【正文】 承載能力，直到容器達(dá)到爆破時(shí)的載荷才為最大載荷?！　　　?）以容器爆破作為失效狀態(tài)，以爆破壓力作為設(shè)計(jì)的判據(jù)加以限制，以防止發(fā)生爆破，這就是容器的爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?！　?）應(yīng)用：超高壓容器設(shè)計(jì)?！　　　?疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）定義：為防止容器發(fā)生疲勞失效，將容器應(yīng)力集中部位的最大交變應(yīng)力的應(yīng)力幅限制在由低周疲勞設(shè)計(jì)曲線確定的許用應(yīng)力幅之內(nèi)時(shí)才能保證在規(guī)定的循環(huán)周次內(nèi)不發(fā)生疲勞失效。　　2）壓力容器的疲勞屬于高應(yīng)變（即在屈服點(diǎn)以上的）低周次（循 環(huán)次數(shù)小于105次）的疲勞失效，亦稱“低周疲勞”?！　?）根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究和理論分析建立了安全應(yīng)力幅（Sa）與許用循環(huán)周次（N）的低周疲勞設(shè)計(jì)曲線，即Sa—N曲線?！　?失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）外壓容器的失穩(wěn)皺折需按照穩(wěn)定性理論進(jìn)行穩(wěn)定性校核，這就是失穩(wěn)失效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?！　?）大型直立設(shè)備（如塔設(shè)備）在風(fēng)載與地震載荷下的縱向穩(wěn)定性校核也屬此類。　　3）應(yīng)用：　　GB 150、JB 4732外壓容器設(shè)計(jì)?！　?其他失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）即“防脆斷失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”，按斷裂力學(xué)概念，以造成容器低應(yīng)力脆斷的應(yīng)力或裂紋尺寸作為臨界狀態(tài)的一種計(jì)算準(zhǔn)則?！　?）為防止缺陷導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷，可按斷裂力學(xué)限制缺陷的尺寸 或?qū)Σ牧咸岢霰仨氝_(dá)到的韌性指標(biāo)，這是防脆斷設(shè)計(jì)?！　?）準(zhǔn)則應(yīng)用：安全評定；壽命評估；　　蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）定義：將高溫容器筒體的蠕變變形量（或按蠕變方程計(jì)算出的相應(yīng)的應(yīng)力）限制在某一允許的范圍之內(nèi)，以保證高溫容器在規(guī)定的使用期內(nèi)不發(fā)生蠕變失效?！　?）應(yīng)用：GB150　　JB 4732不適用?！　±篞245R、Q345R　　剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）為保證結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，通過對結(jié)構(gòu)的變形分析，將結(jié)構(gòu) 中特定點(diǎn)的線位移及角位移限制在允許的范圍內(nèi)?！　?）例：大型板式塔內(nèi)大直徑塔盤　　法蘭設(shè)計(jì)　　泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：通過法蘭設(shè)計(jì)方法和特殊密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)要求以及對密封墊片和螺柱、螺母的要求，防止接頭泄漏的發(fā)生?！　?失效準(zhǔn)則的選擇　　1）我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的失效準(zhǔn)則標(biāo)準(zhǔn)GB150，JB/T 4735JB4732設(shè)計(jì)準(zhǔn)則彈性、失穩(wěn)失效準(zhǔn)則彈性、塑性、彈塑性、失穩(wěn)、疲勞失效準(zhǔn)則應(yīng)力分析方法以材料力學(xué)、板殼理論為基礎(chǔ)，引入應(yīng)力增大系數(shù)和形狀系數(shù)彈性力學(xué)、板殼理論公式；彈性有限元法；塑性分析；實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析　　2）其他失效準(zhǔn)則的應(yīng)用（設(shè)計(jì)者需要考慮）　　選材；　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化；　　制造要求；　　使用控制；　　例如：低溫容器，“防脆斷失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”　　高溫容器，“蠕變失效準(zhǔn)則”　　不銹鋼制壓力容器，“腐蝕失效準(zhǔn)則”　　壓力容器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則發(fā)展　　以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則都是近代化工容器中已被采用的，除彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在20世紀(jì)60年代以前就逐步成熟運(yùn)用于容器的工程設(shè)計(jì)之外，彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則均是這個(gè)年代及以后逐步出現(xiàn)并成熟起來的，反映出設(shè)計(jì)理論的進(jìn)展與突破?！　「g失效所對應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則比較復(fù)雜，它所涉及的不是一個(gè)獨(dú)立的準(zhǔn)則。各種不同的腐蝕失效形態(tài)所對應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是多種多樣的，有些還沒有相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?！?壓力容器設(shè)計(jì)的基本概念　　 壓力容器設(shè)計(jì)的強(qiáng)度理論　　 容器設(shè)計(jì)的基本參數(shù)　　 GB150—2011《壓力容器》　　 其他常用壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)　　 壓力容器設(shè)計(jì)的強(qiáng)度理論　　　　　　強(qiáng)度理論要解決的問題：用單向應(yīng)力狀態(tài)的試驗(yàn)結(jié)果來建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下材料的破壞條件?！　?qiáng)度理論：應(yīng)用于彈性失效準(zhǔn)則。如何將某個(gè)三個(gè)主應(yīng)力的組 合（當(dāng)量應(yīng)力）用單向拉伸的應(yīng)力值來衡量?！　?）第一強(qiáng)度理論（最大正應(yīng)力理論）　　材料不論在什么復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，只要三個(gè)主應(yīng)力中有一個(gè)達(dá)到軸向拉伸（或壓縮）中破壞應(yīng)力的數(shù)值時(shí)，材料就要發(fā)生破壞。　　當(dāng)量應(yīng)力σ當(dāng)＝σ1或|σ3|　　要求：σ1≤[σ]拉或|σ3|≤[σ]壓　　`沒有考慮其它兩個(gè)主應(yīng)力的影響，應(yīng)用于塑性材料時(shí)，偏差很大　　`由于歷史的原因，壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)中一直采用　　2）第二強(qiáng)度理論（最大線應(yīng)變理論）　　σ當(dāng)＝σ1－μ（σ2＋σ3）　　及σ當(dāng)＝|σ3－μ（σ1＋σ2）|　　要求：σ當(dāng)≤[σ]拉或σ當(dāng)≤[σ]壓　　僅對脆性材料，理論預(yù)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致相符　　壓力容器設(shè)計(jì)中不采用　　3）第三強(qiáng)度理論（最大剪應(yīng)力理論、Tresca屈服條件）　　τmax＝（σ1－ σ3）/2≤[τ]＝ [σ]拉/2　　σ當(dāng)＝σ1－ σ3　　要求：σ當(dāng)≤[σ]拉與塑性材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好　　壓力容器分析設(shè)計(jì)JB4732中采用此理論　　這里的當(dāng)量應(yīng)力又稱為應(yīng)力強(qiáng)度S　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可以得到材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Sm　　分析設(shè)計(jì)中，將應(yīng)力分成不同的狀態(tài)，根據(jù)各狀態(tài)對應(yīng)的失效準(zhǔn)則確定許用極限λKSm中的系數(shù)λ　　4）第四強(qiáng)度理論（最大變形能理論、Mises屈服條件）　　認(rèn)為材料破壞取決于變形比能。對金屬材料即是形狀改變比能?！　　　∫螅害耶?dāng)≤[σ]拉　　與塑性材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好　　但我國壓力容器分析設(shè)計(jì)中沒有采用此理論　　 壓力容器設(shè)計(jì)的基本參數(shù)　　1）壓力（除注明者外，均為表壓力）　　設(shè)計(jì)壓力P：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力?！　∮?jì)算壓力Pc：指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，并且應(yīng)當(dāng)考慮液柱靜壓力等附加載荷。（當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)）　　工作壓力Pw：在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。　　試驗(yàn)壓力PT：進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或泄漏試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力?！　∽畲笤试S工作壓力（MAWP）：在指定的相應(yīng)溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓力。該壓力是根據(jù)容器各受壓元件的有效厚度，考慮了該元件承受的所有載荷而計(jì)算得到的，且取最小值?！　?dòng)作壓力：系指安全閥的開啟壓力或爆破片的爆破壓力。安全閥的 開啟壓力Pz：安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時(shí)，在安全閥進(jìn)口測得的壓力。爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力?！　?）壓力（關(guān)系）　　　　設(shè)計(jì)壓力的確定內(nèi)壓容器無安全泄放裝置～；裝有安全閥≥安全閥開啟壓力（～）；裝有爆破片＝爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力加制造范圍上限；容器位于泵進(jìn)口側(cè)，且無安全泄放裝置時(shí)取無安全泄放裝置時(shí)的設(shè)計(jì)壓力，；　　續(xù)表真空容器無夾套有安全泄放裝置Min{，}無安全泄放裝置；夾套內(nèi)為內(nèi)壓容器（真空）設(shè)計(jì)外壓力按無夾套真空容器規(guī)定選取夾套（內(nèi)壓）設(shè)計(jì)內(nèi)壓力按內(nèi)壓容器規(guī)定選??；外壓容器設(shè)計(jì)外壓力≥正常工作情況下可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓差　　2）溫度　　設(shè)計(jì)溫度：指壓力容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值），與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件；　　工作溫度：容器在正常工作情況下，容器元件的金屬溫度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，標(biāo)注在圖樣上的工作溫度一般指介質(zhì)溫度?！　≡囼?yàn)溫度：進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或泄漏試驗(yàn)時(shí)，容器殼體的金屬溫度。　　最低設(shè)計(jì)金屬溫度：在壓力容器設(shè)計(jì)中，預(yù)期該容器在運(yùn)行過程中各種可能條件下的金屬溫度的最低值?！　∽?：“各種可能條件”不但包括正常工作情況，還應(yīng)考慮可能出現(xiàn)的最低工作溫度、工作中的不正常、自動(dòng)制冷、大氣環(huán)境溫度以及其他制冷因素?！　∽?：是設(shè)計(jì)選材依據(jù)之一，材料的選用除應(yīng)滿足容器各設(shè)計(jì)工況條件下的使用要求外，還應(yīng)確保在最低設(shè)計(jì)金屬溫度下對材料及其焊接接頭的沖擊功要求。　3）厚度　　計(jì)算厚度：按標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算得到的厚度。需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其他載荷所需厚度。對于外壓元件，指滿足穩(wěn)定性要求的最小厚度?！　≡O(shè)計(jì)厚度：計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和?！　∶x厚度：設(shè)計(jì)厚度加上鋼材負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。（標(biāo)注在圖樣上的厚度）　　有效厚度：名義厚度減去腐蝕裕量和材料厚度負(fù)偏差?！　∽钚〕尚魏穸龋菏軌涸尚魏蟊ＷC設(shè)計(jì)要求的最小厚度?！　『穸龋P(guān)系）　　關(guān)系圖：　　　　4）確定許用應(yīng)力的系數(shù)（國內(nèi)外現(xiàn)狀）　　美國：（）；　　大的安全系數(shù)，寬松的檢驗(yàn)要求　　歐洲：；小的安全系數(shù)，嚴(yán)格的檢驗(yàn)要求?！　∥覈好绹陌踩禂?shù)，歐洲的檢驗(yàn)要求　　針對存在問題，研究調(diào)整方案：　　室溫下的抗拉強(qiáng)度Rm：nb≥（分析設(shè)計(jì)nb≥）　　設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度（）nbs≥1－5（允許釆用）納入《新容規(guī)》　　安全系數(shù)（我國調(diào)整基于強(qiáng)度的安全系數(shù)研究及方案確定）　　　　5）焊接接頭系數(shù)　　對接焊接接頭強(qiáng)度和母材強(qiáng)度的比值?！　》从沉擞捎诤附尤毕荨堄鄳?yīng)力、焊材等因素導(dǎo)致的強(qiáng)度的削弱?！　　鬐B 150 規(guī)定：焊接接頭形式100%無損檢測局部無損檢測焊接工藝特點(diǎn)雙面焊相當(dāng)于雙面焊全熔透的對接接頭有金屬墊板的單面焊對接焊縫JB/T4730合格級別射線檢測（技術(shù)等級不低于AB級）Ⅱ級Ⅲ級超聲檢測（技術(shù)等級不低于AB級）Ⅰ級Ⅱ級　　◆對接焊接接頭系數(shù)的選擇，值得強(qiáng)調(diào)的3點(diǎn)：　　①當(dāng)縱向、環(huán)向焊接接頭不一致時(shí)？如：縱向雙面焊100%RT，環(huán)單面焊，且無法進(jìn)行RT。如何校核計(jì)算？　　取縱向　?、诜忸^拼縫接頭系數(shù)如何選取？（GB150要求100%RT或UT）　　取容器筒體縱向　?、壅逯圃斓姆忸^，焊接接頭系數(shù)如何??？　　取1　　6）載荷及其組合　?。?）內(nèi)壓、外壓或最大壓差；　?。?）液體靜壓力，當(dāng)液柱靜壓力小于設(shè)計(jì)