壓力容器設計知識

"目錄 第1章概述1 1??1壓力容器的設計進展1 1??1??1常規(guī)設計1 1??1??2分析設計2 1??1??3常規(guī)設計與分析設計的結合2 1??1??4壓力容器設計未來的發(fā)展3 1??2壓力容器的應用及分類3 1??2??1壓力容器的應用3 1??2??2壓力容器的分類3 1??3壓力容器的失效形式4 1??3??1強度失效4 1??3??2剛度失效4 1??3??3穩(wěn)定性失效4 1??3??4腐蝕失效4 1??4壓力容器設計的基本要求5 1??4??1設計必須滿足生產(chǎn)需要5 1??4??2設計必須使壓力容器安全可靠5 1??4??3設計必須做到技術經(jīng)濟合理6 1??5壓力容器標準及規(guī)范6 1??5??1國內壓力容器標準6 1??5??2國外壓力容器標準10 1??6壓力容器軟件介紹11 1??6??1SW 6??98過程設備強度計算軟件包12 1??6??2LANSYS壓力容器強度設計軟件12 1??6??3有限元程序自動生成系統(tǒng)FEPG13 1??6??4ANSYS分析設計軟件14 1??6??5Pvelite & Code Calc壓力容器整體及零部件分析設計軟件14 第2章設計要素16 2??1設計文件16 2??2設計單位、人員資格及職責16 2??2??1設計單位16 2??2??2設計單位技術負責人16 2??2??3設計技術負責人16 2??2??4審核(定)人員17 2??2??5校核人員17 2??2??6設計人員17 2??3設計壓力17 2??3??1設計壓力17 2??3??2設計壓力的確定17 2??4設計溫度19 2??4??1設計溫度19 2??4??2設計溫度的確定19 2??5介質特性20 2??5??1物理性質20 2??5??2腐蝕性21 2??6設計載荷26 2??6??1設計時應考慮的載荷26 2??6??2設計載荷的組合27 2??7厚度附加量28 2??8厚度28 2??8??1計算厚度28 2??8??2設計厚度29 2??8??3名義厚度29 2??8??4有效厚度29 2??8??5最小厚度29 2??9許用應力29 2??10焊接接頭系數(shù)31 2??11壓力試驗32 2??11??1壓力試驗32 2??11??2液壓試驗32 2??11??3氣壓試驗33 2??12致密性試驗33 2??12??1致密性試驗33 2??12??2氣密性試驗方法33 2??12??3煤油滲漏方法33 2??13無損檢測方法及選用33 2??13??1射線檢測(RT)34 2??13??2超聲檢測(UT)34 2??13??3磁粉檢測(MT)36 2??13??4滲透檢測(PT)36 2??14技術要求38 2??15油漆、包裝及裝車38 2??15??1油漆38 2??15??2包裝39 2??15??3裝車39 2??15??4壓力容器油漆、包裝、裝車設計41 2??15??5壓力容器易損壞件包裝要求41 參考文獻42 第3章主要受壓元件43 3??1內壓圓筒和內壓球殼43 3??1??1強度理論43 3??1??2內壓圓筒43 3??1??3內壓球殼45 3??1??4內壓圓筒和球殼中的溫差應力46 3??2外壓圓筒和外壓球殼47 3??2??1外壓容器的失效方式47 3??2??2外壓圓筒穩(wěn)定性計算47 3??2??3加強圈設計49 3??2??4外壓圓筒的允許制造公差和試壓要求51 3??2??5外壓球殼的計算52 3??2??6關于外壓容器設計中焊縫系數(shù)的選取和焊縫質量的檢查52 3??3封頭53 3??3??1球形封頭53 3??3??2橢圓形封頭54 3??3??3碟形封頭54 3??3??4無折邊球形封頭55 3??3??5錐形封頭56 3??3??6平蓋58 3??4法蘭59 3??4??1法蘭的分類及各自的特點59 3??4??2法蘭連接的密封設計60 3??4??3螺栓設計66 3??4??4法蘭設計68 參考文獻70 第4章開孔和開孔補強設計71 4??1開孔補強的理論基礎71 4??1??1孔邊的應力71 4??1??2容器開孔的強度問題及其補強準則74 4??2開孔補強計算方法75 4??2??1等面積補強法75 4??2??2壓力面積法78 4??2??3開孔補強的另一方法80 4??2??4大開孔補強81 4??2??5平板及外壓容器開孔補強82 4??3開孔補強結構82 4??3??1補強圈補強82 4??3??2厚壁管補強83 4??3??3整體鍛件補強83 4??4開孔補強設計中的其他問題84 4??4??1不需另行補強的最大開孔直徑84 4??4??2接管的壁厚要求84 4??4??3承受外載荷接管的補強84 4??4??4開孔位置85 參考文獻85 第5章臥式容器86 5??1概述87 5??2臥式容器載荷分析89 5??2??1臥式容器的載荷89 5??2??2簡化后的力學模型91 5??2??3內力計算91 5??3鞍座臥式容器強度計算92 5??3??1圓筒軸向應力92 5??3??2圓筒切向應力94 5??3??3圓筒周向應力96 5??3??4鞍座強度計算99 5??4圈座臥式容器強度計算100 5??4??1圓筒軸向應力101 5??4??2圓筒切向應力101 5??4??3圓筒周向應力101 5??5三角形支撐加強圈的設置及強度計算102 5??5??1支撐桿的內應力由系數(shù)ξ確定102 5??5??2支撐圈靠近鞍座平面時103 5??6有附加載荷作用時臥式容器的強度計算103 5??6??1符號說明104 5??6??2徑向力引起的支座反力及圓筒彎矩的計算105 5??6??3軸向外力矩及其引起的彎矩、支座反力的計算105 5??6??4支座反力、圓筒軸向彎矩的組合106 5??6??5集中載荷與均布載荷引起的剪力、軸向彎矩的合成及強度校核107 5??7附屬設備上載荷在臥式容器圓筒中引起的局部應力計算方法109 5??7??1符號說明及應用范圍109 5??7??2徑向載荷引起圓筒上局部應力的計算111 5??7??3附屬設備上外加力矩ML、MC引起筒體上局部應力的計算114 5??7??4圓筒體上局部載荷引起最大應力的合成及強度校核127 5??8多鞍座臥式容器134 5??8??1鞍座處的圓筒體彎矩134 5??8??2鞍座處支反力135 5??8??3兩支座跨度間的彎矩及極值136 5??8??4強度校核136 5??8??5基礎不均勻沉降對軸向彎矩及支座支反力的影響136 5??9埋地臥式容器的設計計算139 5??9??1混土層或砂土層重力對圓筒體靜壓力的計算139 5??9??2混土層重力對圓筒體載荷的影響140 5??10制造、檢驗及驗收141 5??10??1臥式容器分類141 5??10??2制造、檢驗及驗收141 5??10??3焊接接頭142 5??10??4整體消除應力熱處理143 5??10??5壓力試驗和氣密性試驗143 5??11臥式容器設計的合理性分析143 5??11??1設計分析143 5??11??2合理設計146 參考文獻147 第6章直立容器148 6??1地震理論148 6??1??1水平地震作用149 6??1??2垂直地震作用155 6??1??3地震彎矩156 6??2風振理論156 6??2??1風156 6??2??2風載荷157 6??2??3直立設備的風振效應160 6??2??4直立設備順風向下的彎曲響應160 6??3風誘發(fā)的振動165 6??3??1風誘發(fā)振動現(xiàn)象165 6??3??2雷諾數(shù)(Re)和斯特勞哈爾數(shù)(Sr)165 6??3??3升力的計算166 6??3??4直立設備在共振時的強度計算167 6??3??5防止直立設備共振的措施171 6??4穩(wěn)定理論171 6??4??1歐拉屈曲172 6??4??2外壓失穩(wěn)177 6??4??3局部失穩(wěn)180 6??4??4塑性失穩(wěn)182 參考文獻182 第7章球形儲罐184 7??1概述184 7??1??1球罐發(fā)展概況184 7??1??2球罐的特點及應用185 7??1??3球罐的分類186 7??1??4球罐設計參數(shù)187 7??1??5標準規(guī)范介紹188 7??2材料189 7??2??1球罐選材基本原則189 7??2??2國內球罐用材料190 7??2??3國外球罐用材料192 7??3結構193 7??3??1球殼193 7??3??2支座193 7??3??3固定式拉桿與可調式拉桿的對比194 7??3??4人孔接管195 7??3??5梯子平臺195 7??3??6噴淋裝置196 7??3??7安全附件197 7??3??8絕熱結構199 7??4制造與組焊技術要求201 7??4??1球殼板201 7??4??2主要零部件202 7??4??3油漆、包裝、運輸203 7??4??4組焊準備204 7??4??5組裝204 7??4??6焊接204 7??4??7無損檢測205 7??4??8焊接修補206 7??4??9焊后整體熱處理206 7??4??10產(chǎn)品焊接試板206 7??4??11壓力試驗207 7??4??12氣密性試驗207 7??4??13特殊球罐的技術要求208 7??4??14竣工驗收209 參考文獻209 第8章非圓形截面容器210 8??1橢圓形截面容器210 8??1??1受力分析210 8??1??2危險截面和綜合應力214 8??1??3變形計算214 8??1??4實例217 8??2其他常見非圓形截面容器219 8??2??1帶圓角的矩形容器219 8??2??2近似橢圓形截面的容器221 8??2??3長圓形容器222 8??2??4無圓角的矩形容器222 8??3任意形狀非圓形截面容器223 8??3??1受力分析223 8??3??2回轉半徑225 8??3??3計算公式及其應用227 8??4大曲率殼體中的彎曲應力230 8??4??1曲梁彎曲時的彎曲應力231 8??4??2矩形截面曲梁的中性層位置232 8??4??3彎曲應力的計算公式233 8??5帶有加強筋的非圓形截面容器235 8??5??1外加強圈加強的非圓形截面容器235 8??5??2具有內加強筋板的長圓形柱殼236 8??6環(huán)形殼體239 8??6??1橫截面為圓形的等壁厚環(huán)形殼體239 8??6??2彎管時壁厚變化的環(huán)形殼體241 8??6??3彎管時截面變化的環(huán)形殼體242 參考文獻243 第9章高壓容器和超高壓容器244 9??1在工業(yè)生產(chǎn)中的應用244 9??2結構特點244 9??3設計245 9??3??1現(xiàn)行各國設計規(guī)范245 9??3??2設計的基本要求245 9??4設計時需考慮的幾個問題246 9??4??1安全系數(shù)246 9??4??2材料的選取247 9??4??3耐壓試驗247 9??4??4無損檢測248 9??5筒體結構248 9??5??1高壓容器249 9??5??2超高壓容器256 9??6密封結構265 9??6??1高壓容器265 9??6??2超高壓容器269 9??7零部件設計271 參考文獻271 第10章常壓容器272 10??1概述272 10??2材料272 10??2??1對材料的基本要求272 10??2??2許用應力的確定273 10??2??3常壓容器用材料273 10??3結構設計275 10??3??1基本結構元件275 10??3??2立式圓筒形容器277 10??3??3矩形容器282 10??4制造、組焊、檢驗與驗收要求282 10??4??1材料282 10??4??2加工成形283 10??4??3熱處理284 10??4??4無損檢測285 10??4??5試驗285 參考文獻285 第11章立式圓筒形儲罐286 11??1概述286 11??1??1儲罐的發(fā)展狀況286 11??1??2儲罐的種類和特點287 11??1??3儲罐的容量及經(jīng)濟尺寸選擇288 11??1??4儲罐設計參數(shù)（載荷）288 11??1??5國內外儲罐標準簡介289 11??2材料289 11??2??1儲罐選材基本原則289 11??2??2國內儲罐用材料及要求290 11??2??3國外儲罐用材料291 11??3罐底的設計292 11??3??1罐底厚度292 11??3??2結構設計295 11??4罐壁的設計296 11??4??1強度計算296 11??4??2風力穩(wěn)定計算297 11??4??3抗震計算300 11??4??4結構設計302 11??5罐頂設計303 11??5??1固定頂設計303 11??5??2外浮頂設計309 11??5??3內浮頂設計324 11??6油罐附件（或配件）及其選用329 11??6??1常用附件329 11??6??2附件的布置331 11??6??3攪拌設施331 11??6??4消防設施334 11??6??5伴熱結構335 11??6??6排污結構335 11??6??7防腐蝕設計336 11??7制造與組焊的要求341 11??7??1材料及附件驗收341 11??7??2預制341 11??7??3組裝343 11??7??4焊接343 11??7??5檢查及驗收344 11??8儲罐基礎347 11??8??1基礎的沉降347 11??8??2對基礎的要求348 11??8??3基礎沉降觀測350 11??9國內外標準比較350 11??9??1范圍350 11??9??2許用應力351 11??9??3罐壁強度計算351 11??9??4清掃孔的設置354 參考文獻355 第12章固體料倉356 12??1概述356 12??1??1料倉發(fā)展概況和應用356 12??1??2料倉的設計分類和計算基礎357 12??1??3料倉的設計和選用原則358 12??2材料358 12??2??1料倉的選材358 12??2??2料倉常用鋼材、鋁材359 12??3結構359 12??3??1倉頂結構360 12??3??2倉底結構360 12??3??3料倉筒體結構361 12??3??4料倉支座361 12??3??5料倉接管、法蘭363 12??3??6料倉梯子平臺365 12??4設計計算365 12??4??1物料對料倉筒壁的作用力365 12??4??2料倉筒體應力計算366 12??4??3料倉錐體部分應力計算368 12??5料倉的制造、檢驗與驗收370 12??5??1材料檢查和要求370 12??5??2預制和加工成形370 12??5??3組裝371 12??5??4焊接372 12??5??5表面處理374 12??5??6試驗、檢驗及驗收375 參考文獻376 第13章低溫壓力容器377 13??1概述377 13??1??1壓力容器的低溫界限377 13??1??2低溫低應力工況377 13??2材料378 13??2??1低應力脆性斷裂現(xiàn)象379 13??2??2影響低溫韌性的因素379 13??2??3防止低應力脆斷的設計原則380 13??2??4鋼材低溫韌性的評定方法381 13??2??5低溫壓力容器用鋼382 13??2??6低溫壓力容器用鋼的焊接材料387 13??2??7常用低溫壓力容器用鋼的焊接材料388 13??3結構設計388 13??3??1結構簡介388 13??3??2焊接結構設計389 13??3??3低溫容器的密封結構390 13??3??4低溫絕熱結構設計的目的及方法390 13??3??5低溫容器的支撐系統(tǒng)設計391 參考文獻391 第14章高溫壓力容器392 14??1概述392 14??1??1高溫的定義392 14??1??2高溫結構設計的重要性392 14??2材料的高溫強度性能試驗394 14??2??1高溫拉伸394 14??2??2蠕變試驗曲線及變形機制394 14??2??3蠕變特性的描述396 14??2??4蠕變特性的外推398 14??3典型材料的高溫強度400 14??3??1常用高溫強度性能指標400 14??3??2低合金鋼的高溫強度401 14??3??3高合金鋼的高溫強度402 14??4壓力容器的蠕變和應力松弛406 14??4??1多軸應力狀態(tài)下的蠕變406 14??4??2承壓容器的蠕變應力407 14??4??3松弛及其與蠕變的關系409 14??5蠕變?財＠徒換プ饔?412 14??5??1高溫疲勞412 14??5??2損傷法則413 14??6高溫容器的設計方法417 14??6??1美國標準ASME規(guī)范CC N??47417 14??6??2英國標準R5420 參考文獻424 第15章應力分析427 15??1概述427 15??1??1基本概念介紹427 15??1??2一點處的應力狀態(tài)428 15??1??3圣維南原理429 15??1??4材料強度理論429 15??2彈塑性力學基礎429 15??2??1彈性力學的基本概念429 15??2??2平面問題的基本理論431 15??2??3彈性力學解題方法舉例441 15??2??4塑性力學簡介445 15??2??5屈服條件447 15??2??6加載、卸載定理450 15??3有限元法基礎450 15??3??1有限元的基本概念451 15??3??2有限元法的解題步驟452 15??3??3有限元軟件介紹453 15??3??4ANSYS入門簡介454 15??4應力分析常用方法455 15??4??1解析法455 15??4??2數(shù)值求解法455 15??4??3實測法455 15??5應力分析設計方法457 15??5??1應力分類458 15??5??2各類應力的限制條件459 15??5??3典型部件的應力分類461 15??5??4典型產(chǎn)品的應力分析設計案例462 15??6疲勞設計467 15??6??1低循環(huán)疲勞曲線467 15??6??2平均應力影響下疲勞曲線的修正468 15??6??3疲勞損傷積累468 15??6??4疲勞設計470 15??6??5疲勞分析的其他問題473 參考文獻473 第16章超壓泄放裝置474 16??1壓力容器的超壓及安全泄放474 16??1??1壓力容器的超壓474 16??1??2防超壓安全泄放475 16??1??3超壓泄放裝置的設置477 16??2爆破片的選用與設計計算479 16??2??1爆破片的種類及基本特性479 16??2??2爆破片的選用482 16??3安全閥的選用與設計計算496 16??3??1安全閥的種類及基本特性496 16??3??2安全閥的選用499 16??4容器的安全泄放量508 16??4??1儲存壓縮空氣或蒸汽時容器的安全泄放量508 16??4??2儲存液化氣體時容器的安全泄放量508 16??5超壓泄放技術現(xiàn)狀及標準簡介509 16??5??1超壓泄放技術現(xiàn)狀509 16??5??2相關標準簡介514 參考文獻527 "