Cscbpv,压力容器,设计,审核员,培训班PPT 05压力容器设计.ppt
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1、,第4章 压力容器设计,4-1 概述,压力容器设计 基本要求,安全,经济,合理选取结构、材料、参数等,合理选择设计方法,常规设计和分析设计结果比较,设计条件,4-2 设计准则,压力容器失效判据,判断压力容器是否失效,由力学分析得到力学分析结果,由实验测得失效数值,失效判据,压力容器设计准则,4-3 常规设计,一、概述,基于弹性失效设计准则,不连续应力的考虑,二、圆筒设计,单层式圆筒的优点:不存在层间松动等薄弱环节,能较好地保证筒体的强度。 单层式圆筒的缺点: 1、单层厚壁圆筒对制造设备的要求高。 2、材料的浪费大。 3、锻焊式圆筒存在较深的纵、环焊缝,不便于焊接和检验。,层板包扎式,整体多层包
2、扎式,(1)套合层数少,效率高,成本低。 (2)纵焊缝质量容易保证。 (1)只能套合短筒,筒节间深环焊缝多。 (2)要求准确的过盈量,对筒节的制造要求高。,热套式,优点,缺点,槽形绕带式,(1)机械化程度高,材料利用率高。 (2)整体绕制,无环焊缝。 (3)带层呈网状,不会整体裂开。 (4)扁平钢带成本低,绕制方便。,扁平钢带倾角错绕式,特点,内压圆筒强度设计,单层内压圆筒,壁厚计算,强度校核,工作应力,最大允许工作压力,按塑性失效设计准则:,按爆破失效设计准则:,多层圆筒壁厚,注意,最小厚度,碳素钢、低合金钢制容器:min3mm,高合金钢制容器:min2mm,设计参数的选取,设计压力p,1、
3、设计压力由工艺条件确定,在设计过程中是一个定值;工作压力在容器正常工作过程中可能变动,容器顶部和底部的工作压力也可能不同。,2、要求设计压力不低于最大工作压力。 即:P PW,3、PC= P+PL (当PL5% P时, PL可忽略不计),设计压力的规定,1、容器上装有安全阀时 P=(1.051.10)PW 2、容器上装有爆破膜时 P=(1.151.30)PW 3、盛装液化气体的容器 设计压力取工作时可能达到的最高温度下液化气体的饱和蒸气压,设计温度t,-容器在正常工作情况下设定元件的金属温度。,元件金属温度高于零度时,设计温度不得低于元件可能达到的最高温度; 元件金属温度低于零度时,设计温度不
4、得高于元件可能达到的最低温度。,根据规定:当钢板厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时,可取C1=0。所以在设计计算中,对于GB6654-1996、GB3531-1996种的钢板(如20R、16MnR、16MnDR等),均可取C1=0。,钢板厚度负偏差,焊接接头系数,材料许用应力,安全系数,碳素钢、低合金钢及铁素体高合金钢: nb3.0 ns1.6 nD1.5 nn1.0,奥氏体高合金钢: nb3.0 ns1.5 nD1.5 nn1.0,压力试验,1、试验压力, 内压容器:, 外压容器和真空容器:, 夹套容器:视内筒为内压或外压容器,分别按内压或外压容器的试验压力公式确定试验压
5、力;夹套按内压容器确定试验压力。 * 需校核内筒在夹套液压试验压力下的稳定性,如不满足稳定性要求,则需在夹套液压试验时,内筒内保持一定的压力。,液压试验,如果直立容器卧置进行液压试验,则在应力校核时,PT应加上容器立置充满水时的最大液柱压力。,2、强度校核,注意,气压试验, 内压容器:, 外压容器和真空容器:,1、气压试验,2、强度校核, 容器上没有安全泄放装置,气密性试验压力 PT=1.0P。, 容器上设置了安全泄放装置,气密性试验压力应低于安全阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力。 通常取PT=1.0PW。,气密性试验,练习题,断裂前发生较大的塑性变形,容器发生明显的鼓胀,断口处厚度减薄,断
6、裂时几乎不形成碎片。,返回,韧性断裂,压力容器在载荷作用下,应力达到或接近材料的强度极限而发生的断裂。,特点,失效原因, 容器厚度不够。 压力过大。, 断口平齐,且与最大主应力方向垂直。 容器断裂时可能裂成碎片飞出,往往引起严重后果。 断裂前没有明显塑性变形,断裂时应力很低,安全阀、爆破膜等安全附件不起作用,断裂具有突发性。,脆性断裂,(低应力脆断),器壁中的应力远低于材料强度极限时发生的断裂。, 材料的脆性。 材料中的裂纹、未焊透、夹渣等缺陷。,特点,失效原因,返回, 交变载荷。 疲劳裂纹。,疲劳断裂,在交变载荷作用下,由于材料中的裂纹扩展导致容器的断裂。,特点, 断口上有贝纹状的疲劳裂纹。
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