【正文】 力容器設(shè)計基礎(chǔ)知識 6. 焊縫 (焊接接頭 )系數(shù) 焊縫系數(shù)的作用 設(shè)計系數(shù)。大型封頭制造后，因運 輸原因切開到現(xiàn)場再組焊，不屬拼板焊縫。 一次應(yīng)力按其在壁厚方向分布的均勻程度，又可分為一次膜應(yīng)力（均布部分）和一次彎曲應(yīng)力（扣除一次膜應(yīng)力后的線性分布部分）。 四 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求 1. 結(jié)構(gòu)的重要性 設(shè)計計算的基礎(chǔ)，對安全與經(jīng)濟性影響極大。 ?組合 式工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，且不適于做熱容器 四 .結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求 封頭分為凸形封頭、錐形封頭、平蓋等三大類 凸形封頭 ?依形狀（受力）分為半球、橢圓、碟形、球冠。 ?制造方法多為鍛造 四 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求 4. 開孔補強結(jié)構(gòu) 補強圈 .加工方便 ,但補強效果有限 ,使用范圍有一定限制 厚壁管補強 另加補強元件 (鍛件 )補強 ,受力好 ,將角度改為對接易保證焊接質(zhì)量 ,但加工復(fù)雜 . 四 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求 5. 法蘭 法蘭與密封墊、緊固件合為一個結(jié)構(gòu)整體，屬可拆結(jié)構(gòu)，其基本功能是連接與密封，法蘭結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算應(yīng)三位一體綜合考慮。 支承設(shè)計中除考慮承重能力外，還應(yīng)考慮支座反力對殼體 的影響，決定是否加墊板。檢漏 液壓試驗 ? 試驗壓力的確定 試驗壓力計算公式中的系數(shù)（ ） 與安全系數(shù)有關(guān)，試驗前的應(yīng)力校核是基于彈性失效準則。 五 .壓力容器制造、安裝、維修、改造基本知識 5. 管子與管板的脹接 脹接的分類 ? 貼脹。 ? 脹接前應(yīng)計算脹接壓力并進行試脹，測試脹接接頭的拉 脫力 . ? 脹后應(yīng)進行耐壓試驗，檢查脹口嚴密性 。 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意 板式塔的結(jié)構(gòu)示意圖 球形容器結(jié)構(gòu)示意圖 98765 4 321儲存容器結(jié)構(gòu)示意圖 固定管板式換熱器 U形管式換熱器 釜式重沸器 壓力容器零部件 壓力容器常用的零部件有筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、開孔補強等。 壓力容器的設(shè)計應(yīng)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計 (選擇 )并不僅包括設(shè)計計算與材料選擇．其中結(jié)構(gòu)是設(shè)計計算的基礎(chǔ)，即根據(jù)各類承壓零部件不同的結(jié)構(gòu)、形狀 ,分別進行設(shè)計計算 . 筒體 圓柱形筒體是壓力容器主要形式，制造容易、安裝內(nèi)件方便、而且承壓能力較好，因此應(yīng)用最廣。 而對于大直徑 （ Di＞ 3m）的半球形封頭可用數(shù)塊鋼板在大型水壓機成型后拼焊而成 。 由于第一部分與第三部分是兩個不同的曲面，故在交點ｂ處曲率半徑有一個突然的變化，在 b點處不僅由內(nèi)壓引起的拉應(yīng)力，還有邊緣力矩引起的邊緣彎曲應(yīng)力，在過渡區(qū)和圓筒部分交界點a處也有緣應(yīng)力存在，其邊緣應(yīng)力的大小與 Di/r有關(guān)。圓筒加強段的厚度應(yīng)與封頭等厚 . :錐形封頭有無折邊錐形封頭和折邊錐形封頭。 而且平蓋封頭還會對筒體造成較大的邊緣應(yīng)力 ， 因此 ， 它的結(jié)構(gòu)簡單 ， 制造方便但承壓容器的封頭一般都不采用平蓋 。 ? 耳座適用于公稱直徑不大于 4000mm的立式圓筒形容器。 ? 支承式支座適用于下列條件的鋼制立式圓筒形容器： ? ① 公稱直徑 DN800~4000mm； ? ② 圓筒長度 L與公稱直徑 DN之比 L/DN≤5； ? ③ 容器總高度 HO≤10m。 ? A、 AN型支座具有易與容器圓筒相吻合、焊接安裝較為容易的優(yōu)點； ? B、 BN型支座具有在所有方向上都具有相同截面系數(shù)，具有較高抗壓失穩(wěn)能力的優(yōu)點。 ? 裙座上須開孔：① 排氣孔 裙座頂部須開設(shè) Φ80~Φ100的排氣孔，以排放可能聚結(jié)在裙座與封頭死區(qū)的有害氣體。 ? 裙座與塔殼體過渡段 塔殼設(shè)計溫度低于 20℃ 或高于 250℃ 時，裙座殼頂部分的材料應(yīng)與塔下封頭材料相同，裙座殼體過渡段長度取 4倍保溫層厚度，但不小于 500mm；對奧氏不銹鋼塔，其裙座殼體過渡段高度不小于 300mm，材料同底封頭。 鞍式支座 圖 鞍式支座 鞍式支座 ? 鞍式支座型式選擇： ? ① 重型鞍座可滿足臥式換熱器，介質(zhì)比重較大或 L/D較大臥式容器的要求；輕型鞍座則滿足一般臥式容器的使用要求?；A(chǔ)墊板必須保持平整光滑。 ① 整體法蘭：指法蘭環(huán)、頸部及圓筒三者有效地連接成一整體的法蘭，共同承受法蘭力矩的作用。 ? 凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭結(jié)合面是一個凹面和一個凸面。它包括法蘭、墊片及等長雙頭螺柱等 8個標準。 ? 對長頸法蘭，當(dāng)工作壓力大于或等于 允許工作壓力時，法蘭與圓筒的對接焊縫必須進行 100%射線或超聲檢測，檢測方法按 JB4730。 ? HG管法蘭（歐洲體系）的公稱壓力等級按 DIN標準，公稱壓力范圍： ， ， ， ， ， ， ， ， ， 等 10個壓力等級。 ? 人、手孔的類型很多，選擇使用上有較大的靈活性。同理，圓錐殼的集中系數(shù)則高于圓筒殼。 故開孔接管處不僅存在孔邊集中應(yīng)力和薄膜應(yīng)力 ， 還有邊緣應(yīng)力和焊接應(yīng)力 。 因此 ， 小開孔的理論分析就不適用了 。 開孔補強的目的的在于使孔邊的應(yīng)力峰值降低至允許值 。插入式接管的應(yīng)力集中系數(shù)小于平齊接管。為了安全以及維修方便，因此，在容器上開孔是不可避免的，主要是要考慮開孔的位置，大小、連接結(jié)構(gòu)和開孔補強問題。 人孔與手孔 ? 壓力容器檢查孔包括人孔與手孔，開設(shè)檢查孔的目的是為了檢查容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。 容器法蘭墊片 容器法蘭墊片有 《 非金屬軟墊片 》（ JB/T47042022）、 《 纏繞墊片 》（ JB/T47052022）、 《 金屬包墊片 》（ JB/T47062022）。對于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，對 PN1MPa的情況下，采用軟墊片所需螺栓載荷較小，因此配置螺柱材料為 35鋼等；對 PN≥1MPa的情況下，由于螺栓載荷逐步變成受操作壓力控制。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。其圓筒與法蘭環(huán)雖未形成一整體結(jié)構(gòu)，但可作為一個接構(gòu)元件，共同承受法蘭力矩。 （ 2）按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭。 ? ③ 為改善容器的受力情況，將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放；為使墊板按實際需要設(shè)置或與容器等厚，標準中墊板厚度允許改變。 鞍式支座 ? 鞍式支座是由底板、腹板、筋板和墊板組焊而成。④ 引出管通道孔 裙式支座 ? 考慮到管子熱膨脹，在支承筋與引出管之間應(yīng)保留一定間隙。裙式支座型式有圓筒形和圓錐形兩種形式，通常采用圓筒型裙座。 ? 腿式支座適用于安裝在剛性基礎(chǔ)，且符合下列條件的容器： ? ① 公稱直徑 DN400~1600mm； ? ② 圓筒長度 L與公稱直徑 DN之比 L/DN≤5。對于不銹鋼制設(shè)備，當(dāng)用碳鋼制作支座時，也需在支座與筒連接處加墊板。立式容器支座分為耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座。對于錐形封頭小端，當(dāng)錐殼半頂角 α≤45℃ 時，可以采用無折邊結(jié)構(gòu)； α＞ 45℃ 時，應(yīng)采用帶過渡段的折邊結(jié)構(gòu)。 ? JB/T47462022《 鋼制壓力容器用封頭 》 中分DHA和 DHB兩種類型， DHA型封頭 Ri=、r=,DHA型封頭 Ri=、 r=。直邊段是為了使焊縫避開邊緣應(yīng)力區(qū)。 封頭 壓力容器封頭 ， 常見的形式有凸形封頭 （ 包括半球形封頭 、 橢圓形封頭 ， 碟形封頭 、 球冠形封頭 ） 、 錐形封頭 、變徑段 、 平蓋等 。作為受壓元件的零部件，如同殼體一樣，也納入質(zhì)量管理與保證的監(jiān)控范圍。 八、壓力容器主要失效方式 1．人們對失效方式的認識過程 隨著需要（首先是核容器）與可能（近代計算方法與技術(shù)），并通過對壓力容器性能、結(jié)構(gòu)特點與載荷特性的深 入研究，以 ASMEⅢ 和 ASMEⅧ 2為標志，較全面認識了壓力 容器可能存在的多種失效方式。強度脹管板孔內(nèi)表面應(yīng)開矩形槽，并應(yīng)達到全 厚度脹接。V和碎片外，氣體 會高速恢復(fù)被壓縮的體積形成沖擊波； ? 允許氣壓試驗的條件：因承重等原因無法液壓；液體無 法吹干排凈生產(chǎn)中不允許殘留液體。 五 .壓力容器制造、安裝、維修、改造基本知識 2. 焊后 (消除應(yīng)力 )熱處理 目的 消除過大焊接應(yīng)力 ,細化晶粒 焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因、特點及危害 ? 焊接應(yīng)力因焊接過程中變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生 ? 焊接應(yīng)力的特點 :量值高 ,可能 ≥ 屈服極限；一直存在； 屬二次應(yīng)力有 “ 自限性 ” ；測量困難（ x光衍射、小孔）。 7. 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項 盡量避免外形突變 ,關(guān)注倒角 、倒圓。 四 .結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求 錐形封頭 ?主要 用于變速或方便卸料； ?依半頂角分為 30176。 ?常見整體式結(jié)構(gòu)有：單層焊接（應(yīng)用最廣）、鍛造（主要用于超高壓）、鍛焊（用于大型重要工況）、無縫管（小容器）。溫差應(yīng)力一般亦屬二次應(yīng)力。 三 .壓力容器設(shè)計基礎(chǔ)知識 應(yīng)力分析設(shè)計 （ JB4732） 與規(guī)則設(shè)計 （ GB150） 的主 要區(qū)別 ? GB150采用第一強度理論 ， 彈性失效準則 ， 不適用 于疲勞容器 ， 壓力適用上限 35MPa， 安全系數(shù)較高； JB4732采用第三強度理論，塑性失效準則，可用于 疲勞容器，壓力適用上限 100MPa，安全系數(shù)較低。 三 .壓力容器設(shè)計基礎(chǔ)知識 （ 如筒體 、 封頭 、 球殼 ） 可通過公式直接得出 壁厚 ， 部分元件 （ 如法蘭 、 外壓 ） 需先假定尺寸然后進 行試算校核 。 ? 未可知因素 三 .壓力容器設(shè)計基礎(chǔ)知識 5. 安全系數(shù) 安全系數(shù)發(fā)展的歷史與趨向 ? 單一走向多元 nb(強度 )、 ns(屈服 )、 nst(設(shè)計溫度下屈服 )、 nD(持久 )、 nn(