压力容器设计(3)

南京工业大学 备课笔记 11

度）。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件金属可能达到最高温度。

当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。 当压力容器具有不同的操作工况时，应按最苛刻的压力与温度的组合确定其设计条件。

（3）厚度及厚度附加量 Thickness and additional thickness

由前面理论公式计算得到的厚度称计算厚度。 这儿未包括厚度附加量C。 C由三部分组成： C1：钢板厚度负偏差 C2：腐蚀裕量

C3：加工减薄量，由制造厂（非设计者）确定 设计厚度??d????C2

名义厚度??n???d?C1圆整至标准规格的厚度，也是标注在图样上厚度。 有效厚度??e???n?C1?C2

成形后厚度：制造厂考虑加工减薄量，并按规格第二次向上圆整得到坯板厚度，实际上减去加工减薄量，即为出厂时容器的实际厚度，一般要求，成形后厚度>设计厚度。

最小厚度：不包括腐蚀量的最小厚度?min 碳素钢，低合金钢 ?min?3mm 高合金钢 ?min?2mm 图4－5各种厚度间的示意图：

（4）焊接接头系数? Welded joint efficiency factor

绝大多数容器采用焊接结构，焊接时可能出现各种焊接缺陷（如未熔透、气孔、夹渣等），且焊缝的热影响区易形成粗大晶粒而使强度或塑性降低。

?表示焊缝金属与母材强度的比值。 可按P134 表4－3查

南京工业大学 备课笔记 12

（5）许用应力??? Allowable stress

是壳体等受压之件的材料许用强度。

取材料强度失效判据的极限值与要应的材料设计系数（安全系数）之比。过大，过小都不适宜。

材料强度失效判据极限值可用：

，?n（蠕变极限）表示 ?s??0.2?,?b,?D（持久强度）

??b?s?st?????min?,,? （蠕变温度下）

?nbnsns??st：设计温度下的屈服点。

当碳素钢、低合金钢设计温度超过420℃，铬钼钢高于450℃，奥化体不锈钢设计温度高于550℃

???t??DtnD或????t?ntnn

材料设计系数，主要是保证受压元件的强度有足够的安全储备量。 我国现在取nb?3.0,ns?1.6

4.3.2.4外压圆筒设计Cylinder design under external pressure

要根据第二章公式计算，首先要假设t确定Lcr，再进行计算，比较，直至合格为止，比较繁琐，下面介绍圆算法和工程设计方法。 （1）图算法的原理

将（2－19）（2－97）中D?Do,t??e,??0.3

??e?得，长圆筒临界压力：Pcr?2.2E??

?Do???e???Do??2.53短圆筒临界压力：Pcr?2.59EL??e??0.45??Do?Do?PcrDo 2?e0.5

相应力临界周向应力为：?cr?

南京工业大学 备课笔记 13

失稳时周向应变：?cr?则长圆筒：?cr??crE?PcrDo （4－21） 2E??e1.1?Do????e??2 （4－22）

短圆筒：?cr?1.3?0.51.5?L?Do???Do??0.45??????Do?e?e???????? （4－23）

分析（4－22）（4－23）知：

?cr?f??LDo?,? （4－24） Do?e??这样，对不同的DoLDo?e以ε

cr

=A为横注标

为纵座标，就可能得到P138 图4－6所示的一系列曲线。

Do在图4－6中，与纵坐标平行的直线簇表示长圆筒（与L表示短圆筒。（与L若已知LDoDo无关）倾斜线簇

，Do?e均有关）

和Do。

?e就可从图4－6找出A（即周向应变）

对不同的材料，还要通过另一种图线得到?cr与Pcr的关系

?cr??crE?PcrDo 2E?e而许用外压力?P?，引入稳定性安全系数m 所以?P???crm?2E?e??cr2E?cr?

m?Do?Do?m????e??m?P?Do? 2E?eDo?P??2E?cr 即?emDo??P? 令B??e22所以B?E?cr??cr （4－25）

332所以B～A的关系，即?cr～?cr的关系。

3即?cr?

南京工业大学 备课笔记 14

乘以

2，即可作上B～A的关系曲线。 3同一种材料，温度不同，曲线也不同

P139－140，图4－7，4－8，4－9代表几种不同材料的B～A关系。 从图4－6中查得A，然后在图4－7～4－9中查得相应设计温度下的B值，然后由下式：

?e??P??B????

?Do?计算许用外压力?P?。

在图4－7～4－9曲线中，直线部分表明处于弹性部分，由A查B时，若相交不到，直接由下式求取B：B?（2）工程设计方法

工程设计中，根据厚壁，Doa.DoDo值分为厚壁圆筒和薄壁圆筒，按GB150，Do/?e<20?e2EA。 3?e?20薄壁。

?e?20薄壁圆筒，仅校核稳定性：

①设?n，则?e??n?C计算L/Do，Do/?e ②由图4－6查取A

③根据材料A和设计温度，得B值。 见图4－10，求解过程。 ④比较计算外压力Pc与?P?

若Pc??P?且接近，则?n合理，否则得新假设?n。 b.对Do?e<20厚壁圆筒

同时考虑失稳和强度失效 对4?对

DoDo?20相同 <20求B值与

?e?eDo1.1<4按下式求A A? （4－28） 2?e?Do????e??

南京工业大学 备课笔记 15

其许用外压力应不低于下列计算值

??2.25??P???Do?0.0625?B （4－29） ????e??为满足强度，其许用外压力不低于

??2?o?1??P??Do?1?Do? （4－30）

???e???e应力?o?min2???,0.9?st,0.9?0.2

tt??最终?P?取（4－29）（4－30）中值。 （3）圆筒轴向许用压应力的确定：

设?n则?e??n?c按下式计算A

A?0.094 （4－31） Ri?e选取相应材料的厚度计算图，查取B，???cr?B （4）有关设计参数的规定

a.设计压力

确定外压容器设计压力，分别情况对待 ①正常工作情况下，可能出现的最大内外压力差 ②真空容器按外压考虑

有安全控制装着 1.25倍最大内外压力差 小值

{0.1MPa倍最大内外压力差 小值

无安全控制装置，取0.1MPa

③夹套容器：可能出现的最大压力差的危险工况 b.稳定性安全系数

圆筒在成型，焊接，焊后热处理后存在各种缺陷，将影响计算的精确性加上载荷不安全对称在计算许用设计外压力时，必须考虑稳定性安全系数m。

按GB150规定：圆筒m=3.0

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库压力容器设计(3)在线全文阅读。