1、正版可修改PPT課件（中職）化工設(shè)備與機械模塊三 壓力容器教學課件模塊三 壓力容器主要內(nèi)容項目一 壓力容器結(jié)構(gòu)認識項目二 內(nèi)壓薄壁容器項目三 外壓容器項目四 壓力容器附件項目一壓力容器結(jié)構(gòu)認識【項目目標】知識目標：掌握壓力容器的定義；掌握壓力容器的結(jié)構(gòu)及各部件名稱、作用；掌握壓力容器類型；掌握易燃介質(zhì)概念及介質(zhì)毒性程度劃分等級。技能目標：能準確判斷盛裝不同化學物品的壓力容器的類型，并能靈活運用于生產(chǎn)。壓力容器定義 壓力容器大多都是能承受一定壓力且具有一定容積的密閉容器。按照壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，若密閉容器同時具備以下條件即可視為壓力容器。最高工作壓力大于或等于0.1MPa（不含液

2、柱壓力）；內(nèi)直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于或等于0.15m，且容積大于或等于0.025m3。介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度等于標準沸點的液體。 壓力容器的形狀有圓筒形、球形和方形三種。球形容器制造困難，但同樣體積可以節(jié)省鋼材，通常用于容器壓力和直徑比較大的容器；方形容器用幾塊平板焊成，加工簡單，但承壓能力差，焊接處容易開焊，常用于低壓容器；圓筒形容器介于球形和方形容器之間，加工比較簡單，承壓能力較好，又易于安裝內(nèi)構(gòu)件，所以應用廣泛。 一、壓力容器結(jié)構(gòu)圓筒形壓力容器通常由筒體、封頭、法蘭、支座、人（手）孔、接管等構(gòu)成。 人孔補強圈液面計封頭支座筒體接管管法蘭二、壓力容器類型1按承壓性質(zhì)

3、分 內(nèi)壓容器和外壓容器。當作用于器壁內(nèi)部的壓力高于容器外表面所承受的壓力，這類壓力容器稱為內(nèi)壓容器，反之，稱為外壓容器。內(nèi)壓容器按其所能承受的工作壓力可分四個等級低壓：0.1MPaP1.6MPa中壓：1.6MPaP10MPa高壓：10MPaP100MPa超高壓：P100MPa2按結(jié)構(gòu)材料分 按照結(jié)構(gòu)材料劃分，可分為金屬材料和非金屬材料。3按容器的壁厚分按容器厚度可分為薄壁容器 k1.2 k= D0 /Di D0是容器外徑，Di是內(nèi)徑。厚壁容器 k1.2的容器。通常情況下，高壓容器都視為厚壁容器。4按工作溫度分類 按照容器工作溫度的高低可分為四個等級低溫容器 設(shè)計溫度-20常溫容器 設(shè)計溫度-2

4、0200中溫容器 設(shè)計溫度200450高溫容器 設(shè)計溫度4505按工藝用途分 反應壓力容器 主要用于完成介質(zhì)的物理、化學反應。如反應器、聚合釜、合成塔等。換熱壓力容器 主要用于完成介質(zhì)的熱量交換。如冷凝器、加熱器、蒸發(fā)器等分離壓力容器 主要用于完成介質(zhì)的凈化、分離。如分離器、過濾器、洗滌器等儲存壓力容器 主要用于完成介質(zhì)的儲存，盛裝氣體、液體、固體的各種儲罐。6按安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程分類 中國壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程綜合考慮容器的壓力等級、容積大小、介質(zhì)的危害程度及在生產(chǎn)中的作用，把壓力容器分為三個類別，有第一類壓力容器、第二類壓力容器、第三類壓力容器。第一類壓力容器除第二類壓力容器、第三類壓力容

5、器外的所有低壓容器。第二類壓力容器除第三類壓力容器外的所有中壓容器；易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應容器和儲存容器；毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；低壓管殼式余熱鍋爐；搪玻璃壓力容器。第三類壓力容器毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和p.v0.2MPa.m3的低壓容器，p為設(shè)計壓力，v為容積；易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)且p.v0.5MPa.m3的中壓反應容器或p.v10MPa.m3的中壓儲存容器；高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；高壓容器。 介質(zhì)毒性程度的分類是參照GB5044職業(yè)毒性危害程度分級的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值劃分四個等級極度危害介質(zhì)(級) 最高允許濃度

6、0.1mg/m3，如氟、氫氟酸、光氣等介質(zhì)；高度危害介質(zhì)(級) 允許濃度0.11.0mg/m3，如氟化氫、氯、碳酰氟等介質(zhì)；中度危害介質(zhì)(級) 允許濃度1.010mg/m3;，二氧化硫、氨、一氧化碳、甲醇等介質(zhì)；輕度危害介質(zhì)(級） 允許濃度10mg/m3，氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮等介質(zhì)。 易燃介質(zhì)是指與空氣混合的爆炸下限小于10%或爆炸上限和下限之差值大于或等于20%的氣體，如：一甲胺、乙烷、乙烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等。【項目實訓】某鋼瓶盛有氯氣，壓力在2MPa，溫度-40+60，材料是碳鋼，試說明該鋼瓶的類型，并簡要說明在儲存、運輸過程中應注意的問題。分析：氯氣有強烈的刺激性氣味，黃綠色氣體

7、，能使人窒息，有毒，屬于高度危害介質(zhì)(級)，所以盛裝液氯的鋼瓶，屬于第三類壓力容器，中壓、低溫、金屬薄壁儲存容器。儲存、運輸時應注意堆放整齊，裝卸要輕取輕放，應放于通風遮陽、不易起火處，應隨時觀察鋼瓶表面是否有腐蝕，瓶嘴是否漏氣。【項目練習】1.針對壓力容器實物說明各部件結(jié)構(gòu)及作用。2.壓力容器按不同的方法有哪些分類方法？3.什么是壓力容器？4.什么是易燃介質(zhì)？5.按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值劃分哪幾個等級？項目二 內(nèi)壓薄壁容器子項目1內(nèi)壓薄壁容器最大應力確定【項目目標】知識目標：掌握內(nèi)壓圓筒和球殼應力計算公式；掌握邊緣應力的概念、特性、產(chǎn)生條件；掌握應力公式在生產(chǎn)中的實際應用。技能目標：能解決

8、生產(chǎn)中的壓力容器受力問題。一、薄膜應力薄壁圓筒容器在工程中采用無力矩理論來進行應力計算，在內(nèi)壓P作用下，筒壁承受軸向應力（1）和環(huán)向應力（2）作用，由于殼體壁厚較薄，且不考慮殼體與其它連接處的局部應力，忽略了彎曲應力，這種應力稱為薄膜應力。1、球形容器的薄膜應力 1 2 pD/4 2、圓筒形容器的薄膜應力 環(huán)向應力2 pD/2 軸向應力1 pD/4橢球薄膜應力對于標準橢圓形殼體，。a、b分別是橢球的長軸、短軸半徑。標準橢球殼體頂點處應力 1=2= pa/ 標準橢球殼體邊緣處應力 邊緣處：1= pa/2 2= -pa/ （負號表示力的方向，為壓應力） 比較上式可以看出，橢球殼中最大應力是pa/

9、。如果筒體中兩端封頭采用橢圓形封頭，取長軸半徑等于筒體半徑，兩者最大應力相同，計算的厚度也相同，即等厚度連接，這對加工非常有利，可以減小了邊緣應力。所以，橢圓形封頭是圓筒形容器中最常用的封頭?！卷椖繉嵱枴磕彻こ逃玫牧泄苁綋Q熱器，其左封頭為半球形，筒身為圓柱形，右封頭為半橢圓形，其長短軸a/b=2，圓柱體的平均直徑是D=420mm，筒身與封頭的壁厚均為8mm，殼程壓力是4.5MPa，管程（雙管程）壓力是4.0MPa，試計算封頭和筒身中的最大應力。計算過程解：1、球形封頭中的應力 1 2 pD/4=4.042048=52.5MPa 2、筒身中的最大應力： 環(huán)向應力22 1 pD/2=4.5 420

10、/48=118MPa 3、橢球封頭中的最大應力： 頂點處： 1 2 pa/=4.0 210/8=105 MPa 邊緣處： 1 pa/2=4.0 210/ 2 8=105 MPa 2 pa/2（2-a2/b2)=4.0 210/ 2 8(2-4)= -105 MPa結(jié)論 0，代表殼體內(nèi)產(chǎn)生的力為壓應力； 0，代表殼體內(nèi)產(chǎn)生的力為拉應力。在本題中，橢球的頂點和邊緣都是105MP，但是力的方向不同，一個拉應力，一個壓應力。 二、邊緣應力1、邊緣應力產(chǎn)生薄膜應力的計算都是假設(shè)在遠離端蓋的位置上，此時，即認為在內(nèi)壓作用下殼體截面產(chǎn)生的應力是均勻連續(xù)的。但在實際生產(chǎn)中，除了球殼外，圓柱形容器是用圓筒與圓形

11、平板、圓錐、橢圓組合而成，零部件受壓后，各自產(chǎn)生的變形不一致，稱為變形不連續(xù)，該類殼體的連接邊緣處必然存在應力的不連續(xù)性。另外，殼體材料的變化、厚度的變化、局部承受載荷等都會引起殼體應力的不連續(xù)性。圓筒形容器的厚度與平板形封頭厚度不相等，且平板形封頭厚度大，剛性亦大，在內(nèi)壓作用下沿半徑方向的變形很?。粓A筒較薄，半徑方向變形較大，而二者剛性連接的，所以，在連接處圓筒的變形就受到平封頭的約束而不能自由膨脹。圖中Q0表示邊緣剪力，M0表示邊緣力矩，統(tǒng)稱為邊遠力系，它們是由于圓筒與封頭之間的相互約束而產(chǎn)生的。由邊緣力系引起的應力，稱為邊緣應力。邊緣應力有時比薄膜應力大得多，由于這種現(xiàn)象只發(fā)生在連接邊緣

12、，故稱其為邊緣效應或邊緣問題。筒身平板端蓋自由變形位置連接后的變形位置2、邊緣應力產(chǎn)生條件邊緣應力是殼體連接的兩部分受力后變形不同，產(chǎn)生相互約束。因此當組合殼體存在此條件，即使不在連接邊緣部位，仍然會產(chǎn)生邊緣應力。這些常見的連接邊緣部位有殼體與封頭的連接處，兩部分母線有突變；直徑和材料相同，但厚度不同的兩圓筒的連接處，由于厚度不同，剛度不同，變形也不同；同直徑、同厚度但材料性能不同的兩圓筒的連接處，因為材料性能不同，變形不同；殼體上有集中載荷，因為有局部載荷，導致變形有約束；圓筒上有法蘭、管板、支座等部位，因為法蘭、管板、支座導致殼體局部有約束?？梢姡吘墤κ且驗閹缀涡螤畈煌?，或材料的物理性

13、能不同，或載荷不連續(xù)等原因而使邊界處的變形受到約束而產(chǎn)生的局部應力。這種局部應力往往成為容器破裂的起源。邊緣應力特性局限性：不同形狀的組合殼體，在邊緣處產(chǎn)生的邊緣應力大小不同，但它們有明顯衰減的特性，影響范圍很小，應力只存在于連接處附近的區(qū)域，離開連接邊緣稍遠一些，邊緣應力就沿著圓筒的軸線呈波形曲線迅速衰減至零。 自限性。邊緣應力是由于變形不協(xié)調(diào)而引起的局部應力，一旦連接處材料產(chǎn)生塑性變形，這種彈性約束就會開始緩解，使變形趨于協(xié)調(diào)，邊緣應力自行得到限制，因而在高應力區(qū)出現(xiàn)所謂的“塑性鉸”，它可使載荷部分地卸給鄰近的彈性區(qū)，使之分擔部分載荷，故整個容器并不會因此在邊緣區(qū)發(fā)生破裂。 3.邊緣應力的

14、影響及處理塑性較好的低碳鋼或奧氏體不銹鋼以及有色金屬（如銅、鋁）制作的容器，塑性較好，一般不對邊緣應力特殊考慮，容器厚度按設(shè)計計算公式確定即可，在結(jié)構(gòu)上需作某些處理，如對焊縫采取焊后熱處理，以減小熱應力；結(jié)構(gòu)上要盡量合理，如采取等厚度連接，折邊要圓滑過渡，焊縫要盡量離開連接邊緣，要正確使用加強圈等。在下列情況下應考慮邊緣應力 塑性較差的高強度鋼制壓力容器； 低溫下操作的鐵素體制的重要壓力容器； 受疲勞載荷作用的壓力容器； 受核輻射作用的壓力容器。 這些壓力容器，若不注意控制邊緣應力，在邊緣高應力區(qū)有可能導致脆性破壞或疲勞。因此必須正確計算邊緣應力并按JB4732-1995鋼制壓力容器分析設(shè)計進

15、行設(shè)計?！卷椖烤毩暋繉懗鰞?nèi)壓薄壁筒體中最大應力公式。 寫出內(nèi)壓薄壁球殼中最大應力公式。比較圓筒形容器與球殼的受力特點。4.什么是邊緣應力？產(chǎn)生條件是什么？邊緣應力有何特點？5.在哪些情況下應考慮邊緣應力的影響？子項目2內(nèi)壓薄壁容器壁厚確定【項目目標】知識目標：掌握內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計依據(jù)；掌握圓筒和球殼厚度計算公式；掌握內(nèi)壓圓筒封頭的結(jié)構(gòu)、特點及應用場合；掌握橢圓形封頭厚度計算公式。技能目標：能校核壓力容器的強度。一、內(nèi)壓圓筒及球殼厚度確定1.圓筒計算厚度確定第一強度理論（最大主應力理論）筒體上的最大應力小于或等于材料的許用應力，才能保證安全可靠。 maxt圓筒厚度計算公式的推導過程圓筒環(huán)向應力

16、是器壁最大應力max 2pD/2式中 p設(shè)計壓力 ，mm ； D-圓筒中徑，mm Di-圓筒內(nèi)徑,，mm 圓筒的計算厚度，mm t-設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應力，MPa 即 pD/2 t 考慮因素 圓筒除了無縫鋼管外，一般由鋼板卷焊而成。焊縫內(nèi)可能由于有夾渣、氣孔、未焊透、裂紋以及焊縫兩側(cè)過熱區(qū)的影響，造成焊縫本身或焊縫兩側(cè)的強度比圓筒鋼板本體的強度為弱，所以要將鋼材的許用應力打個折扣，即乘以焊縫系數(shù)，變?yōu)閠，1，所以設(shè)計公式成為 pD/2 t化簡公式：因工藝條件以圓筒的內(nèi)徑為決定尺寸，所以把上式中的中徑換算為內(nèi)徑i的形式，可得 D=Di+故設(shè)計公式進一步成為 p(Di+)/2 t 根據(jù)GB1

17、50-1998的規(guī)定，確定筒體厚度的壓力為計算壓力，故計算壁厚 =pc Di/(2t - pc ）2、球體的強度計算公式=pc Di/(4t - pc ) 公式中字母的意義同前 圓筒和球體厚度公式比較在相同內(nèi)壓和直徑的情況下，球形容器的壁厚是圓筒形的一半，因此球形容器消耗的材料少。例如一個內(nèi)壓為0.5MPa，容積為5000m3的球形容器，比相同內(nèi)壓和容積的圓筒形容器可節(jié)省鋼材45%，同時球形占地面積小，因此保溫材料，防腐涂料等用量均少，維護保養(yǎng)等也比較簡單。目前石油化工企業(yè)廣泛采用球形容器來貯存氧氣、石油液化氣、乙烯、液氨、天然氣等。但球形容器制造和安裝比圓筒形容器復雜，技術(shù)要求比較高，所以目

18、前球形容器主要用容積在50m3以上的中壓貯罐。3、厚度計算公式各參數(shù)確定設(shè)計壓力 容器設(shè)計時，必須考慮在工作情況下可能達到的工作壓力和對應的工作溫度兩者組合中的各種工況，并以最苛刻工況下的工作壓力來確定設(shè)計壓力。各類壓力的含義 設(shè)計壓力P 指設(shè)定的容器頂部的最高工作壓力，其值不低于工作壓力 。無安全泄放裝置時，設(shè)計壓力取(1.01.1) PW；裝有安全閥時，設(shè)計壓力不低于(等于或稍大于)安全閥開啟壓力(安全閥開啟壓力取1.051.10倍工作壓力)；裝有爆破片時，設(shè)計壓力取爆破片設(shè)計爆破壓力加制造范圍上限。 工作壓力PW 指容器在正常操作情況下，頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。 計算壓力PC 指在相應設(shè)

19、計溫度下，用以確定容器殼體厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。計算壓力等于液柱靜壓力加設(shè)計壓力。當容器各部位或元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。此時計算壓力為設(shè)計壓力。設(shè)計溫度的確定設(shè)計溫度系指容器在正常操作情況時，在相應設(shè)計壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度。對于0以上，其值不得低于元件金屬可能達到的最高金屬溫度。對于0以下的金屬溫度，則設(shè)計溫度不得高于元件金屬可能達到的最低金屬溫度。設(shè)計溫度應是容器內(nèi)物料工作時的最高溫度或最低溫度。若容器內(nèi)壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時，設(shè)計溫度按下表確定。最高或最低工作溫度tw設(shè)計溫度t最高或最低工作溫度tw設(shè)計溫度ttw -20tw-101

20、5 tw 350tw+10-20 tw 15tw-5(但最低為-20）tw 350tw+（515）許用應力的確定許用應力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料許用強度，是用材料的各項強度指標分別除以相應的安全系數(shù)而得，并取其中最小值。計算時必須合理選用材料的許用應力。若選用過大的許用應力，會使計算出來的部件過于單薄，而強度不足發(fā)生破壞；若采用過小的許用應力，則會使部件過分笨重而浪費材料。計算時查表即可。 焊接接頭系數(shù)的確定由于焊縫可能存在夾渣、氣孔、未焊透、微裂紋等缺陷，致使焊縫本身的強度削弱，同時在焊縫的熱影響區(qū)還會產(chǎn)生金相組織的變化，使晶粒長大，也使該區(qū)的機械性能有所降低。現(xiàn)引入焊縫系數(shù)來表征焊

21、縫對設(shè)備強度削弱程度。以焊縫強度與母材強度的比值來表示焊縫系數(shù)。雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊縫： 100%無損探傷 =1.00 局部無損探傷 =0.85單面焊的對接焊縫（沿焊縫根部全長具有緊貼基本金屬墊板） 100%無損探傷 =0.9 局部無損探傷 =0.厚度附加量的確定考慮鋼板厚度的負偏差及生產(chǎn)過程中介質(zhì)的腐蝕，計算出的厚度必須增加一個厚度附加量。厚度附加量包括兩部分。即 1 式中1鋼板或鋼管的厚度負偏差，按相應鋼板，鋼管的標準選?。ㄒ姳?-3） 腐蝕裕量。 腐蝕速度容器或設(shè)備的使用年限，mm； 不同介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速度不同。對碳素鋼和低合金鋼取 不小于1mm，對不銹鋼，當介質(zhì)的腐

22、蝕性極微時，取 。參考表3-4。4. 各厚度含義最小厚度 常壓或低壓容器，按照壁厚公式計算出來的壁厚很薄，這樣不僅給焊接帶來了困難，而且因為壁薄就顯得剛度不足，容易變形。特別對于一些大型容器或設(shè)備，壁厚太薄就無法進行吊裝和運輸。因此設(shè)計時不管按壁厚計算出來的數(shù)值有多小，必須取一個不包括腐蝕裕量的最小壁厚min，以滿足上述要求。 對碳素鋼和低合金鋼制容器 min不小于3mm，腐蝕裕量另加。 對高合金鋼制容器，取min不小于2mm，腐蝕裕量另加。容器各厚度相互關(guān)系計算厚度 由計算公式得到的厚度。設(shè)計厚度d 計算厚度和腐蝕裕量之和, d=+ C2。名義厚度n 設(shè)計厚度加鋼板負偏差，圓整后的厚度，（+

23、 C1+ C2）再圓整為整數(shù)。有效厚度e 名義厚度減去腐蝕裕量，n- C，C= C1+ C2 。二、內(nèi)壓容器封頭壁厚確定 結(jié)構(gòu)組成設(shè)計公式特點適用范圍半球形封頭 半個球= 在同樣的容積下其表面積最小，在相同的直徑與壓力下，它所需的壁厚最薄，因此可節(jié)省鋼材。 加工困難適用于大直徑的容器 橢圓形封頭 半個橢球和具有一定高度的圓筒殼體組成（或直邊部分） = 受力好，計算厚度與筒體相同，可以做到等厚度連接，加工較易。應用廣泛碟形封頭 三部分組成，一是以Ri為半徑的球面部分，二是高度為h的直邊部分(圓筒部分)，三是連接兩部分的過渡區(qū)。 = 封頭在連接處造成突然轉(zhuǎn)折，將會產(chǎn)生很大的橫推力和邊緣力 很少采用

24、 錐形封頭 折邊錐形封頭，有三部分組成，即錐體部分、圓弧過渡部分和高度為h的圓筒部分。無折邊封頭只有錐體部分 c= 受力情況比較差，原因是因為錐形封頭與圓筒連接處的轉(zhuǎn)折較為厲害，曲率半徑發(fā)生突變而產(chǎn)生邊緣力的緣故。 常用于粘度大或懸浮性的流體物料，有利于排料， 平蓋 平板，有可拆和不可拆平蓋兩種p = 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 常用于可拆的人孔蓋、換熱器端蓋等處 【項目實訓】某化工廠有一反應釜，已知釜體內(nèi)徑1400 mm，工作溫度5150，工作壓力1.5 Pa，釜體上裝有安全閥，其開啟壓力1.6 MPa。釜體選用材料為0Cr18Ni10Ti，雙面對接焊，全部無損檢測。試確定釜體的厚度。若選用標準橢

25、圓形封頭，試確定釜體封頭厚度。 已知Di =1400 mm，設(shè)計溫度t=150+20=170，釜體上裝有安全閥，設(shè)計壓力取1.6MPa，雙面對接焊全部無損探傷，=1.00，查許用應力表t=134.2 MPa（內(nèi)插法），采用不銹鋼材料， C2=0mm圓筒部分厚度 =8.40mm設(shè)計厚度確定 比較不銹鋼的最小厚度min不小于2mm，所以取計算厚度8.40mm，d=+ C2=8.4+0=8.4mm假設(shè)名義厚度在825mm之間，查表C1=0.8mm，d+ C1=8.4+0.8=9.2mm，圓整為整數(shù)取10mm。即釜體的厚度為10mm。 封頭部分厚度=8.37mm假設(shè)名義厚度在825mm之間，查表C1=

26、0.8mm不銹鋼的最小厚度min不小于2mm，所以取計算厚度8.40mm，d=+ C2=8.37+0=8.37mmd+ C1=8.37+0.8=9.17mm，圓整為整數(shù)取10mm。即釜體封頭的厚度為10mm?！卷椖烤毩暋績?nèi)壓薄壁筒體、球殼厚度計算公式，比較其特點。 簡述內(nèi)壓薄壁封頭結(jié)構(gòu)、特點及適用范圍。為了滿足容器剛度要求，對容器最小厚度有哪些規(guī)定？有一長期閑置的壓力容器，實測壁厚為8mm，內(nèi)徑為1000mm，材料是Q235-A，縱向焊縫為雙面對接焊，是否做過無損探傷不清楚，現(xiàn)要求該容器承受1MPa的內(nèi)壓，工作溫度為160，介質(zhì)無腐蝕性，并裝有安全閥，試判斷該容器是否能用？子項目3內(nèi)壓薄壁容器

27、壓力試驗【項目目標】知識目標 掌握壓力容器壓力試驗的目的；掌握壓力試驗的方法；掌握壓力試驗的步驟。技能目標 能對壓力容器進行壓力試驗；能校核壓力容器強度。一、壓力試驗目的及作用新制造的容器或大檢修后的容器，在交付使用前都必須進行壓力試驗。檢驗容器在超過工作壓力條件下密封結(jié)構(gòu)的可靠性、焊縫的致密性以及容器的宏觀強度。同時觀測壓力試驗后受壓元件的母材及焊接接頭的殘余變形量，還可以及時發(fā)現(xiàn)材料和制造過程中存在的缺陷。 二、試驗過程及裝置1.按下圖安裝試驗裝置。2.檢查試驗裝置可靠性，注意禁錮螺栓，檢查壓力表量程。3. 試驗過程：在容器的頂部先打開出氣閥，關(guān)閉排水閥，打開進水閥；開啟水泵，直至試驗容器

28、出氣口液體溢出，關(guān)閉出氣閥；壓力緩慢上升至設(shè)計壓力，確認無泄漏后，繼續(xù)升壓至試驗壓力，保壓時間一般不少于30分鐘。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80%，并保持足夠長的時間（一般不少于30分鐘），對所有焊接接頭和連接部位進行檢查，試驗中，不得帶壓緊固螺栓。如有滲漏，修補后重新試驗。液壓試驗合格的標準無滲漏；無可見的異常變形；試驗中無異常的響聲。水泵壓力表壓力表閥門閥門閥門進水閥出氣閥排水閥水管水槽常用的壓力試驗方法有液壓試驗和氣壓試驗。一般用液壓試驗，因為其危險性小。屬于以下情況不能做液壓試驗，應做氣壓試驗。容器內(nèi)不允許殘留微量液體；寒冷冬季容器內(nèi)液體結(jié)冰可能脹破容器；液壓試驗時因液體重量超過基礎(chǔ)

29、承受能力，如高大的塔。三、常用的壓力試驗方法四、試驗介質(zhì)及要求1.液壓試驗介質(zhì)及要求凡在壓力試驗時不會導致發(fā)生危險的液體，在低于其沸點溫度下都可作為液壓試驗的介質(zhì)，一般采用水。液壓試驗應注意問題：液壓試驗應采用清潔水。對于奧氏體不銹鋼制造的容器，用水進行試驗后，應采取措施將水漬去除干凈，防止氯離子腐蝕。當無法達到這一要求時，就應當控制水的氯離子含量不超過25mg/L。當采用不會導致危險的其他液體作試驗介質(zhì)時，液體的溫度應低于其閃點或沸點。對于碳鋼或16MnR和正火15MnVR鋼制造的容器,在液壓試驗時溫度不低于5。低合金鋼容器液體溫度不得低于15。由于板厚等因素造成材料脆性轉(zhuǎn)變溫度升高時，還要

30、相應提高試驗液體的溫度。其他鋼種的容器液壓試驗溫度按圖樣規(guī)定。鐵素體鋼制低溫壓力容器，液體溫度不得低于受壓元件及焊接接頭進行夏比（V形缺口）沖擊試驗的溫度再加上20。新制造的容器液壓試驗后，應及時將試驗介質(zhì)排凈，并用壓縮空氣或其他惰性氣體將容器內(nèi)表面吹干，以免腐蝕。2.氣壓試驗介質(zhì)氣壓試驗時通常選用干燥潔凈的空氣、氮氣或其他無毒的惰性氣體。若容器內(nèi)殘留易燃氣體存在，會導致爆炸，則不得使用空氣作為試驗介質(zhì)。氣壓試驗有一定危險性，必須做好防護措施，在有關(guān)安全部門監(jiān)督下進行。在進行氣壓試驗前，必須對容器主要焊縫進行100%無損探傷檢查。五、應力校核壓力試驗時的試驗壓力大于設(shè)計壓力，故試驗時容器壁內(nèi)的

31、應力值也必然相應增大，因此在對容器或設(shè)備進行壓力試驗都要進行應力校核，滿足要求時才能進行壓力試驗的實際操作。1.試驗壓力 試驗壓力時進行壓力試驗時規(guī)定容器應達到的壓力，其值反映在容器頂部的壓力表上。液壓試驗時試驗壓力 PT=1.25 氣壓試驗時試驗壓力 PT=1.15 在確定試驗壓力時應注意以下幾點：容器銘牌上規(guī)定有最大允許工作壓力時，公式中應以最大允許工作壓力代替設(shè)計壓力；容器各元件所用材料不同時，應取各元件材料的/t 比值中最小者。立式容器（如塔器）臥置進行液壓試驗時，其試驗壓力值應為試驗壓力加立置時圓筒所承受的最大液柱靜壓力。容器的試驗壓力（液壓時為立置和臥置兩個壓力值）應標在設(shè)計圖樣上

32、。2.壓力試驗前容器的應力校核液壓試驗時（無論容器立置或臥置）圓筒的應力應滿足的條件 0.9s 式中 T試驗壓力下圓筒的應力 ，MPa PT試驗壓力 ，MPa； PL液柱靜壓力 ，MPa； Di -圓筒內(nèi)徑, mm； e圓筒的有效厚度,mm； 焊接接頭系數(shù)； s圓筒材料在常溫下的屈服點，MPa。 氣壓試驗時圓筒的應力應滿足的條件 0.8s 式中字母含義同前。六、致密性試驗致密性試驗是為了檢查容器可拆連接部位的密封性。致密性試驗包括氣密性試驗和煤油滲漏試驗兩種方法。1.氣密性試驗 對劇毒介質(zhì)和設(shè)計要求不允許有微量介質(zhì)泄漏的容器，在壓力試驗合格后，還要作氣密性試驗。試驗壓力為設(shè)計壓力的1.05倍，

33、試驗時壓力應緩慢上升，達到規(guī)定試驗壓力后保持10分鐘，然后降到設(shè)計壓力，對所有焊接接頭和連接部位進行泄漏檢查。小型容器可浸入水中檢查。如有泄漏，修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。已經(jīng)做過氣壓試驗，經(jīng)檢查合格的容器，可免做致密性試驗。2.煤油滲漏試驗將焊縫能夠檢查的一面清理干凈，涂以白粉漿，晾干后在焊縫的另一面涂以煤油，使表面得到足夠的浸潤，經(jīng)半小時后白粉上沒有油漬下出現(xiàn)為合格。否則說明有滲漏或微裂紋，應進行修補?！卷椖繉嵗磕郴S有一立式設(shè)備，罐體直徑2000mm，材料為Q235-A，正常操作時罐內(nèi)液面高度不超過2500mm，灌頂至罐底高度3200mm，罐內(nèi)工作溫度為50，液面上方氣體壓力

34、不超過0.15MPa，液體密度1160kg/m3，隨溫度變化小，罐體實測厚度為6mm，試問該罐體是否滿足水壓試驗要求。已知P=0.15MPa，t=50, =0.85，C2=2mm，Di=2000mm，n =6mm罐體正常工作時承受的最大液柱靜壓力PL=gH=11609.812.510-6=0.0284 MPa，5%P=0.050.15=0.0075 MPa PL5%P Pc=P+ PL=0.15+0.0284=0.1784 MPa查許用應力表，Q235-A在50時許用應力值t =113 MPa 在20時許用應力值t =113 MPa查鋼板負偏差表，鋼板6mm時，C1=0.6mm，C1+ C2=

35、2.6mm，e =n- C=3.4mm試驗壓力PT=1.25=1.25=0.1875 MPa液柱靜壓力PL=gH1=11609.813.210-6=0.0364 MPa =65.96 MPa查表，Q235-A在20時屈服點s =235 MPa0.9s=0.90.85235=179.78 MPa65.96 MPa179.78 MPa 故水壓試驗時滿足強度要求。【項目練習】1.為什么要對壓力容器進行壓力試驗？為什么一般容器的壓力試驗都應首先考慮液壓試驗？在什么情況下才進行氣壓試驗？2.說明水壓試驗的大致過程。3.練習水壓試驗的過程。項目三 外壓容器子項目1外壓容器穩(wěn)定性試驗【項目目標】知識目標 掌

36、握外壓容器的穩(wěn)定性概念；掌握臨界壓力概念及影響因素；掌握外壓容器類型判別方法技能目標 能判別外壓容器的類型。一、外壓容器的穩(wěn)定性概念外壓容器壓力低，壁厚薄，大部分容器壁厚能滿足強度要求，但因為壁薄直徑大，呈現(xiàn)出剛度不足，導致失效。剛性不好的容器在壓應力低于屈服極限時，圓筒突然被壓癟，導致破壞，使筒體失去了原來的形狀，這種現(xiàn)象類似于壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象，稱為外壓容器的失穩(wěn)。實踐證明，失穩(wěn)是外壓容器破壞的主要形式，因此對外壓容器，在保證其殼體強度的同時，也保證其殼體的穩(wěn)定性，是外壓容器能夠正常操作的必要條件。二、臨界壓力及影響因素臨界壓力，指容器進入失穩(wěn)狀態(tài)時的壓力，使容器在原平衡狀態(tài)下喪失穩(wěn)定的最小壓力

37、值，常用Pcr表示。影響臨界壓力的因素有： （）圓筒的幾何尺寸。 將四個直徑相同的鋁箔圓筒（筒內(nèi)抽空）編號為、號，其中、號圓筒長度相同、壁厚不同；、壁厚相同、長度不同；、號壁厚相同、長度相同，號圓筒筒身中間有一個加強圈。觀察圓筒變形順序，記錄變形時真空度。試驗數(shù)據(jù)見下表據(jù)實驗結(jié)果可知 比較、號實驗，L/D相同時，/D大者，臨界壓力高； 比較、號實驗，/D相同時，L/D小者，臨界壓力高； 比較、號實驗，L/D、/D相同時，有加強圈者，臨界壓力高。原因分析： 圓筒失穩(wěn)時，筒壁變成了波形，筒壁各點的曲率發(fā)生了突變。這說明筒壁在環(huán)向受到了彎曲。筒壁的/D越大，筒壁抗彎曲能力越強。所以，/D大者，圓筒的

38、臨界壓力高。這如同一個又粗又短的懸壁梁能承受較大載荷一樣。封頭的剛性較好，能夠?qū)ν搀w起一定的支承作用，故筒體短，臨界壓力高，但這種支承作用的效果，將隨著圓筒的幾何長度的增長而減弱，故圓筒越長，其臨界壓力也就降低若在圓筒外壁或內(nèi)壁焊上一個至數(shù)個加強圈，只要加強圈有足夠大的剛性，它同樣可以對圓筒起到支承作用，所以當兩個圓筒的L/D、/D相同時，又加強圈者，臨界壓力高。 在同等條件下圓筒壁厚與直徑之比越大或者剛性支承件（容器或加強圈）之間的間距與直徑之比越小，圓筒抵抗彎曲變形的能力越強，相應的圓筒臨界壓力值也就越高，反之亦然。（）材料的性能 圓筒在彈性失穩(wěn)時的臨界壓力與材料的屈服點沒有直接關(guān)系，而僅

39、與材料彈性模量值和泊松比的直接影響。值大，材料剛性大，抵抗變形的能力也強，其臨界壓力值增高，但是由于各種鋼材的值相差不大，所以設(shè)計外壓容器時不必采用高強度鋼來代替一般碳鋼， 值對臨界壓力值有影響，但影響不大，一般情況下 值大的Pcr也大。材料組織的不均勻性，將使圓筒的變形容易，因而臨界壓力值將降低。（）圓筒的不圓度 在制造過程中，對圓筒不圓度的允許值必須嚴加控制。因為圓筒形狀的不圓度，也會影響圓筒抵抗變形的能力，不圓度增大，使臨界壓力值下降。三、外壓圓筒的分類長圓筒 該圓筒剛性最差，最易失穩(wěn)，失穩(wěn)時呈現(xiàn)兩個波形。短圓筒 該圓筒剛性較好，失穩(wěn)時呈現(xiàn)兩個以上的波形。剛性圓筒 該圓筒剛性最好，破壞時

40、屬強度失效。外壓圓筒的臨界壓力計算1、長圓筒的臨界壓力可用布瑞斯-勃瑞恩公式計算 Pcr 把=0.3代入上式，可得鋼制長圓筒臨界壓力計算公式為 Pcr 應用此兩個公式應符合兩個條件：（1）c r = PcrD0/2e st （2）圓筒同一斷面上的圓度e應符合限制條件。2、短圓筒的臨界壓力，拉姆公式得到了廣泛應用。 Pcr應用條件同上3、剛性圓筒的臨界壓力：Pmax=2est/Di四、臨界長度相同直徑和壁厚的情況下，短圓筒的臨界壓力高于長圓筒的臨界壓力。隨著短圓筒長度的增加，封頭對筒壁的支撐作用逐漸減弱，臨界壓力值也隨之降低。當短圓筒的長度增加到某一數(shù)值時，封頭的支撐作用開始完全消失，此時短圓筒

41、的臨界壓力下降到與長圓筒的臨界壓力相等。根據(jù)上兩式列等式，得：Lcr=1.17(D0/e)1/2同理，短圓筒和剛性圓筒的臨界壓力相等時，得出： Lcr=1.3Ee/st(D0/e)1/2 計算長度的計算計算長度是指圓筒上相鄰兩個剛性構(gòu)件之間的距離。（1）圓筒部分沒有加強圈時，或沒有可作為加強的剛性構(gòu)件時，計算長度取圓筒的總長度（ 包括封頭的直邊高度）加上每個凸形封頭曲面深度的1/3。（2）有加強圈或有可作為加強的剛性構(gòu)件時，計算長度取相鄰加強圈或剛性構(gòu)件的中心線間的最大距離。計算長度圖例臨界長度的判別臨界長度 Lcr1.17D0(D0/e)1/2 Lcr1.3Ee/st (D0/e)1/2 （

42、1）當圓筒計算長度LLcr時，屬于長圓筒；（2）當圓筒長度LLcr時，屬于剛性圓筒；（3）當圓筒LcrLLcr時，屬于短圓筒。【項目實例】 已知圖中反應釜釜體內(nèi)徑1400 mm，反應釜筒體部分長1600mm，兩端封頭為標準橢圓形封頭，封頭高均為350mm，直邊高度為40mm，夾套外筒的內(nèi)直徑Di=1500mm，夾套上端離筒體與封頭法蘭連接處距離為100mm。反應釜裝有安全閥，泄放壓力為p1=0.3MPa；夾套用水蒸汽加熱，蒸汽管線裝有安全閥，泄放壓力為p2=0.4MPa，反應釜內(nèi)最低壓力為常壓。試判斷釜體和夾套各屬于內(nèi)壓容器還是外壓容器？如果是外壓容器，試確定其計算長度L。答案夾套內(nèi)承受壓力p

43、2=0.4MPa，大于反應釜內(nèi)部壓力p1=0.3MPa，p2 p1，夾套屬于內(nèi)壓容器。取設(shè)計壓力p2為0.4MPa，在此壓力下蒸汽的溫度t=144C，故設(shè)計溫度t=144C。反應釜內(nèi)最低壓力為常壓，即p1=0,夾套內(nèi)壓力p2=0.4 MPa,所以內(nèi)筒體承受外壓的作用，按外壓容器計算。 計算長度L=(1600-100)+40+1/3350=1656.7 mm【項目練習】1.解釋外壓容器穩(wěn)定性概念 2.什么是臨界壓力？影響臨界壓力因素有哪些？3.什么是臨界長度？什么是計算長度？4.如何判斷外壓圓筒的類型？5.計算下題塔的計算長度L。某一外壓圓筒形塔體，內(nèi)徑為1400mm，筒體總長6000mm(不包

44、括封頭)，標準橢圓形封頭高（半橢球）為350mm，直邊高度40mm，設(shè)計溫度為200C，材料為16MnR，真空操作，無安全控制裝置，取腐蝕裕量C2=1.2mm。子項目2外壓容器壁厚確定【項目目標】知識目標 掌握外壓容器的穩(wěn)定條件；掌握圖算法確定外壓容器厚度的方法；掌握圖算法確定外壓容器封頭的方法；技能目標 能計算外壓容器的壁厚。一、外壓容器穩(wěn)定條件失穩(wěn)是外壓薄壁容器主要的破壞形式。外壓容器實際承受的壓力小于其臨界壓力時，容器不會失穩(wěn)，但實際上圓筒存在幾何形狀、尺寸偏差、材料性能不均勻等缺陷，所以容器的實際臨界壓力小于理論計算值。工程設(shè)計上通?？紤]一安全裕度，用臨界壓力除以穩(wěn)定系數(shù)m，即 pc

45、p= （3-24）式中 pc計算外壓力；m穩(wěn)定系數(shù)，其值取決于計算公式的精確程度、載荷的對稱性、筒體的幾何精度、制造質(zhì)量、材料性能以及焊縫結(jié)構(gòu)等。中國規(guī)定，圓筒m=3，凸形封頭m=14.52。二、外壓容器壁厚確定外壓容器壁厚確定有解析法和圖算法，圖算法因為計算簡便，受到廣泛應用。下面是圖算法的計算步驟：1、圖算法計算外壓圓筒壁厚D0/e20的外壓圓筒和管子假設(shè)外壓圓筒和管子的名義厚度n。計算D0、e。求L/ D0 D0/e查圖3-8，求A。其中若L/ D0 50，取L/ D0 =50；若 L/ D0 0.05， L/ D0 =0.05。選材料圖3-93-10，查出B。計算：P =Be/ D0

46、；若所得值落在設(shè)計溫度下材料線左方，可直接將值代入下式計算，得：P 2AE/3(D0 /e)。比較：P 應大于或等于pc ，否則需再重新假設(shè)名義厚度n，重復上 述計算步驟，直到P大于且接近pc為止。D0 /e2（略）。2、圖算法計算外壓凸形封頭壁厚 外壓球形封頭厚度確定假設(shè)壁厚，則e，定出R0/e。計算球形封頭的臨界應變值A(chǔ) A= 按所用材料選圖3-9至圖3-10，在所選圖中橫坐標上找到系數(shù)A，若值落在設(shè)計溫度下材料線右方，則過此點垂直上移，與設(shè)計溫度下的材料線相交（遇中間溫度用內(nèi)插法），再過此交點水平方向右移，在圖的右方找到系數(shù)，將值代入p = ，式中得許用壓力p 。 若所得值落在設(shè)計溫度下

47、材料線左方，可直接將值代入下式計算，得 p p應大于或等于pc，否則需再重新假設(shè)名義厚度n，重復上述計算步驟，直到p大于且接近pc為止。外壓橢圓形封頭和碟形封頭的厚度確定 外壓橢圓形封頭和碟形封頭的厚度計算與外壓球形封頭類似，只是R0的含義不同。對于碟形封頭，R0取球面部分外半徑；對于橢圓形封頭，由于其曲率半徑是變化的，所以，R0取當量球殼外半徑，即 R0=K1D0 （標準橢圓形封頭K1=0.9） 錐形封頭厚度確定 受外壓作用的錐形封頭，其設(shè)計包括兩個方面：一是厚度計算；二是錐殼與圓筒連接處的外壓加強計算。 厚度計算的方法與錐形封頭和錐殼的形狀有關(guān)。當錐形封頭和錐殼的半頂角60C，其厚度按平蓋

48、計算，計算直徑取錐殼的最大內(nèi)直徑；當半頂角60C 時，采用當量法計算厚度。 對于半頂角60C 的錐形封頭，因其與連接處存在結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的邊緣應力，因此，在連接處附近，筒體與錐形封頭必須有足夠的截面，保證其在外壓作用下的穩(wěn)定性，如果截面不夠，則需設(shè)置加強段，必要時還需配置加強圈。 錐形封頭和錐殼的具體計算方法，可參考有關(guān)的設(shè)計標準。3計算參數(shù)計算外壓力pc確定計算外壓力是確定外壓容器厚度的依據(jù)，因此，計算外壓力應考慮正常條件下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)、外壓力差。對于真空容器，其殼體厚度按外壓容器的設(shè)計方法考慮，當裝有真空泄放閥類安全控制裝置時，設(shè)計外壓力取1.25倍最大內(nèi)、外壓力差或0.1MPa兩

49、者中的較小值；當無安全控制裝置時，設(shè)計外壓力取0.1MPa；在以上基礎(chǔ)上考慮相應的液柱靜壓力，可得計算外壓力pc。對由兩室或兩個以上壓力室組成的容器，如夾套容器，其計算外壓力應考慮各室之間的最大壓力差。三、外壓容器壓力試驗外壓容器和真空容器以內(nèi)壓進行壓力試驗，其試驗壓力按下列方法確定 液壓試驗 pT=1.25p 氣壓試驗 pT =1.15p對于由兩室或兩個以上壓力室組成的容器，如夾套容器，進行壓力試驗時應考慮校核相鄰殼壁在壓力試驗下的穩(wěn)定性，如果不滿足穩(wěn)定要求，則應規(guī)定在做壓力試驗時，相鄰壓力室內(nèi)必須保持一定壓力，以使在整個試驗過程中（包括升壓、保壓和卸壓）的任何時間內(nèi)，各壓力室的壓力差不超過

50、允許壓力差，這一點也應注在設(shè)計圖樣上。外壓容器的其他參數(shù)，如設(shè)計溫度、焊接接頭系數(shù)、許用應力等與內(nèi)壓容器相同?！卷椖繉嵱枴?參考子項目1中【項目實訓】反應釜選用Q235-A材料，腐蝕裕量C2=2mm,試確定釜體及封頭厚度。1.反應釜筒體厚度確定假設(shè)壁厚n=12mm，查表C1為0.8mm，C2取2mm，=2.8mm。en=12-2.8=9.2mm，D0=Di+2n=1400+212=1424mm,L=(1600-100)+40+1/3350=1656.7mmL/D0=1656.7/1424=1.1634D0/e=1424/9.2=154.78查圖3-8 =0.00055查圖3-9 B=75MPa

51、p= =0.4845 MPa0.4MPa故壁厚取12mm反應釜穩(wěn)定性足夠。2.反應釜封頭厚度確定因反應釜上封頭受內(nèi)壓，而下封頭受外壓，所以上封頭按內(nèi)壓計算，下封頭按外壓計算。上封頭標準橢圓形封頭，k=1雙面焊全部無損探傷=1.00，經(jīng)查表t=144 C時Q235-At=113MPa，標準橢圓形封頭k=1，pc=0.3MPa橢圓形封頭設(shè)計計算公式 = =1.86 mm取C=2.8mm設(shè)計厚度d=1.86+2.8=4.66mm 考慮上封頭需要開設(shè)人孔、還要支撐電機、減速機、攪拌器等重力作用，同時考慮邊緣應力問題，上封頭厚度n=12mm。筒體厚度12mm（前已計算），封頭與筒體等厚度連接，可以避免因

52、厚度不同產(chǎn)生邊緣應力下封頭假設(shè)壁厚n=12mm，en=12-2.8=9.2mm，D0=Di+2n=1400+212=1424mm,標準橢圓形封頭RO=K1D0=0.91424=1281.6mm= =0.0008973查圖 B=111MPap= =0.7968MPa0.4MPa故壁厚取12mm反應釜封頭穩(wěn)定性足夠。上、下封頭與筒體壁厚同取12mm。3.夾套筒體及封頭壁厚夾套屬于內(nèi)壓容器，壁厚計算參考內(nèi)壓薄壁容器壁厚的確定。【項目練習】1.外壓容器穩(wěn)定條件是什么？ 2.簡述圖算法確定外壓容器壁厚的步驟。3. 如何確定計算外壓力pc？4. 試計算子項目1【項目練習】5題中塔筒體及封頭壁厚。子項目3提

53、高外壓容器穩(wěn)定性方法【項目目標】知識目標 掌握提高外壓容器穩(wěn)定性方法；掌握加強圈的結(jié)構(gòu)要求；掌握設(shè)置加強圈要求；技能目標 能為外壓容器設(shè)置正確的加強圈。一、提高外壓容器穩(wěn)定性方法縮短剛性構(gòu)件之間的距離，圓筒的剛度增強，臨界壓力 Pcr值就會提高，雖然增加圓筒壁厚也能使Pcr值增大，但從鋼材消耗來看，增大壁厚，不如在圓筒的外邊或里邊設(shè)置加強圈更為有效。圓筒用不銹鋼或其它有色金屬制造時，常在圓筒外壁設(shè)置一定數(shù)量碳鋼材料制造的加強圈，可節(jié)省大量昂貴的金屬，其經(jīng)濟價值更大。二、加強圈設(shè)置1.加強圈結(jié)構(gòu)加強圈是指為增加外壓容器的穩(wěn)定性而設(shè)置在圓筒內(nèi)側(cè)或外側(cè)，具有足夠剛性的環(huán)狀構(gòu)件。加強圈常用扁鋼、角鋼、

54、工字鋼或其它型鋼制成。加強圈的要求1）有足夠的剛性2）加強圈與筒體的連接，大多采用焊接?？梢允沁B續(xù)焊，也可以是間斷焊，但必須保證加強圈與筒體緊密貼合和焊牢，否則起不到加強作用。3）加強圈可以設(shè)置在筒體內(nèi)部或外部，為確保其對筒體的加強作用，加強圈應圍繞在圓筒的圓周上。其布置見下圖。加強圈在筒外壁時，加強圈每側(cè)間斷焊接的總長，不少于圓筒外周長的二分之一；在筒內(nèi)壁時，間斷焊接的總長，應不少于圓筒內(nèi)周長的三分之一。間斷焊縫的間距t，對外加強圈為8n，對內(nèi)加強圈為12n。 由于工藝上的需要，常使設(shè)置在圓筒內(nèi)的加強圈要有局部削弱或間斷，允許加強圈間斷或削弱而不需要補強的弧長，可根據(jù)L /D0和D0/e的數(shù)

55、值查下圖2、設(shè)置加強圈的最大間距如果筒體的e/D0已經(jīng)確定，為使筒體能安全承受所規(guī)定的外壓Pc，允許加強圈的最大間距可以通過下式計算： Lmax=當加強圈的實際間距L Lmax時，則圓筒能夠安全承受設(shè)計外壓力。 【項目實訓】 有一減壓分餾塔，筒體內(nèi)徑3800mm，筒體長度12800mm，筒體兩端采用半球形封頭，壁厚附加量為4mm，操作溫度為425，真空操作，筒體和封頭材料均為16MnR，試為該塔設(shè)置合適數(shù)量的加強圈。 解：1.無加強圈時塔體壁厚假設(shè)壁厚n=26mm，en=26-4=22mm，D0=Di+2n=3800+226=3852mm,L=12800+1/31900=13433.3mmL/

56、D0=13433.3/3852=3.487D0/e=3852/22=175.1查圖 =0.00018 p= = = 0.11 MPa0.1MPa故壁厚取26mm分餾塔穩(wěn)定性足夠。2.加強圈間距塔體計算長度L=12800+1/31900=13433.3mm設(shè)置加強圈間距最大值Lmax= = =12624.85mm L=13433.3mm Lmax=12624.85mm，屬于長圓筒，容器容易失穩(wěn)。該塔至少應設(shè)置一個加強圈?！卷椖烤毩暋?.簡述提高外壓容器穩(wěn)定性的方法。 2.在外壓容器上設(shè)置加強圈對結(jié)構(gòu)有什么要求？如何確定加強圈數(shù)量？3. 觀察附近化工廠外壓容器加強圈的結(jié)構(gòu)。4. 為子項目1【項目練

57、習】5題中塔設(shè)置兩個加強圈，試計算設(shè)置加強圈后塔筒體的壁厚。項目四 壓力容器附件子項目1壓力容器密封裝置選擇【項目目標】知識目標 掌握密封裝置的密封原理；掌握壓力容器法蘭的結(jié)構(gòu)；掌握法蘭密封面形式；掌握法蘭墊片類型。技能目標 能為壓力容器選擇正確的密封裝置。一、法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理由于生產(chǎn)工藝或制造、安裝、運輸、檢修等的需要，常常將化工容器或管道做成可拆的連接結(jié)構(gòu)。常用的可拆連接有法蘭連接、螺紋連接和插套連接。法蘭連接是最常用的連接結(jié)構(gòu)，可分為壓力容器法蘭和管法蘭連接。法蘭的密封原理：法蘭在螺栓預緊力的作用下，把處于法蘭密封之間的墊片壓緊，墊片發(fā)生變形后，填滿法蘭面上的不平間隙，從而阻止流體

58、泄漏。施加于墊片單位面積上的壓力，必須達到一定的數(shù)值，才能使墊片發(fā)生變形。 螺母螺栓墊圈法蘭墊片二、法蘭的結(jié)構(gòu)與類型 1.按法蘭與設(shè)備或管道的連接方式劃分 法蘭不同類型結(jié)構(gòu)圖整體法蘭 松套法蘭 任意法蘭 （a） (b) (c) (d) （e） （f）2、法蘭密封面形式:平面型、凹凸型、榫槽型法蘭密封面型式性能比較平面型凹凸型榫槽型結(jié)構(gòu)密封面：平面車制溝槽一個凹面、一個凸面一個榫面、一個槽面特點結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，墊圈易擠偏，密封性差凹面上放墊圈，不易擠偏槽面上放墊圈，榫面易碰壞；墊圈壞了，不易取出適用范圍壓力及溫度較低的設(shè)備介于兩者之間溫度較高、壓力較高、密封要求嚴的場合3、法蘭墊片有非金屬墊

59、片、纏繞式墊片、金屬包墊片非金屬墊片組合式墊片金屬墊片組成橡膠石棉板或耐油橡膠石棉板將薄金屬帶與填充帶（石棉紙，橡膠石棉帶或聚四氟乙烯薄膜等）迭在一起繞成螺旋狀，然后在鋼帶的始端和末端點焊數(shù)點而制成用薄金屬板（白鐵皮、0Cr18Ni9Ti等）將石棉等非金屬包裹而成適用范圍壓力及溫度都不高壓力、溫度較高而且波動較大壓力、溫度較高而且波動較大 注意：組合式墊片和金屬墊片只能用于乙型平焊法蘭與長頸 對焊法蘭，甲型平焊法蘭因強度與剛度不夠而不能使用。 三、法蘭標準及選用1.壓力容器法蘭標準 壓力容器法蘭分類甲型平焊法蘭乙型平焊法蘭長頸對焊法蘭結(jié)構(gòu) 帶有一個厚度為16mm的短筒體厚度較大的頸代替了短節(jié)特

60、點剛度小短節(jié)厚度大，增加了法蘭的剛度更有效增大了法蘭的剛度適用范圍壓力較低、筒體直徑較小較大直徑和較高壓力壓力更高、直徑更大公稱直徑和公稱壓力公稱直徑和公稱壓力是選擇法蘭的主要參數(shù)。公稱直徑 公稱直徑是為了設(shè)計、制造、使用方便而規(guī)定的一種標準直徑。壓力容器法蘭的公稱直徑與壓力容器的直徑取同一系列數(shù)值。常用DN表示。DN是將容器及管子直徑加以標準化以后的標準直徑。壓力容器的公稱直徑DN是容器的內(nèi)直徑。 管子公稱直徑既不等于其內(nèi)徑，也不等于其外徑，而是與兩者相近的某一數(shù)值，為一名義直徑。 相同公稱直徑的容器法蘭與管法蘭兩者不能相互代替。公稱壓力 公稱壓力是為了設(shè)計、制造、使用方便而規(guī)定的若干個標準