【正文】 壓力容器設(shè)計基礎(chǔ) 壓力容器的概念 ? 壓力容器 ? 盛裝壓力介質(zhì)的密閉容器 ? 尺寸容積形狀，壓力和溫度條件，介質(zhì)，制造材料 ? 涉及壓力容器的基本法規(guī)和標準 ? 《 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 》 ，國務院， ? 《 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 》 ，國家質(zhì)監(jiān)總局， ? 《 壓力容器、壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則 》 ， ? 《 鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法 》 ， ? GB150《 鋼制壓力容器 》 ? JB4732《 鋼制壓力容器 —— 分析設(shè)計標準 》 ? JB/T4735《 鋼制焊接常壓容器 》 ? GB151《 管殼式換熱器 》 壓力容器的概念 ? 壓力容器的劃定范圍 ? 受壓元件：容器中直接承受壓力載荷（包括內(nèi)壓和外壓）的零部件，如容器殼體元件、開孔補強圈、外壓加強圈等 ? 非受壓元件：為滿足使用要求而與受壓元件直接焊接成為整體，不承受壓力載荷（只承受重力載荷）的零部件，如支座、吊耳、墊板等 ? GB150和 《 容規(guī) 》 明確規(guī)定了壓力容器的范圍，是指殼體及其連為整體的受壓零部件（受壓元件） 壓力容器的概念 ? 壓力容器的分類 ? 根據(jù)生產(chǎn)過程作用原理：反應壓力容器（ R），換熱壓力容器（ E），分離壓力容器（ S），儲存壓力容器（ C，其中球罐 B） ? 根據(jù)設(shè)計壓力 p等級：低壓（ ≤p ），中壓（ ≤p10MPa ），高壓（ 10MPa≤p100MPa ），超高壓 ? 根據(jù) 《 容規(guī) 》 分為一、二、三類壓力容器，其中三類壓力容器為介質(zhì)危害程度高或材料強度級別高或其它原因技術(shù)要求較高而不允許微量泄漏的容器 ? 根據(jù)壓力容器壓力管道設(shè)計許可證分類： A A A A4， CC C3， D D2， SAD ? 根據(jù)壓力容器制造許可證分類： A A A A A5， B BB3， C C C3， D D2 壓力容器的概念 ? 壓力容器的設(shè)計 ? 各級設(shè)計人員：設(shè)計，校核，審核，批準（設(shè)計技術(shù)負責人），審定（技術(shù)總負責人，總工程師） ? 設(shè)計任務書：標識，結(jié)構(gòu)，介質(zhì)，管口表，操作條件，設(shè)計條件，設(shè)計壽命，主材，載荷條件，其它 ? 設(shè)計文件： ?設(shè)計任務書 ?計算書 ?圖樣：總圖，裝配圖，部件圖，零件圖，等 ?說明書 ? 圖面技術(shù)要求與內(nèi)容 ?制造要求，焊接要求，檢測要求，檢驗要求 ?技術(shù)特性表（設(shè)計數(shù)據(jù)表），管口表 ? 工作流程：工程圖，施工圖，竣工圖 壓力容器的概念 ? 壓力容器的設(shè)計管理 ? 設(shè)計管理制度 ?設(shè)計人員條件 ?設(shè)計人員業(yè)務考核 ?設(shè)計人員崗位責任制 ?設(shè)計工作程序 ?設(shè)計條件的編制與審查 ?設(shè)計文件的簽署、標準化審查、質(zhì)量評定 ?設(shè)計文件的管理、更改、復用 ?設(shè)計資格印章的使用與管理 ?等等 壓力容器的概念 ? 正確使用法規(guī)、標準、規(guī)范 ? 法規(guī)與標準、規(guī)范的關(guān)系 ? 正確使用標準規(guī)范（摘自 ASME前言） ?壓力容器的建造包括選材、設(shè)計、制造、檢驗、試驗等一系列工作內(nèi)容 ?標準規(guī)范包括了對壓力容器建造工作的如下三方面的基本內(nèi)容：強制性要求，特殊禁用規(guī)定，非強制性指南 ?標準規(guī)范不可能涉及容器建造的所有方面、細節(jié)，對于那些沒有提及的內(nèi)容不應該認為是被禁用的 ?標準規(guī)范不是手冊，它不能替代培訓、經(jīng)驗和工程評價 ?工程評價是由知識淵博、熟悉標準應用的設(shè)計師作出的技術(shù)評價，必須同標準規(guī)范的原則相一致，絕不能以工程評價或經(jīng)驗為借口來否定標準規(guī)范的強制性要求或特殊禁用規(guī)定 ?設(shè)計和分析所用工具和方法是隨著技術(shù)進步而變化的，希望工程師們在應用這些工具時作出可靠的判斷 ?標準所制定的規(guī)則，不能理解為任何一種專有或特定的設(shè)計準則，不能限制設(shè)計人員自行選擇符合規(guī)范規(guī)則的設(shè)計方法或結(jié)構(gòu)形式。 壓力容器失效準則及設(shè)計理論基礎(chǔ) ? 失效準則 ? 強度失效準則 ?彈性失效準則： GB150，不允許材料進入塑性變形 ?塑性失效準則： JB4732，全截面屈服進入塑性狀態(tài)方為失效 ?爆破失效準則：超高壓容器設(shè)計，材料應變強化、斷裂方為失效 ? 剛性失效準則 ?剛性不足，屈曲、跨塌（外壓失穩(wěn)） ? 疲勞斷裂失效準則 ?承受交變載荷時，裂紋、斷裂 壓力容器失效準則及設(shè)計理論基礎(chǔ) ? 壓力容器的失效形式 ? 強度失效 ?爆破，過度變形 ? 穩(wěn)定性失效 ?失穩(wěn) ? 剛性失效 ?泄漏（法蘭），變形 ? 疲勞失效 ?疲勞裂紋、開裂 ? 腐蝕失效 ?均勻腐蝕（以腐蝕裕量解決） ?晶間腐蝕（超低碳不銹鋼） ?應力腐蝕（ H2S、 NH3等介質(zhì)，拉應力和腐蝕介質(zhì)共同作用） 壓力容器失效準則及設(shè)計理論基礎(chǔ) ? 強度理論 ? 最大主應力理論 —— 第一強度理論 ?當最大拉應力達到某一極限值時材料失效，理論上適用于脆性材料 ? 最大拉應變理論 —— 第二強度理論 ?當最大拉伸應變達到某一極限值時材料失效，不適用于金屬材料 ? 最大剪應力理論 —— 第三強度理論 ?處于復雜應力狀態(tài)下的材料，當其承受的最大剪應力達到某一極限狀態(tài)時，材料進入塑性流動而失效 ?工程上廣泛應用 ? 歪曲應變能理論 —— 第四強度理論 ?考慮了三個主應力對材料強度的共同影響 ? ?? ???????31? ???? ?? 31壓力容器失效準則及設(shè)計理論基礎(chǔ) ? GB150壓力容器常規(guī)設(shè)計 ? 基于第一強度理論，彈性失效，不允許進入塑性變形 ? 結(jié)構(gòu)部件的應力狀態(tài)計算 ?薄膜無力矩理論：將整體部件視為厚度方向應力相同的薄膜，只能承受拉、壓應力，不能承受彎曲應力 ?邊緣區(qū)域總體上不考慮邊緣應力的影響（錐殼除外）：封頭與筒體分別計算，不考慮結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)而引起的應力 ? 確定材料許用應力的安全系數(shù) ?對于板材、鍛件、管材和密封螺栓具有不同的確定許用應力的系數(shù) ?螺栓因工作條件不明確無法預測，因此安全系數(shù)較大 ?直徑越小的螺栓安全系數(shù)越大，是因為過力超載更容易擰斷 GB150 鋼制壓力容器 Steel pressure vessels 主要內(nèi)容 ?總論 ?受壓元件 ?外壓元件（園筒和球殼） ?開孔補強 ? 法蘭 ?低溫壓力容器（附錄 C） ?超壓泄放裝置（附錄 B） 主要內(nèi)容 ?總論 ?受壓元件 ?外壓元件（園筒和球殼） ?開孔補強 ? 法蘭 ?低溫壓