱郭济萨闸眨橙觉抡溯遭棋昌弃绞良洛aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814040二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 2 温差应力的工程近似计算(1) 计算公式的简化第二节 高压容器筒体的结构与强度设计皖位去智檀觉残煽隆露煽闲涌修切栖屏嗽当辙讼桌景咋迹稚逊橙焙兰菇写aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681
28、aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814141二、厚壁圆筒的弹性应力分析（三）单层厚壁圆筒中的温差应力 2 温差应力的工程近似计算第二节 高压容器筒体的结构与强度设计t 为圆筒实际壁厚，mm慑姐些芳察暖缴点跨秸女暇汉鸟屋琅赎誊械沟燕兢锁弛粹游止饰眨略抢纳aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814242二、厚壁圆筒的弹性应力分析（四）内压与温差同时作用的厚壁圆筒中的应力 2 温差应力的工程近似计算第二节 高压容器筒体的结构与强度设计堪谜萄硬默万翔煽肤艇枉狼炊穗吾上而梢裂再袖纂澎瘫垃俱
29、撬送通镣些李aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814343二、厚壁圆筒的弹性应力分析（四）内压与温差同时作用的厚壁圆筒中的应力 2 温差应力的工程近似计算第二节 高压容器筒体的结构与强度设计枚恬椽余赚海肇泳乓枯进鱼贡夏采箱集郊仇步贯烫愤暖翻占碎弥健腮夹钦aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814444第二节 高压容器筒体的结构与强度设计一、结构型式及设计选型一、结构型式及设计选型二、厚壁圆筒的弹性应力分析二、厚壁圆筒的
30、弹性应力分析三、高压筒体的失效及强度计算三、高压筒体的失效及强度计算汝枫摧菩畸椎秸助础街淖窃泽茵渭椿涌弹唇沛秦江侈朵岳罪滁榨奋隙襄威aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814545三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 高压容器的失效类型：l强度不足引起的塑性变形甚至韧性破坏；l材料脆性或严重缺陷引起的脆性破坏；l环境因素引起的腐蚀失效；l高温下的蠕变失效以及交变载荷下的疲劳失效等。 高压容器常规设计计算，主要考虑要使高压容器具有足够的防止发生过度的塑性变形及爆破等强度失效的能力，
31、即要具有足够的强度。 防止高压筒体的强度失效应考虑厚壁筒应力分布的两个重要特点：n沿壁厚的应力分布不均匀，弹性状态下内壁的应力状态是最恶劣的；n处于三向应力状态，其径向应力不应忽略。 对筒体强度的设计计算时必然会碰到：采用什么强度失效的设计准则和采用什么强度理论来处理三向应力。 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计居碗棺羔漏哭干淖绍幅梦耙书知躬足嘲催真在怨匈匡觉盲监歼豺某低全旅aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814646三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 1. 弹性失效设计
32、准则 为防止筒体内壁发生屈服，以内壁相当应力达到屈服状态时为发生弹性失效。这就应将内壁的应力状态限制在弹性范围以内，此为弹性失效设计准则。这是目前世界各国使用得最多的设计准则，中国高压容器设计也习惯采用此准则。 设计计算时如何表达内壁三向应力的相当应力(应力强度)这需要采用各种强度理论。将相当应力限制在设计许用应力之内，以此作为强度条件即可防止筒体发生弹性失效，并有足够的安全裕度。 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计摧皮拣肾椭暗嗜殿困炔芯廊掣舵热组纤面嚎寝颗砧署珐步舱暮齐府乍琐痪aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg
33、23266814747三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 1. 弹性失效设计准则第二节 高压容器筒体的结构与强度设计浅赖涨屁铭锨具胃拨司旧灰逾默啃治耻匪笼遁妄仓茂勒锯佰过之怎级由听aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814848三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 1. 弹性失效设计准则第二节 高压容器筒体的结构与强度设计准肩每效预颇惧叉机吾美韩胜乓束途花前燕播御筒雷伪炎争刷幂泊彩霞利aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681a
34、ar_0901_362854-高压容器设计-mg23266814949三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 2. 塑性失效设计准则第二节 高压容器筒体的结构与强度设计桓臣掉再逾性颧霜好栓阻晒区窜溶鹤盆影梦丙肆颤跟饼狞肚壤滋蕊痰魏追aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266815050三、高压筒体的失效及强度计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 3. 爆破失效设计准则 非理想塑性材料在筒体整体屈服后仍有继续承载的能力。因为随着压力的增加筒体的屈服变形增大，材料不断发生屈服强化。当筒体
35、出现塑性大变形时，筒体因材料强化而使承载能力继续上升的因素与因塑性大变形造成壁厚减薄而使承载能力下降的因素相抵消，此时筒体便无法增加承载能力，筒体即将爆破，此时的压力即为筒体的最大承载压力，称为爆破压力。 以容器爆破作为失效状态，以爆破压力作为设计的基准，再考虑安全系数便可确定能安全使用的压力或确定筒体的设计壁厚，称为爆破失效设计准则。 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计炼榜芬入戒寇瓦草迎窜埋殖掀泡享非卷劈詹旋九初樟晰夕驾堵现侯查作把aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266815151三、高压筒体的失效及强度
36、计算（一）高压筒体强度失效及强度设计准则 3. 爆破失效设计准则第二节 高压容器筒体的结构与强度设计琵圾川蹄辑户惜荷寿忆挠湖包酞搐芭空菌差砚举迹充铣戚茨郴褒突援举然aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg23266815252三、高压筒体的失效及强度计算（二）单层高压圆筒的强度计算 第二节 高压容器筒体的结构与强度设计压力在35MPa以下，壁厚比K15是很困难的，强度愈高对5的要求愈不能过高。l从使用安全角度仍应对5提出要求，但目前尚无统一的最低要求，l一般国内外锻造的单层超高压容器要求 ；5为10一15。l事实上b在2
37、000MPa左右的钢能保证的5 还不到10。 搓纽遥版扮勺澡烷肢志亡逊蛊编陵趾踌租手募穿笆冯曰孜昭俘境战刑卓欢aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681114114第五节 超高压容器三、超高压容器的材料(三) 韧性要求l钢材的韧性是保证超高压容器安全性的极重要的性能，绝不低于对强度与塑性的要求。l尤其是超高强度钢对微缺陷非常敏感，特别是应力集中区再存在微缺陷(如裂纹，或由夹杂物在交变应力下引发的微裂纹)特别容易导致低应力脆断。l超高压容器用钢往往从两个方面提出韧性要求，一是冲击韧性，另一是断裂韧性。l冲击韧性
38、应采用V形缺口夏比冲击试验来获得，用冲击吸收功值AKV来衡量材料的冲击韧性。 l断裂韧性在ASME3中是作为附加要求提出的。在设计时就对钢材提出这一要求，意在考虑万一有宏观裂纹性缺陷存在而又要保证结构的完整性，即不发生低应力脆断，则必须保证材料有足够的断裂韧性。夏锚牺雌沁忿郧彩苗所咽博岭新庭魂详熟豁凝坑杂箱家古锥陕苛记庶疯试aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681115115第五节 超高压容器三、超高压容器的材料(四) 对钢的化学成分及冶炼的要求l超高压容器用钢冶炼时除按规定的强化与韧化合金元素成分要求进行
39、严格控制以外，最重要的应是对钢中有害杂质元素(特别是磷硫)、有害微量元素(砷、锡、锑、铅、铋等)和含气(氧、氢、氮)量的控制。l这对于提高钢的韧性、横向性能以及防止疲劳破坏的性能有显著影响。l磷与硫的存在会在钢中形成多种夹杂物，这些微缺陷愈多愈大，钢的冲击韧性和断裂韧性值将愈低，而且钢的冷脆转变温度会提高，横向性能也比纵向性能更低。l在交变载荷作用下夹杂物将是钢材内部引发疲劳裂纹的重要发源地，夹杂物愈小愈少，则诱发疲劳裂纹的机会愈少，疲劳寿命愈长。 厩耀喂颠广沤庞讳没疵播凳谰敏队雄用杜也宵箍谤楔虚殆闽苫镁磺淌喂你aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_
40、362854-高压容器设计-mg2326681116116第五节 超高压容器三、超高压容器的材料(五) 超高压容器钢的热处理l特高或超高强度钢应充分体现强度高的优势，同时又要顾及钢的塑性与韧性，尤其是韧性。l都要进行调质热处理，以得到优良的综合性能。调质时首先进行淬火，可以得到足够的马氏体，强度显著升高，但塑性与韧性差，并存在很大内应力，必须再进行回火处理。l不同的回火温度可以得到不同的效果。200多度()的低温回火仍可保持较高的强度，塑性与韧性的变化也不大。500600C的高温回火虽可提高塑性与韧性，但强度损失过于明显。中温回火介于其中。因此回火温度的确定十分关键。l中低合金含量的超高强度钢
41、一般多采用低温回火，可以得到较高的强度，而韧性与塑性也可以得到较为满意的保证。 憎蜡决医漠垫背衫缅未滨字玉此美庚薪濒兽砍巢老舵酣夏榨媒省疹貉星邪aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681117117第五节 超高压容器三、超高压容器的材料(五) 超高压容器钢的热处理 对于中低合金的超高强度钢，近年来也有采用一些新的热处理工艺以发挥强度优势和提高韧性与塑性。例如：l控制热处理的气氛和真空热处理；l形变热处理，即淬火后使钢材发生低温塑性变形再强化，然后再回火，抗拉强度可提高3一10，而韧性与塑性提高更多；l超高温淬
42、火，例如AISl4340钢的淬火温度从870C提高到1200C，得到板条状的低碳马氏体，再作200oC的低温回火，断裂韧性值可提高1倍，屈服强度也明显提高。l超细晶粒淬火，通过多次加热冷却循环相变快速淬火，发生多次铁素体一奥氏体+铁素体相变循环，形核率大大增加，最后得到极细微的晶粒组织，使强度与韧性都大大提高。 债枣剁孙街瘩梦廉牵湿刊醚桑疹矿酷痉啤杏眨酞眺缝奶楷贞湾侮是抄旭了aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681118118第五节 超高压容器三、超高压容器的材料(五) 超高压容器钢的热处理 调质中淬火的尺
43、寸效应必须充分注意。材料的淬透性总是有限度的，过厚的筒体锻体，其壁厚中心的性能必将明显低于壁面性能，材料的潜力得不到充分发挥。与其如此，倒不如做成多层式组合筒体，每一层筒体都可经受充分的淬透，材料得到充分的发挥。渡酶陨讥齿炕磷金奈梁折州麻厩领葛使顽己披萧栓较建掣瓤辣恼灭袭馋墙aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681119119第五章 高压及超高压容器设计完谢谢大家！猎杀炎姆滞楼镇键梁匠孵镣筒煌门郁荒书野剐湍菌烫融澎屉瞧从疮赁护沃aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681aar_0901_362854-高压容器设计-mg2326681120120
