1、第13章 內壓容器13-1（此題經過查氧氣瓶的標準GB5099-1994，氧氣瓶的壁厚應改為5.7mm，工作壓力應改為15MPa）解：（1）由題可知：氧氣瓶的中徑，壁厚，工作壓力。（2）根據承受氣壓圓筒形殼體應力計算公式，可得氧氣瓶筒壁內的經向應力、周向應力分別為：13-2（根據壓力容器安全技術監察規程的規定：此題應改為：工作溫度應改為-10°C50°C，設計壓力應取液氨50°C時的飽和蒸汽壓力為設計壓力，題中工作壓力應改為2.2MPa）解：（1）由題可知：所需設計的液氨儲槽內徑，工作溫度為-10°C50°C，其設計壓力應取液氨50°

2、C時的飽和蒸汽壓力為設計壓力，查有關手冊得 p=2.2 MPa則設計壓力p= 2.2 MPa，計算壓力pc= 2.2 MPa。（2）由于液氨儲槽材料選用16MnR，假定儲槽厚度范圍為1636mm，查附錄二得材料的許用應力；考慮液氨對16MnR材料有一定的腐蝕性，根據工作經驗取腐蝕裕量；由于液氨儲槽為三類容器、要求100%探傷，故選取液氨儲槽的筒體、封頭均采用雙面焊對接接頭、100%無損檢測，則其焊接接頭系數根據圓筒壁厚設計公式可得液氨儲槽筒體的設計壁厚因設計計算的的厚度在假定的范圍內，故計算有效；由d=19.67mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6

3、，可選用n=20mm厚的鋼板。根據標準橢圓形封頭壁厚設計公式可得液氨儲槽封頭的設計壁厚因設計計算的的厚度在假定的范圍內，故計算有效；由d=19.61mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=20mm厚的鋼板。13-3解：（1）由題可知：承壓容器內徑，工作溫度為150°C，最高工作壓力，由于承壓容器裝設安全閥，則其設計壓力 p= (1.051.10) pw = (1.051.10)×1.2=1.261.32 MPa取設計壓力p= 1.32 MPa，計算壓力pc= 1.32 MPa。（2）由于承壓容器材料選用0Cr18Ni10

4、Ti，假定其厚度范圍為260mm，工作溫度為150°C，查附錄二得材料的許用應力；考慮采用不銹鋼，介質沒有腐蝕性，取腐蝕裕量；筒體縱向焊縫為雙面對接焊、局部無損檢測，則其焊接接頭系數。 根據圓筒壁厚設計公式可得承壓容器的器壁的設計厚度因設計計算的的厚度在假定的范圍內，故計算有效；由d=5.70mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.6mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=8mm厚的鋼板。13-4解：（1）由題可知：圓筒形容器內徑，設計溫度為100°C，設計壓力p= 3 MPa，則計算壓力pc= 3 MPa，腐蝕裕量。（2）圓筒體壁厚的確定由于圓筒體材料選為20R

5、，假定其厚度范圍為016mm，查附錄二得材料的許用應力；選取筒體采用雙面焊對接接頭、局部無損檢測，則其焊接接頭系數。 根據圓筒體壁厚設計公式，可得其設計壁厚為：因設計計算的厚度在假設范圍內，故計算有效；由d=12.76mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=14mm厚的鋼板。（3）封頭壁厚的確定若采用半球形封頭，由于其內徑，故可選取整體沖壓成型，則焊接接頭系數，由于封頭材料選為20R，假定其厚度范圍為016mm，查附錄二得材料的許用應力，根據半球形封頭壁厚設計公式，可得其設計壁厚為： 因設計計算的厚度在假設范圍內，故計算有效；由d=6.54

6、mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=8mm厚的鋼板。若采用標準橢圓形封頭，由于其內徑，故可選取整體沖壓成型，則焊接接頭系數，由于封頭材料選為20R，假定其厚度范圍為016mm，查附錄二得材料的許用應力，根據標準橢圓形封頭壁厚設計公式，可得其設計壁厚為：因設計計算的厚度在假設范圍內，故計算有效；由d=11.07mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=12mm厚的鋼板。若采用標準碟形封頭，由于封頭材料選為20R，假定其厚度范圍為016mm，查附錄二得材料的許用應力；由于其內徑，故可選取整

7、體沖壓成型，則焊接接頭系數。根據標準碟形封頭壁厚設計公式取，則 代入標準碟形封頭壁厚設計公式，可得其設計壁厚為：因設計計算的厚度在假設范圍內，故計算有效；由d=14.07mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可選用n=16mm厚的鋼板。將上面各種封頭的計算結果列表比較如下：封頭型式所需壁厚（mm）單位容積的表面積制造難易程度半球形封頭8最小難橢圓形封頭12次之較易碟形封頭16與橢圓形封頭接近較易由表可見，半球形封頭單位容積的表面積最小、壁厚最薄、最節省材料，但制造困難。橢圓形封頭材料的消耗，僅次于半球形，但制造容易，因此，綜合比較后選用橢圓形封頭為

8、宜。13-5解：（1）由題可知：圓筒形容器內徑，設計溫度為100°C，計算壓力pc= 0.2 MPa，腐蝕裕量，由于焊縫為雙面對接焊、局部無損探傷，則可取焊接接頭系數。 由于封頭材料選為16MnR，假定其厚度范圍為016mm，查附錄二得材料的許用應力，（2）根據圓筒體壁厚設計公式，可得圓筒體設計壁厚為：因設計計算的厚度在假設范圍內，故計算有效。由d=3.11mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.25mm，再根據鋼板厚度規格表13-6，可初選用n=4mm厚的鋼板。另外，由于16MnR為低合金鋼，根據GB150的規定，容器最小厚度，腐蝕裕量另加。因此，容器厚度應為：，再根據鋼板厚度

9、規格表13-6，應選用n=5mm厚的鋼板。綜合考慮，可取其名義厚度為。13-6解：（1）由題可知：反應釜內徑，工作溫度為200°C，操作壓力pw= 1.3 MPa，安全閥的開啟壓力p1= 1.4 MPa，腐蝕余量，檢修實測最小厚度。 由于安全閥的開啟壓力p1= 1.4 MPa，則反應釜內的設計壓力p= 1.4 MPa，計算壓力pc= p= 1.4 MPa。由于反應釜材料為20R，其厚度為12mm，查附錄二得材料的許用應力；因焊縫采用雙面對接焊、局部無損檢測，則其焊接接頭系數。根據圓筒體壁厚設計公式，計算可得其壁厚因，所以該釜還可以繼續使用。（注：此題計算結果還是有點接近，為了避免誤解

10、，可將腐蝕余量改為，則結論就是：該釜不可以繼續使用）第14章 外壓容器14-1（壁厚為10mm應改為：名義厚度為10mm；材料為碳鋼，應改為：材料為Q235-B；增加：介質的腐蝕裕量可取C2=2mm）解：（1）由題可知：圓筒形容器外徑DO=2020mm，筒長L=5000mm，容器名義厚度n=10mm，腐蝕裕量C2=2mm，材料彈性模量E=2.1×105MPa。由于容器材料為Q235-B，則由n=10mm，查表13-6得鋼板厚度負偏差C1=0.8mm，于是，其壁厚附加量C=C1+C2=0.8+2=2.8mm，容器有效壁厚e=n-C=10-2.8=7.2mm。（2）確定容器臨界壓力pcr

11、根據公式（14-5），圓筒形容器筒體的臨界長度為：由于，可知該圓筒為短圓筒，根據公式（14-3），得到該圓筒的臨界壓力為：14-2解：（1）由題可知：，腐蝕裕量；由于容器在室溫下真空操作，無安全控制裝置，則設計壓力；取彈性模量，穩定性安全系數；圓筒長度（2）采用解析法求筒體厚度設該圓筒為短圓筒 ，則由公式（14-3）、（14-7）、（14-8）聯立可解得圓筒壁厚 校核是否屬于短圓筒由式（14-5）得該圓筒的臨界長度由于，屬短圓筒，與原假設相符合。 根據第13章表13-5查得C1=0.8mm，根據板厚規格，可取（3）采用圖解法求筒體厚度設筒體厚度，題中已知C2=0，C1=0.8mm，則有效厚度容

12、器外徑 ，容器長度；設計壓力。 計算L/D0、D0/e，由圖14-3可查得系數。由于材料為Q235-B，選用算圖14-4，根據，因為A值落在溫度材料線的左方，則計算許用壓力為 由于且接近于，所選壁厚合適，即。14-3解：（1）由題可知：，圓筒長度，腐蝕裕量；由于容器最大壓力差為0.15MPa，則設計壓力；取彈性模量，穩定性安全系數。 （2）采用解析法求筒體厚度設該圓筒為短圓筒 ，則由公式（14-3）、（14-7）、（14-8）聯立可解得圓筒壁厚校核是否屬于短圓筒由式（14-5）得該圓筒的臨界長度由于，屬短圓筒，與原假設相符合。 根據第13章表13-5查得C1=0.25mm，根據板厚規格，可取

13、（3）采用圖解法求筒體厚度設筒體厚度，題中已知C2=1mm，C1=0.25mm，則有效厚度容器外徑 ，容器長度；設計壓力；取彈性模量。 計算L/D0、D0/e，由圖14-3可查得系數。由于材料為Q235-B，選用算圖14-4，根據 查得，則按式（14-14）計算許用外壓力由于且較為接近，所選壁厚合適，即。14-4解：（1）由題可知：容器外徑，有效厚度，筒體長度，腐蝕裕量；由于容器在室溫下真空操作，無安全控制裝置，則設計壓力；取彈性模量。（2）采用圖解法求筒體厚度 計算L/D0、D0/e，由圖14-3可查得系數。由于材料為20R，選用算圖14-4，根據，查得，則按式（14-14）計算許用外壓力（3）由于，所以操作是安全的。14-5 （用有效厚度為4 mm的鋼板應改為：用有效厚度為4 mm的16MnR鋼板）解：（1）由題可知：容器外徑，有效厚度，筒體長度，腐蝕裕量；由于容器在室溫下真空操作，則設計壓力；取彈性模量。（2）采用圖解法校核其穩定性 計算L/D0、D0/e，由圖14-3可查得系數。由于材料為16MnR，選用算圖14-5，根據，因為A值落在溫度材料線的左方，則計算許用壓力為 由于，所以不能滿足穩定性要求。可以通過在該圓筒的外部或內部設置加強圈的方式來使其達到