1、設計參數：工作壓力設計參數：工作壓力15.6MPa 15.6MPa ，工作溫度，工作溫度350 ,350 ,汽包內徑為汽包內徑為1300mm1300mm，裝設安全閥，采用低合金鋼，裝設安全閥，采用低合金鋼18MnMoNbR18MnMoNbR。【解解】（1 1）確定參數）確定參數 工作壓力工作壓力 15.6MPa15.6MPa，定為高壓容器，屬于三類容器，其焊縫結，定為高壓容器，屬于三類容器，其焊縫結構必須是雙面對接焊結構，構必須是雙面對接焊結構，100% 100% 無損探傷，取焊縫系數無損探傷，取焊縫系數 = 1= 1 例例1： 設計鍋爐汽包的筒體壁厚設計鍋爐汽包的筒體壁厚四章、四章、例題與討

2、論例題與討論12021/8/14 筒體需保溫，則筒壁設計溫度取介質溫度，筒體需保溫，則筒壁設計溫度取介質溫度，t t=350350； 采用低合金鋼采用低合金鋼 18MnMoNbR18MnMoNbR。 t=211 MPaMPa，（估計壁厚可能在估計壁厚可能在6060100mm100mm) s=390 MPa390 MPa ； 設置安全閥，計算壓力安全閥，計算壓力 PcPc= 1.1Pw1.1Pw=1.11.115.615.6 =17.1617.16(MPaMPa) ； 水蒸氣對低合金鋼有輕微腐蝕水蒸氣對低合金鋼有輕微腐蝕，且為單面腐蝕且為單面腐蝕， 取取 C C2 2=1 1mm 22021/8

3、/14（2）計算壁厚）計算壁厚設計壁厚設計壁厚 d=+C2=55.1+1.0=56.1 (mm) 由由 56.1mm ,查表查表 4-9 得得 壁厚減薄量壁厚減薄量 C1=1.3 mm壁厚附加量壁厚附加量 C = C1+C2 =1.3+1.0 = 2.3 (mm)名義厚度名義厚度 n=+ C+圓整圓整=55.1+2.3+圓整圓整=58(mm) ) )( (55.155.117.1617.161 12112112 21300130017.1617.16 2 2D Dp pt ti ic cmmmmp pc c 32021/8/14 由由 T T 0.90.9s s 水壓試驗強度合格，水壓試驗強度

4、合格， 能保證試驗時設備安全。能保證試驗時設備安全。（3 3）校核水壓試驗時的強度）校核水壓試驗時的強度e=n-C=58-2.3=55.7(mm) )(45.2119019016.1725.125.1pTMPapt確定參數確定參數水壓試驗強度條件為水壓試驗強度條件為 s se ee ei iT TT T0.90.9MPaMPa26126155.755.72 255.7）55.7）（1300（130021.4521.452 2D Dp p ）（）（）（MPaMPa3693694104101.01.00.90.9 42021/8/14 例例2：有一無縫鋼管收口制成舊氣瓶，材質為：有一無縫鋼管收口制

5、成舊氣瓶，材質為 40Mn2A，實，實測其外徑為測其外徑為219mm，最小壁厚為，最小壁厚為 6.5mm 。查材料手冊得該。查材料手冊得該材料材料 b= 785 MPa， s=510 MPa， 5=18% 。校驗后回答：（校驗后回答：（1）常溫下可否充）常溫下可否充 15 MPa 氧氣？氧氣？ （2）如強度不夠，最高允許工作壓力多少？）如強度不夠，最高允許工作壓力多少？【解解】（1）確定參數）確定參數 Pc=15MPa Do=219mm n=6.5mm =1(無縫鋼管）無縫鋼管） C2=1mm C1=0(實測壁厚實測壁厚 6.5mm) e =6.5-1=5.5 mm 許用應力求取：許用應力求取

6、： t= b/nb ， s/ns=785/2.7 ，510/1.5=290.74/340(MPa) 取二者中較小的值為許用應力取二者中較小的值為許用應力 t=290.74 MPa ，52021/8/14 * 該氣瓶的最大安全使用壓力為該氣瓶的最大安全使用壓力為 13.48MPa。 * “實測壁厚實測壁厚” 概念，即無需考慮負偏差問題概念，即無需考慮負偏差問題 C1=0 * 無縫鋼管制的容器公稱直徑為外經，壁厚計算公式中應采無縫鋼管制的容器公稱直徑為外經，壁厚計算公式中應采用外徑公式。用外徑公式。（3）確定最高允許壓力）確定最高允許壓力02 2 6 215 .5 1 3 .4 8 ()2 1 9

7、5 .5teweP D2 M P a 計算公式為計算公式為 用于充裝用于充裝 15 MPa 氣體強度不夠；需降壓，氣體強度不夠；需降壓，改變使用用途改變使用用途。（2）強度校核公式為）強度校核公式為290.762021/8/14例例3 3 試為某廠設計一臺試為某廠設計一臺10m10m3 3液氨貯罐的筒體和封頭的壁厚。液氨貯罐的筒體和封頭的壁厚。對封頭，按半球形、橢圓形、碟形和平板形，各種形式分別對封頭，按半球形、橢圓形、碟形和平板形，各種形式分別計算，并對結果進行比較和討論。計算，并對結果進行比較和討論。 鋼板負偏差鋼板負偏差 C C1 1 = 0.25 mm = 0.25 mm （查表（查表

8、4-94-9） 名義壁厚名義壁厚 n n= = d d + C + C1 1+ +圓整圓整 = 8.11 + 0.25 = 8.36 mm= 8.11 + 0.25 = 8.36 mm 圓整后圓整后 ，取名義壁厚：，取名義壁厚：n n = 9 mm = 9 mmmmd 11.81.07.11C2設計壁厚設計壁厚解：（解：（1 1）筒體壁厚設計）筒體壁厚設計 按給定條件該容器為三類容器取按給定條件該容器為三類容器取 =1=1已知：已知：D Di i=1300 mm P=1300 mm Pc c= 1.6 MPa = 1.6 MPa 材質：材質：Q245R Q245R t t=147 MPa =1

9、47 MPa ，C C2 2 = 1 mm = 1 mm ， 封頭用整塊鋼板沖壓成型。封頭用整塊鋼板沖壓成型。 2 2c ct ti ic cp pD Dp p m mm m1 11 1. .7 71 1. .6 61 1. .0 01 14 47 72 21 13 30 00 01 1. .6 6 計算壁厚計算壁厚72021/8/14（2 2）按半球形封頭設計）按半球形封頭設計設計壁厚設計壁厚mmCd 4.551.03.552鋼板負偏差鋼板負偏差 C C1 1 = 0.25 mm = 0.25 mm （查表（查表4-94-9）名義壁厚名義壁厚 n n= = d d + C + C1 1+ +

10、圓整圓整 = 4.55 + 0.25+= 4.55 + 0.25+圓整圓整 =5mm =5mm mm3.551.61.0147413001.6 4cticpDp計算壁厚計算壁厚（3 3）按標準橢圓形封頭設計）按標準橢圓形封頭設計計算壁厚計算壁厚cticpDp0.5 2 mm27.7160.51.0147213001.6設計壁厚設計壁厚mmd 27.81.027.7C2鋼板負偏差鋼板負偏差 C1 = 0.25 mm （查表（查表4-9）82021/8/14名義壁厚名義壁厚 n n= = d d + C + C1 1+ +圓整圓整 = 8.27+ 0.25+= 8.27+ 0.25+圓整圓整 =9

11、mm =9mm（4 4）按標準碟形封頭設計）按標準碟形封頭設計ctic0.5p 2D p 1.2 mm51.81.60.51.0147213001.61.2計算壁厚計算壁厚設計壁厚設計壁厚mm 9.511.051.8C2d鋼板負偏差鋼板負偏差 C C1 1 = 0.25 mm = 0.25 mm （查表（查表4-94-9）名義壁厚名義壁厚 n n= = d d +C +C1 1+ +圓整圓整 =9.51 +0.25+=9.51 +0.25+圓整圓整=10 mm=10 mm92021/8/14（6 6）按平板封頭設計）按平板封頭設計 按標準無折邊球形封頭設計按標準無折邊球形封頭設計 附加已知條件

12、：附加已知條件：R Ri i=D=Di i h hi i=0.15D=0.15Di i = 30 = 30o o =1 =1 全焊透結全焊透結構構 P/P/ t t =0.012=0.012 R Ri i/D/Di i=1.0 =1.0 查查107107頁圖頁圖4-94-9得得 Q=2.25Q=2.25 mm 16.81 1.61140213001.62.25 p 2D p Qcticr計算壁厚計算壁厚mmd 17.811.016.81C2設計壁厚設計壁厚鋼板負偏差鋼板負偏差 C C1 1 = 0.25 mm = 0.25 mm （查表（查表4-94-9）名義壁厚名義壁厚 n n= =d d

13、+C +C1 1+ +圓整圓整 =17.81 +0.25+=17.81 +0.25+圓整圓整 =19mm =19mm 取結構特征系數取結構特征系數 K=0.25 DK=0.25 Dc c=D=Di i=1300 mm =1300 mm t t =123 MPa =123 MPa 102021/8/14封頭型式封頭型式圓筒圓筒半球形半球形橢圓形橢圓形碟形碟形無折邊球無折邊球形形平板平板壁厚壁厚 Sn(mm)959101976重量重量 kg104.2134.5 142.1208.62792制造難度制造難度 mm74.131.01231.60.251300tccpPKD 計算壁厚計算壁厚mmd 75

14、.131.074.13C2設計壁厚設計壁厚鋼板負偏差鋼板負偏差 C C1 1 = 0.25 mm = 0.25 mm （查表（查表4-94-9）計算結果比較計算結果比較112021/8/14五章、五章、例題與討論例題與討論例例1 1 試設計一外壓圓筒的壁厚。試設計一外壓圓筒的壁厚。已知：計算壓力已知：計算壓力 P Pc c = 0.2 MPa = 0.2 MPa 設計溫度設計溫度 t = 250 t = 250 內徑內徑 D Di i = 1800 mm = 1800 mm，材質，材質 Q345R Q345R 計算長度計算長度 L=10350 mm L=10350 mm 壁厚附加量壁厚附加量

15、C=2 mm EC=2 mm Et t = 186.4 = 186.4 10103 3 MPa MPa解：（解：（1 1）假設）假設 n n = 14 mm = 14 mm ， 則則 D Do o = D = Di i + 2 + 2 n n = 1800+2 = 1800+214=1828 mm 1828 mm e e = = n n - C =14-2 = 12 mm - C =14-2 = 12 mm 計算計算 L/DL/Do o =10350 /1828 = 5.7 =10350 /1828 = 5.7 D Do o/ /e e = 1828 /= 1828 /12 = 152 12

16、= 152 （2 2）求）求 值值（A A值）值） 查圖查圖5-5 5-5 得：系數得：系數A = 0.000102A = 0.000102122021/8/14（3）求）求 B 值值 由圖由圖5-9 ，A 點在溫度曲線點在溫度曲線左方，查不到系數左方，查不到系數B，由公式計算：，由公式計算： MPaAEBt 78.12000102.0104.18632323(4(4）求）求 PP MPa0.083415212.78eoDBP顯然，顯然，Pc=0.2Pc=0.2P=0.0834 P=0.0834 不安全；重新設計。不安全；重新設計。解決的辦法有二個：重新假設解決的辦法有二個：重新假設n n，增

17、大壁厚；，增大壁厚； 設計加強圈，改變設計加強圈，改變L L使使L/DeL/De降低降低132021/8/14若按增加壁厚計算若按增加壁厚計算MPaMPa 0.270.27 1025 .27DBPeo（1 1）假設）假設 n n=20 mm =20 mm ， 則則 D Do o= D= Di i+2+2n n =1840 mm =1840 mm ，e e= =n n -C=18 mm-C=18 mm 計算計算 L/DL/Do o=10350/1840 = 5.6 =10350/1840 = 5.6 ，D Do o/ /e e =1828/=1828/18=10218=1022020（2 2）求

18、）求 值值（A A值）值） 查圖查圖5-5 5-5 得：得：A = 0.00022A = 0.00022（3 3）求）求 B B 值值 由圖由圖5-9 5-9 ，A A 點在曲線右側，查得點在曲線右側，查得 B=27.5 MPaB=27.5 MPa（4 4）求）求 PP（5 5）比較）比較 P P 與與 P Pc c P=0.27 P=0.27P Pc c =0.2 Mpa =0.2 Mpa 且較接近，可用且較接近，可用 n n = 20 mm = 20 mm 的的Q345R Q345R 的鋼板的鋼板。142021/8/14討論：討論：采用采用n=20mmn=20mm，筒體需耗材，筒體需耗材1

19、1.5911.59噸，封頭耗材噸，封頭耗材1.1851.185噸，共耗材噸，共耗材12.812.8噸；噸；采用采用n=14mmn=14mm，筒體需耗材，筒體需耗材8.098.09噸，封頭耗材噸，封頭耗材0.810.81噸，加強圈耗材噸，加強圈耗材0.140.14噸，共耗噸，共耗材材9.049.04噸；噸； 節省約節省約3.763.76噸。噸。M MP Pa a 1 15 52 24 42 2. .5 5 28. 0DBPeo 按設兩個加強圈計算：按設兩個加強圈計算：mm34503103503LL 原原1529.118283450 e eo oo oD D D DL L 則則（1 1）壁厚仍取）

20、壁厚仍取n n=14 mm =14 mm ，e e=12 mm =12 mm 設兩個加強圈，計算長度變為：設兩個加強圈，計算長度變為：（2 2）求）求 值值（A A值）值） 查圖查圖5-5 5-5 ， 得：得：A = 0.00035A = 0.00035（3 3）求）求 B B 值值 由圖由圖5-9 5-9 ，A A 點在曲線右側，查得點在曲線右側，查得 B = 42.5 MPaB = 42.5 MPa（4 4）求）求 PP（5 5）比較）比較PP與與P Pc c P=0.28P=0.28 P Pc c=0.2 MPa =0.2 MPa 可以保證安全。可以保證安全。152021/8/14外壓圓

21、筒的工程設計外壓圓筒的工程設計（1）假設）假設n ，令，令 e = n - C , 計算計算 L / Do 和和 Do / e 的值；的值；（2）求）求 值值（A值），查圖（值），查圖（5-5）（3）求）求 B 值值根據所用材料，從圖（根據所用材料，從圖（5-7） 圖（圖（5-14）中選出）中選出相應的算圖。相應的算圖。有交點則查出有交點則查出B值值無交點則算出無交點則算出B值值A32tEB （4）求）求 P eoDBP（5）比較）比較cPP 應滿足162021/8/14例題例題2 2 設計氧化塔。塔體外裝有內徑為設計氧化塔。塔體外裝有內徑為1m1m的夾套，材質為的夾套，材質為Q345R,Q3

22、45R,通以通以2.5MPa2.5MPa的蒸汽加熱塔內物料。塔體內徑為的蒸汽加熱塔內物料。塔體內徑為800mm,800mm,塔段計算長度為塔段計算長度為2m,2m,最高工作溫度為最高工作溫度為250,250,塔內操作壓力為塔內操作壓力為2.52.53.0MPa 3.0MPa 。塔體材料為。塔體材料為 Q345R,Q345R,內加不銹鋼襯里內加不銹鋼襯里, ,塔體頂塔體頂部安裝防爆裝置部安裝防爆裝置, ,確定塔體及夾套的壁厚。確定塔體及夾套的壁厚。【解解】一、塔體壁厚設計一、塔體壁厚設計1.1.參數：參數： D Di i=800mm, L=2000mm, =800mm, L=2000mm, t=

23、250, Ct=250, C2 2=1mm(=1mm(外壁）外壁）, , C C1 1=0.25mm=0.25mm 最高內壓最高內壓 P Picic=3=31.1=3.3(MPa) 1.1=3.3(MPa) ， 最高外壓最高外壓 P Pococ=2.5(MPa) ,=2.5(MPa) , =1.0(=1.0(可能處于外壓工作狀態），可能處于外壓工作狀態）， =163 MPa,=163 MPa,t t=147 MPa,=147 MPa, s s=325MPa,=325MPa,172021/8/14 設設n=20 mmn=20 mm，則，則e e= =n n-C= 20-1-0.25=18.75

24、mm-C= 20-1-0.25=18.75 mm， D Do o=D=Di i+2+2n n=800+2=800+220=840 mm.20=840 mm. L/DL/Do o=2000/840=2.4 , D=2000/840=2.4 , Do o/ /e=840/18.75=44.8e=840/18.75=44.8 查圖查圖5-55-5，A=0.0017,A=0.0017,查圖查圖5-95-9，B =115B =115 P=B/P=B/（D Do o/ /e e）= 115/46 = 2.5 MPa= 115/46 = 2.5 MPa p=Poc ,滿足要求。滿足要求。3.3.水壓試驗校核

25、：水壓試驗校核： P PT T=1.25P =1.25P =1.25 =1.252.5=3.125 MPa2.5=3.125 MPasTseeiTT0.9(MPa) 0.9(MPa) Dp 5.2920.13259.088.7775.182)75.18800(125.32)(水壓試驗校核是安全的。水壓試驗校核是安全的。2.按外壓確定壁厚按外壓確定壁厚：182021/8/144.4.按內壓設計校核：按內壓設計校核：。圓圓整整為為m mm m 1 14 4 )mm(1 .1225. 085.11)mm(85.1119 . 30 . 114728009 . 3Cp 2Dpn2ictiicd 塔體壁厚

26、取塔體壁厚取20mm20mm，滿足內壓要求。，滿足內壓要求。5. 5. 按內壓水壓試驗校核按內壓水壓試驗校核 PT=1.25P / t =1.253.9163/147=5.4 MPa sTseeiTT0.9(MPa) 5 .2920 . 13259 . 00.9(MPa) 38.12175.182)75.18800(4 . 52)D(p 192021/8/14設計分析設計分析 1.設備正常操作狀態（壓力為內壓）上部最設備正常操作狀態（壓力為內壓）上部最大壓力大壓力2.53.9MPa，需厚度為，需厚度為14，下部最大，下部最大壓力壓力01.4MPa，采用，采用14。 2.設備非正常操作狀態設備非

27、正常操作狀態 蒸汽系統故障而降壓或泄壓，設備的上蒸汽系統故障而降壓或泄壓，設備的上 部和部和下部均處于下部均處于2.53.9MPa下工作，需厚度為下工作，需厚度為14 氧化反應操作停止，氧化反應操作停止， 設備上部壓力從設備上部壓力從3.9MPa降為降為2.5MPa再降為再降為0MPa， 設備下部壓力從設備下部壓力從1.4MPa降為降為0MPa再降為再降為-2.5MPa， 只有在這種情況下才需厚度為只有在這種情況下才需厚度為20。而且若不是誤操作這種。而且若不是誤操作這種情況下應是逐漸關閉蒸汽系統。情況下應是逐漸關閉蒸汽系統。202021/8/143.3.水壓試驗校核水壓試驗校核 sTseei

28、TTtT0.9(MPa) 4.2488.03459.00.9(MPa) 4.16875.102)75.101000(4.32)D(p)MPa(4.31561705.225.1p25.1p 夾套壁厚取夾套壁厚取12mm12mm。1.1.設計參數設計參數 Pc=2.5 MPaPc=2.5 MPa， C C2 2=1 mm=1 mm， D Di i=1000 mm=1000 mm； =170 MPa=170 MPa； t t=156 MPa=156 MPa； 焊縫系數焊縫系數 =0.8 (單面焊，局部無損檢驗）單面焊，局部無損檢驗）6、夾套壁厚：、夾套壁厚： e=e=n-C=12-1.25=10.75(mm)n-C=12-1.25=10.75(mm)。圓圓