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1、内外压容器内外压容器受压元件设计受压元件设计一、压力容器的构成经典板壳结构经典板壳结构经典板壳结构经典板壳结构（一）（一）（一）（一）旋转薄壳旋转薄壳旋转薄壳旋转薄壳圆筒圆筒圆筒圆筒圆柱壳圆柱壳圆柱壳圆柱壳 球形封头球形封头球形封头球形封头 球壳球壳球壳球壳椭圆封头（椭球壳）椭圆封头（椭球壳）椭圆封头（椭球壳）椭圆封头（椭球壳）碟封（球冠与环壳）碟封（球冠与环壳）碟封（球冠与环壳）碟封（球冠与环壳）锥形封头（锥壳）锥形封头（锥壳）锥形封头（锥壳）锥形封头（锥壳）以薄膜应力承载以薄膜应力承载以薄膜应力承载以薄膜应力承载 在压力作用下，以薄膜应力为主，即以薄膜应力承载，因此整体上产生一次薄在压力作
2、用下，以薄膜应力为主，即以薄膜应力承载，因此整体上产生一次薄在压力作用下，以薄膜应力为主，即以薄膜应力承载，因此整体上产生一次薄在压力作用下，以薄膜应力为主，即以薄膜应力承载，因此整体上产生一次薄膜应力，其应力控制值是一倍的许用应力；但在相邻元件连接部位会因变形协膜应力，其应力控制值是一倍的许用应力；但在相邻元件连接部位会因变形协膜应力，其应力控制值是一倍的许用应力；但在相邻元件连接部位会因变形协膜应力，其应力控制值是一倍的许用应力；但在相邻元件连接部位会因变形协调产生局部薄膜应力和弯曲应力，称为二次应力，其控制值是调产生局部薄膜应力和弯曲应力，称为二次应力，其控制值是调产生局部薄膜应力和弯曲
3、应力，称为二次应力，其控制值是调产生局部薄膜应力和弯曲应力，称为二次应力，其控制值是3 3倍的许用应力。倍的许用应力。倍的许用应力。倍的许用应力。（二）平板（二）平板 圆平板（平盖）圆平板（平盖） 环形板（开孔平盖）环形板（开孔平盖） 环（法兰环）环（法兰环） 弹性基础圆平板（管板）弹性基础圆平板（管板）以弯曲应力承载以弯曲应力承载一、压力容器的构成 1 1、圆筒、圆筒、圆筒、圆筒(GB150(GB150、P26P26。式。式。式。式5 51)1)1 1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两倍。）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两倍。）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴
4、向应力的两倍。）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两倍。2 2）壁厚计算公式：）壁厚计算公式：）壁厚计算公式：）壁厚计算公式：计算应力值的中径公式另一种表现形式为：计算应力值的中径公式另一种表现形式为：计算应力值的中径公式另一种表现形式为：计算应力值的中径公式另一种表现形式为： =Pc(K+1)/2(K-1)=Pc(K+1)/2(K-1)符号说明见符号说明见符号说明见符号说明见GB 150GB 150。称中径公式：适用范围，称中径公式：适用范围，称中径公式：适用范围，称中径公式：适用范围，K1.5K1.5，等价于等价于等价于等价于pc0.4t pc0.4t 3 3）公式来由：内压圆筒
5、壁厚计算公式是从圆筒与内压的静力平公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的静力平公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的静力平公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的静力平衡条件得出的衡条件得出的衡条件得出的衡条件得出的。二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算 上述计算公式认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，它们对薄壁容上述计算公式认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，它们对薄壁容上述计算公式认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，它们对薄壁容上述计算公式认为应力是
6、沿圆筒壁厚均匀分布的，它们对薄壁容器是适合的。器是适合的。器是适合的。器是适合的。 但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并不是均匀分布的。薄壁但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并不是均匀分布的。薄壁但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并不是均匀分布的。薄壁但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以内径公式与实际应力存在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以内径公式与实际应力存在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以内径公式与实际应力存在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映了其分布。由弹性力学为基
7、础推导得出的拉美公式较好地反映了其分布。由弹性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映了其分布。由弹性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映了其分布。 厚壁和薄壁圆筒的概念：厚壁和薄壁圆筒的概念：厚壁和薄壁圆筒的概念：厚壁和薄壁圆筒的概念：按照承压回转壳体的无力矩理论是指壁按照承压回转壳体的无力矩理论是指壁按照承压回转壳体的无力矩理论是指壁按照承压回转壳体的无力矩理论是指壁厚和直径的比值；若壁厚超过直径的厚和直径的比值；若壁厚超过直径的厚和直径的比值；若壁厚超过直径的厚和直径的比值；若壁厚超过直径的1/101/101/101/10则被称为则被称为则被称为则被称为“厚壁筒厚壁筒厚壁筒厚壁筒”；反之
8、，则为反之，则为反之，则为反之，则为“薄壁筒薄壁筒薄壁筒薄壁筒”。与这个指标相当的是。与这个指标相当的是。与这个指标相当的是。与这个指标相当的是“径比径比径比径比”K K K K，K=DK=DK=DK=DO O O O/D/D/D/Di i i i, , , ,当当当当K K K K大于大于大于大于1.21.21.21.2时为时为时为时为“厚壁筒厚壁筒厚壁筒厚壁筒”，小于或者等于，小于或者等于，小于或者等于，小于或者等于1.21.21.21.2时为时为时为时为“薄薄薄薄壁筒壁筒壁筒壁筒”。二、压力容器受压元件计算拉美公式与薄膜公式比较拉美公式与薄膜公式比较拉美公式与薄膜公式比较拉美公式与薄膜公
9、式比较采用薄壁理论时，认为采用薄壁理论时，认为采用薄壁理论时，认为采用薄壁理论时，认为D DO ODDi i，即，即，即，即K K 1 1， maxmax= = minmin当当k=Dk=Do o/D/Di i=1.1=1.1时，内外壁应力相差为时，内外壁应力相差为10%10%当当k=1.3k=1.3时，内外壁应力相差为时，内外壁应力相差为35%35%二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算 由拉美公式知：由拉美公式知：由拉美公式知：由拉美公式知： =P=Pc c(K(K2 2+1)/(K+1)/(K2 2-1)-1) 厚厚厚厚壁壁壁壁筒筒筒筒中中中中存存存存在在在在的的的的三三三三个
10、个个个方方方方向向向向的的的的应应应应力力力力，其其其其中中中中只只只只有有有有轴轴轴轴向向向向应应应应力力力力是是是是沿沿沿沿厚厚厚厚度度度度均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布的的的的。环环环环向向向向应应应应力力力力和和和和径径径径向向向向应应应应力力力力均均均均是是是是非非非非均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布的的的的，且且且且内内内内壁壁壁壁处处处处为为为为最最最最大大大大值值值值。筒筒筒筒壁壁壁壁三三三三向向向向应应应应力力力力中中中中，周周周周向向向向应应应应力力力力最最最最大大大大，内内内内壁壁壁壁处处处处达达达达最最最最大大大大值值值值，外外外外壁壁壁壁处处处处为为为为最最最最小小
11、小小值值值值，内内内内外外外外壁壁壁壁处处处处的的的的应应应应力力力力差差差差值值值值随随随随K= K= K= K= D D D D0 0 0 0 / / / / D D D Di i i i增增增增大大大大而而而而增增增增大大大大。当当当当K=1.5K=1.5K=1.5K=1.5时时时时，由由由由薄薄薄薄壁壁壁壁公公公公式式式式按按按按均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布假假假假设设设设计计计计算算算算的的的的环环环环向向向向应应应应力力力力值值值值比比比比按按按按拉拉拉拉美美美美公公公公式式式式计计计计算算算算的的的的圆圆圆圆筒筒筒筒内内内内壁壁壁壁处处处处的最大环向应力要的最大环向应力要的最
12、大环向应力要的最大环向应力要偏低偏低偏低偏低23%23%23%23%，存在较大的计算误差。，存在较大的计算误差。，存在较大的计算误差。，存在较大的计算误差。二、压力容器受压元件计算 由于薄壁公式形式简单，计算方便、适于工程应用。由于薄壁公式形式简单，计算方便、适于工程应用。由于薄壁公式形式简单，计算方便、适于工程应用。由于薄壁公式形式简单，计算方便、适于工程应用。为了解决厚壁筒时薄壁公式引起的较大误差，由此采为了解决厚壁筒时薄壁公式引起的较大误差，由此采为了解决厚壁筒时薄壁公式引起的较大误差，由此采为了解决厚壁筒时薄壁公式引起的较大误差，由此采取增大计算内径，以适应增大应力计算值的要求。为取增
13、大计算内径，以适应增大应力计算值的要求。为取增大计算内径，以适应增大应力计算值的要求。为取增大计算内径，以适应增大应力计算值的要求。为此将圆筒计算内径改为中径，即以（此将圆筒计算内径改为中径，即以（此将圆筒计算内径改为中径，即以（此将圆筒计算内径改为中径，即以（Di+Di+Di+Di+）代替代替代替代替DiDiDiDi代入薄壁内径公式中：代入薄壁内径公式中：代入薄壁内径公式中：代入薄壁内径公式中：二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算4 4 4 4）公式计算应力的意义：）公式计算应力的意义：）公式计算应力的意义：）公式计算应力的意义：一次总体环向薄膜应力，控制值一次总体环向薄膜应力，
14、控制值一次总体环向薄膜应力，控制值一次总体环向薄膜应力，控制值 。 采用中径公式后采用中径公式后采用中径公式后采用中径公式后，计算的应力水平和拉美公式计算结果相比，其，计算的应力水平和拉美公式计算结果相比，其，计算的应力水平和拉美公式计算结果相比，其，计算的应力水平和拉美公式计算结果相比，其值只相差值只相差值只相差值只相差3.83.8。5 5 5 5）焊接接头系数：焊接接头系数：焊接接头系数：焊接接头系数：指纵缝接头系数。指纵缝接头系数。指纵缝接头系数。指纵缝接头系数。 焊接接头系数焊接接头系数焊接接头系数焊接接头系数：在不同的计算要根据筒体受力情况确定；如卧式：在不同的计算要根据筒体受力情况
15、确定；如卧式：在不同的计算要根据筒体受力情况确定；如卧式：在不同的计算要根据筒体受力情况确定；如卧式容器，塔等进行轴向应力校核时，应采用环向焊接接头系数。容器，塔等进行轴向应力校核时，应采用环向焊接接头系数。容器，塔等进行轴向应力校核时，应采用环向焊接接头系数。容器，塔等进行轴向应力校核时，应采用环向焊接接头系数。 二、压力容器受压元件计算2.2.2.2.球壳球壳球壳球壳 1 1 1 1）应力状况：两向应力作用，各向薄膜应力相等。）应力状况：两向应力作用，各向薄膜应力相等。）应力状况：两向应力作用，各向薄膜应力相等。）应力状况：两向应力作用，各向薄膜应力相等。2 2 2 2）厚度计算式）厚度计
16、算式）厚度计算式）厚度计算式(GB150P26(GB150P26(GB150P26(GB150P26、5-55-55-55-5式）。式）。式）。式）。称中径公式，适用范围称中径公式，适用范围称中径公式，适用范围称中径公式，适用范围p p p pc0.6c0.6c0.6c0.6 等价等价等价等价于于于于K K K K1.3531.3531.3531.3533 3 3 3）公式来由：同圆筒轴向应力作用情况。公式来由：同圆筒轴向应力作用情况。公式来由：同圆筒轴向应力作用情况。公式来由：同圆筒轴向应力作用情况。4 4 4 4）计算应力的意义：）计算应力的意义：）计算应力的意义：）计算应力的意义：一次总
17、体、薄膜应力（环向、经向）控制值：一次总体、薄膜应力（环向、经向）控制值：一次总体、薄膜应力（环向、经向）控制值：一次总体、薄膜应力（环向、经向）控制值：。二、压力容器受压元件计算2.2.球壳球壳 5 5 5 5）焊缝接头系数：）焊缝接头系数：）焊缝接头系数：）焊缝接头系数： 指所有拼缝接头系数（纵缝、环缝）。指所有拼缝接头系数（纵缝、环缝）。指所有拼缝接头系数（纵缝、环缝）。指所有拼缝接头系数（纵缝、环缝）。 注意包括球封与圆筒的连接环缝系数。注意包括球封与圆筒的连接环缝系数。注意包括球封与圆筒的连接环缝系数。注意包括球封与圆筒的连接环缝系数。6 6 6 6）与圆筒的连接结构：）与圆筒的连接
18、结构：）与圆筒的连接结构：）与圆筒的连接结构： 见见见见GB 150GB 150GB 150GB 150附录附录附录附录J J J J图图图图J1J1J1J1（d d d d）、（）、（）、（）、（e e e e）、（）、（）、（）、（f f f f）。）。）。）。 连接原则：不能削薄圆筒，局部加厚球壳。连接原则：不能削薄圆筒，局部加厚球壳。连接原则：不能削薄圆筒，局部加厚球壳。连接原则：不能削薄圆筒，局部加厚球壳。 二、压力容器受压元件计算3.3.椭圆封头椭圆封头A A A A、内压作用下内压作用下内压作用下内压作用下1 1 1 1）应力状况）应力状况）应力状况）应力状况a.a.a.a.薄膜
19、应力（两向应力作用，纬（环）向、经向）薄膜应力（两向应力作用，纬（环）向、经向）薄膜应力（两向应力作用，纬（环）向、经向）薄膜应力（两向应力作用，纬（环）向、经向）a a a a）标准椭圆封头薄膜应力分布：标准椭圆封头薄膜应力分布：标准椭圆封头薄膜应力分布：标准椭圆封头薄膜应力分布： 二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算经向应力：最大应力在顶点。经向应力：最大应力在顶点。经向应力：最大应力在顶点。经向应力：最大应力在顶点。环向应力：最大拉应力在顶点，最大压应力在底边。环向应力：最大拉应力在顶点，最大压应力在底边。环向应力：最大拉应力在顶点，最大压应力在底边。环向应力：最大拉应力在顶
20、点，最大压应力在底边。b) b) b) b) 变形特征：变形特征：变形特征：变形特征：趋圆趋圆趋圆趋圆。c) c) c) c) 计算对象意义：计算对象意义：计算对象意义：计算对象意义： 拉应力拉应力拉应力拉应力强度计算强度计算强度计算强度计算 压应力压应力压应力压应力稳定控制稳定控制稳定控制稳定控制b.b.b.b.弯曲应力（与圆筒连接）弯曲应力（与圆筒连接）弯曲应力（与圆筒连接）弯曲应力（与圆筒连接）a) a) a) a) 变形协调，形成边界力。变形协调，形成边界力。变形协调，形成边界力。变形协调，形成边界力。b) b) b) b) 产生二次应力。产生二次应力。产生二次应力。产生二次应力。二、
21、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算c c . . . .椭圆封头的应力：薄膜应力加弯曲应力。椭圆封头的应力：薄膜应力加弯曲应力。椭圆封头的应力：薄膜应力加弯曲应力。椭圆封头的应力：薄膜应力加弯曲应力。 最大应力的发生部位、方向、组成。最大应力的发生部位、方向、组成。最大应力的发生部位、方向、组成。最大应力的发生部位、方向、组成。 二、压力容器受压元件计算K=二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算3）焊缝接头系数。）焊缝接头系数。指拼缝，但不包括椭封与圆筒的连接环缝的接头系数。指拼缝，但不包括椭封与圆筒的连接环缝的接头系数。4）内压稳定：）内压稳定：a. a/b2.6限制条件
22、限制条件b.防止失稳，限制封头最小有效厚度：防止失稳，限制封头最小有效厚度：a/b2，即，即K1 min0.15%Dia/b 2，即即K1 min0.30% Di 二、压力容器受压元件计算B.外压作用下：外压作用下：1）封头稳定以薄膜应力为对象计算：）封头稳定以薄膜应力为对象计算：a.变形特征：变形特征：趋扁趋扁。b.计算对象计算对象 过渡区过渡区不存在稳定问题。不存在稳定问题。 封头中心部分封头中心部分“球面区球面区”存在稳定。存在稳定。c.计算意义，按外压球壳。计算意义，按外压球壳。 当量球壳：对标准椭圆封头；当量球壳：对标准椭圆封头； 当量球壳计算外半径：当量球壳计算外半径：Ro=0.9
23、Do。 Do封头外径。封头外径。二、压力容器受压元件计算2）对对接圆筒的影响。）对对接圆筒的影响。外压圆筒计算长度外压圆筒计算长度L的意义：的意义：L为为两两个个始始终终保保持持圆圆形形的的截截面面之之间间的的距距离离。椭椭圆圆封封头头曲曲面面深深度度的的1/3处处可可视视为为能能保保持持圆圆形形的的截截面面，为为此此由由两两个个椭椭圆圆封封头头与与圆圆筒筒相相连连接接的的容容器器，该该圆圆筒筒的的外外压压计计算算长长度度L=圆圆筒筒长长度度+两两个个椭椭圆圆封封头头的的直直边边段段长长度度+两两倍倍椭椭圆圆封封头头曲曲面深度的面深度的1/3。（见（见GB150GB150，2828页、教材页、
24、教材169169页）页）二、压力容器受压元件计算3）外压圆筒失稳特点）外压圆筒失稳特点a.周向失稳（外压作用）周向失稳（外压作用）圆形截面变成波形截面，波数圆形截面变成波形截面，波数n从从2个波至多个波。个波至多个波。长圆筒长圆筒 n=2 ，短圆筒短圆筒 n2 。b.轴向失稳（轴向力及弯矩作用）轴向失稳（轴向力及弯矩作用）塔在风弯、地震弯矩和重力载荷作用下的失稳。塔在风弯、地震弯矩和重力载荷作用下的失稳。轴线由直线变成波折线。轴线由直线变成波折线。 二、压力容器受压元件计算4.4.4.4.碟形封头碟形封头碟形封头碟形封头 受受受受力力力力、变变变变形形形形特特特特征征征征，应应应应力力力力分分
25、分分布布布布，稳稳稳稳定定定定，控控控控制制制制条条条条件件件件与与与与椭椭椭椭封封封封相似，只不过形状系数由相似，只不过形状系数由相似，只不过形状系数由相似，只不过形状系数由K K K K（椭封）改为椭封）改为椭封）改为椭封）改为M M M M。 内容从略内容从略内容从略内容从略 二、压力容器受压元件计算5.5.5.5.锥形封头（锥形封头（锥形封头（锥形封头（GB150P57GB150P57、式、式、式、式7 77 7）1) 1) 1) 1) 薄膜应力状态薄膜应力状态薄膜应力状态薄膜应力状态a.a.a.a.计算模型：当量圆筒。计算模型：当量圆筒。计算模型：当量圆筒。计算模型：当量圆筒。606
26、0 应应应应力力力力状状状状况况况况与与与与圆圆圆圆筒筒筒筒相相相相似似似似，同同同同处处处处的的的的环环环环向向向向应应应应力力力力等等等等于于于于轴轴轴轴向向向向应应应应力力力力的的的的两倍，但不同直径处应力不同。两倍，但不同直径处应力不同。两倍，但不同直径处应力不同。两倍，但不同直径处应力不同。b.b.b.b.计算公式：计算公式：计算公式：计算公式： = 二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算5.5.锥形封头锥形封头c.计算应力的意义：计算应力的意义： 一次、总体（大端）环向薄膜应力，控制值一次、总体（大端）环向薄膜应力，控制值。d.焊缝接头系数。焊缝接头系数。 指锥壳纵缝的接
27、头系数。指锥壳纵缝的接头系数。 二、压力容器受压元件计算5.5.锥形封头锥形封头2）弯曲应力状态（发生于与圆筒连接部位）弯曲应力状态（发生于与圆筒连接部位）a.变形协调，产生边界力，引起边缘应力。变形协调，产生边界力，引起边缘应力。b.锥壳端部的应力。锥壳端部的应力。 端部应力由薄膜应力端部应力由薄膜应力+弯曲应力组成。弯曲应力组成。大大端端：最最大大应应力力为为纵纵向向（轴轴向向）拉拉伸伸薄薄膜膜应应力力+轴轴向向弯弯曲曲的的拉拉伸伸应应力组成。力组成。小端：小端：起控制作用的应力为环向（局部）薄膜应力。起控制作用的应力为环向（局部）薄膜应力。二、压力容器受压元件计算5.5.锥形封头锥形封头
28、2）弯曲应力状态（发生于与圆筒连接部位）弯曲应力状态（发生于与圆筒连接部位）c.大、小端厚度的确定大、小端厚度的确定 （1）按图711（小段按图713）确定是否在连接处进行加强；（2）无需加强时，按77式计算厚度；（GB150,P57）（3）当需要加强时，锥壳及筒体都应设置加强段，按式78计算（小段按式79计算）Q-应力增值系数，大段由图712，小段由图714查取。二、压力容器受压元件计算 a)a)a)a)大大大大端端端端：当当当当轴轴轴轴向向向向总总总总应应应应力力力力超超超超过过过过3 3 时时时时，（由由由由查查查查图图图图7-117-117-117-11确确确确定定定定），则需另行计算
29、厚度，称大端加强段厚度。则需另行计算厚度，称大端加强段厚度。则需另行计算厚度，称大端加强段厚度。则需另行计算厚度，称大端加强段厚度。 计算公式：计算公式：计算公式：计算公式： 其其其其中中中中：Q Q Q Q 称称称称应应应应力力力力增增增增值值值值系系系系数数数数，其其其其中中中中体体体体现现现现了了了了边边边边缘缘缘缘应应应应力力力力的的的的作作作作用用用用，并并并并将许用应力控制值放宽至将许用应力控制值放宽至将许用应力控制值放宽至将许用应力控制值放宽至3333 。二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算L1 =二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计
30、算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算二、压力容器受压元件计算6、球冠形封头、球冠形封头一）内压作用一）内压作用（1 1） 与筒体的连接方式与筒体的连接方式（2 2） 边缘问题及应力分布情况边缘问题及应力分布情况（3 3） 厚度计算公式厚度计算公式（4 4） 焊接接头系数焊接接头系数（5 5） 圆筒加强段圆筒加强段二）二） 外压作用外压作用球冠封头受外压的厚度，应满足按内压和外压稳定计算厚度，球冠封头受外压的厚度，应满足按内压和外压稳定计算厚度，取两者的大值。取两者的大值。三）两侧受压三）两侧受压当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都
31、同时作用时，封头厚度当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时，封头厚度应按两种情况计算，取其大值。应按两种情况计算，取其大值。只考虑凹面受压，计算厚度按式（只考虑凹面受压，计算厚度按式（7 76 6）确定，）确定，Q Q值由图值由图7 76 6查取；查取；只考虑凸面受压，计算厚度按式只考虑凸面受压，计算厚度按式7 76 6确定，确定，Q Q值由图值由图7 77 7查取，此查取，此外还应按不应小于按外还应按不应小于按6.2.26.2.2确定的有效厚度。确定的有效厚度。二、压力容器受压元件计算7.圆平板圆平板1)应力状况：应力状况： 两向弯曲应力，径向、环向弯曲应力。两向弯曲应力，径向、环
32、向弯曲应力。2)两种极端边界支持条件。两种极端边界支持条件。 a.简支：圆板边缘的偏转不受约束，简支：圆板边缘的偏转不受约束，max 在板中心，在板中心， 径向应力与环向应力相等。径向应力与环向应力相等。 b.固支：圆板边缘的偏转受绝对约束（等于零），固支：圆板边缘的偏转受绝对约束（等于零），max在在 板边缘为径向应力。板边缘为径向应力。 c.螺栓垫片联接的平盖按螺栓垫片联接的平盖按简简支圆板处理，支圆板处理，max在板中心在板中心。 二、压力容器受压元件计算1.壳和板的开孔补强准则。壳和板的开孔补强准则。a.壳（内压）的补强壳（内压）的补强拉伸强度补强，等面积补强。拉伸强度补强，等面积补强
33、。b.板的补强板的补强弯曲强度补强，半面积补强。弯曲强度补强，半面积补强。2.等面积补强法。等面积补强法。补补强强计计算算对对象象是是薄薄膜膜应应力力，大大开开孔孔时时，由由于于孔孔边边出出现现较较大大的的弯弯曲曲应应力，故不适用大开孔。力，故不适用大开孔。1) 开孔所需补强面积开孔所需补强面积A。A=d+2et(1f)d开孔计算直径，开孔计算直径，d=di+2c开孔计算厚度，开孔部位按公式计算的厚度。开孔计算厚度，开孔部位按公式计算的厚度。d d壳体开孔丧失的承受强度的面积。壳体开孔丧失的承受强度的面积。2 2etet(1-(1-f ff f) )由由于于接接管管材材料料强强度度低低于于筒筒
34、体体时时所所需需另另行行补补偿偿的的面面积。积。 三、开孔补强三、开孔补强三、开孔补强a.壳体：壳体：B=2d意意义义：受受均均匀匀拉拉伸伸的的开开小小孔孔大大平平板板，孔孔边边局局部部应应力力的的衰减范围。衰减范围。b.接管：接管：圆圆柱柱壳壳在在端端部部均均布布力力作作用用下下，壳壳中中环环向向薄薄膜膜应应力力的的衰衰减范围（同锥壳小端加强段长度的意义）。减范围（同锥壳小端加强段长度的意义）。3.d，的确定。的确定。1) da.圆筒：纵向截面上的开孔直径圆筒：纵向截面上的开孔直径三、开孔补强三、开孔补强b.球壳：较大直径球壳：较大直径c.椭封，碟封，同球壳椭封，碟封，同球壳d.锥壳：同圆筒
35、。锥壳：同圆筒。三、开孔补强2)a.圆筒：按圆筒：按b.球壳：按球壳：按c.椭椭圆圆封封头头：过过渡渡区区取取封封头头计计算算厚厚度度，球球面面区区，取取球球面面当当量量球球壳计算厚度。壳计算厚度。标准椭封当量球壳半径标准椭封当量球壳半径Ri=0.9Di三、开孔补强d.碟形封头：碟形封头：周边周边r部位开孔，部位开孔，取封头计算厚度取封头计算厚度中心中心R部位开孔，部位开孔，取球壳计算厚度。取球壳计算厚度。三、开孔补强e.锥形封头锥形封头取开孔中心处计算直取开孔中心处计算直径径2R的计算厚度。的计算厚度。 三、开孔补强1外压容器的补强外压容器的补强外压壳体开孔补强所需面积外压壳体开孔补强所需面
36、积A为下式：为下式：A0.5 d+2et(1-fr)式中式中: 为壳体外压计算的有效厚度为壳体外压计算的有效厚度,其余计算同内压。其余计算同内压。本式表明所需补强材料的面积等于壳体因开孔丧失的用本式表明所需补强材料的面积等于壳体因开孔丧失的用来承受外压稳定所需材料的一半来承受外压稳定所需材料的一半;对椭圆封头等不再对过渡区和球面进行区分。对椭圆封头等不再对过渡区和球面进行区分。四、其他开孔补强2平盖开孔补强平盖开孔补强平平盖盖不不论论承承受受内内压压还还是是外外压压,板板中中始始终终是是弯弯曲曲应应力力,只只有有弯弯曲曲强强调调问问题题,不不存存在在失失稳稳问问题题,故故其其计计算算厚厚度度方
37、方法法两两者者是一致的是一致的,开孔补强计算方法也是一样的开孔补强计算方法也是一样的;开孔补强所需面积开孔补强所需面积: A=0.5dp当开孔率大于当开孔率大于0.5时时:受力与法兰接近受力与法兰接近,故其开孔补强按法故其开孔补强按法兰或者反向法兰进行计算。兰或者反向法兰进行计算。 四、其他开孔补强3多个开孔补强多个开孔补强a.当任意两个相邻开孔的中心距小于两孔平均直径两倍时：当任意两个相邻开孔的中心距小于两孔平均直径两倍时：采用联合补强，两孔之间的面积至少等于两开孔所需补强面积之和采用联合补强，两孔之间的面积至少等于两开孔所需补强面积之和的的50%，计算时，计算时任何截面积不得重复计算。，计
38、算时，计算时任何截面积不得重复计算。b.当两个以上相邻开孔的中心距小于该两孔平均两倍时：则中心距当两个以上相邻开孔的中心距小于该两孔平均两倍时：则中心距至少等于其平均直径的至少等于其平均直径的1(1/3)倍，则该两孔之间的任何金属均不得倍，则该两孔之间的任何金属均不得用作补强，并需按用作补强，并需按c的方法计算。的方法计算。c.任意数量并以任意方式排列的相邻开孔，均可作为一个假想孔任意数量并以任意方式排列的相邻开孔，均可作为一个假想孔（其直径包括所有靠近开孔）进行补强，假想孔直径不得超过（其直径包括所有靠近开孔）进行补强，假想孔直径不得超过8.2的的规定，所有接管金属均不得用作补强。规定，所有
39、接管金属均不得用作补强。四、其他开孔补强4排孔的补强要求排孔的补强要求:圆筒上开排孔时，应用排孔削弱系数代替式（圆筒上开排孔时，应用排孔削弱系数代替式（5-1）中的）中的焊接接头系数焊接接头系数，对筒体进行校核。对筒体进行校核。（见（见GB150 P79）四、其他开孔补强1.法兰联接设计法兰联接设计包括垫片、螺栓、法兰三部分。包括垫片、螺栓、法兰三部分。2.垫片设计垫片设计1) 垫片宽度垫片宽度a.接触宽度接触宽度Nb.压紧宽度压紧宽度boc.有效密封宽度有效密封宽度b2) 垫片比压力垫片比压力垫垫片片在在予予紧紧时时，为为了了消消除除法法兰兰密密封封面面与与垫垫片片接接触触面面间间的的缝缝隙
40、隙，需需要要施施加加于于垫垫片片单单位位有有效效密密封封面面积积上上的的最最小小压压紧紧力力，称称为为垫垫片片的的比比压压力。力。五、法兰3) 垫片系数垫片系数垫垫片片在在操操作作时时，为为保保持持密密封封，需需要要施施加加于于垫垫片片单单位位有有效效密密封封面面积积上上的的最最小小压压紧紧力力与与内内压压力力的的比比值值，称称为为垫垫片片系数。系数。4) 垫片合理设计的原则，垫片合理设计的原则，应应使使垫垫片片在在予予紧紧和和操操作作两两种种状状态态下下所所需需的的压压紧紧力力尽尽可可能小（垫片力小）。能小（垫片力小）。3.螺栓设计螺栓设计螺栓设计的关键：螺栓设计的关键：应使螺栓中心圆直径尽可能小（力臂小）应使螺栓中心圆直径尽可能小（力臂小）。五、法兰4.法兰设计法兰设计1) 法兰的应力法兰的应力H轴向应力轴向应力R径向应力径向应力T环向应力环向应力2）法兰设计的关键）法兰设计的关键应应使使法法兰兰三三个个计计算算应应力力仅仅量量接接近近相相应应的的许许用用应应力力；趋趋满应力状态。满应力状态。五、法兰五、法兰
