【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 規(guī)設(shè)計(jì)：① 將容器承受的“最大載荷”按一次施加的靜載荷處理，不涉及容器的疲勞壽命問題，不考慮熱應(yīng)力。② 常規(guī)設(shè)計(jì)以材料力學(xué)及彈性力學(xué)中的簡(jiǎn)化模型為基礎(chǔ)，確定筒體與部件中平均應(yīng)力的大小，只要此值限制在以彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所確定的許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，則認(rèn)為筒體和部件是安全的。③ 常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了具體的容器結(jié)構(gòu)形式。(2) 分析設(shè)計(jì)：① 將各種外載荷或變形約束產(chǎn)生的應(yīng)力分別計(jì)算出來,包括交變載荷,熱應(yīng)力,局部應(yīng)力等。② 進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來限制，保證容器在使用期內(nèi)不發(fā)生各種形式的失效。③ 可應(yīng)用于承受各種載荷、任何結(jié)構(gòu)形式的壓力容器設(shè)計(jì)，克服了常規(guī)設(shè)計(jì)的不足。？其強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是什么？有何區(qū)別？若圓筒外直徑與內(nèi)直徑的比值≤~，稱為薄壁圓筒；反之，則稱為厚壁圓筒。薄壁圓筒強(qiáng)度設(shè)計(jì)以薄膜理論為基礎(chǔ)，采用最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則；厚壁圓筒的強(qiáng)度計(jì)算以拉美公式為基礎(chǔ)，采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。？它們各有什么特點(diǎn)和適用范圍？(1) 多層包扎式：制造工藝簡(jiǎn)單，不需要大型復(fù)雜的加工設(shè)備；與單層式圓筒相比安全可靠性高；對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)；但制造工序多、周期長(zhǎng)、效率低、鋼板材料利用率低，尤其是筒節(jié)間對(duì)焊的深環(huán)焊縫對(duì)容器的制造質(zhì)量和安全有顯著影響。(2) 熱套式：具有包扎式圓筒的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)外，還具有工序少，周期短等優(yōu)點(diǎn)。(3) 繞板式：機(jī)械化程度高，制造效率高，材料的利用率也高；但筒節(jié)兩端會(huì)出現(xiàn)明顯的累積間隙，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。(4) 整體多層包扎式：是一種錯(cuò)開環(huán)縫合采用液壓夾鉗逐層包扎的圓筒結(jié)構(gòu)，避免圓筒上出現(xiàn)深環(huán)焊縫，可靠性較高。(5) 繞帶式：又分型槽繞帶式和扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式。型槽繞帶式結(jié)構(gòu)的圓筒具有較高的安全性，機(jī)械化程度高，材料的損耗少，且由于存在預(yù)緊力，在內(nèi)壓作用下，筒壁應(yīng)力分布比較均勻，但對(duì)鋼帶的技術(shù)要求高。扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式圓筒結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)靈活、制造方便、可靠性高、在線安全監(jiān)控容易等優(yōu)點(diǎn)。？如何避免？高壓容器圓筒的對(duì)接深環(huán)焊縫影響容器的制造質(zhì)量和安全：(1) 無損檢測(cè)困難，無法用超聲檢測(cè)，只能依靠射線檢測(cè)；(2) 焊縫部位存在很大的焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒易變得粗大而韌性下降，因而焊縫質(zhì)量較難保證；(3) 環(huán)焊縫的坡口切削工作量大，且焊接復(fù)雜。采用整體多層包扎式或繞帶式等組合式圓筒。，中徑公式也可按第三強(qiáng)度理論導(dǎo)出，試作推導(dǎo)。在僅受內(nèi)壓作用時(shí)，圓筒內(nèi)壁處三向應(yīng)力分量分別為：；；顯然，，由第三強(qiáng)度理論得：？由圓筒的薄膜應(yīng)力按最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則導(dǎo)出的內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式為： （1）按形狀改變比能屈服失效判據(jù)計(jì)算出的內(nèi)壓厚壁筒體初始屈服壓力與實(shí)測(cè)值較為吻合，因而與形狀改變比能準(zhǔn)則相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度能較好地反映厚壁筒體的實(shí)際應(yīng)力水平。=與中徑公式相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度比值隨徑比的增大而增大。當(dāng)=，此比值為≈。GB150中取=，在液壓試驗(yàn)（=）時(shí)，=，說明筒體內(nèi)表面金屬仍未達(dá)到屈服點(diǎn)，處于彈性狀態(tài)。這說明式（1）。當(dāng)=，==，代入式（1）得：即 因此，內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式（1）僅適用于≤。、碟形封頭為何均設(shè)置直邊段？直邊段可避免封頭和筒體的連接環(huán)焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，改善焊縫的受力狀況。、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭的特點(diǎn)，并說明其主要應(yīng)用場(chǎng)合。(1) 半球形封頭在均勻內(nèi)壓作用下，薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒體的一半。但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。半球形封頭常用在高壓容器上。(2) 橢圓形封頭橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。(3) 碟形封頭是一不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑突變的兩個(gè)曲面連接處，由于曲率的較大變化而存在著較大邊緣彎曲應(yīng)力。該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它部位，故受力狀況不佳。但過渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡(jiǎn)單，使碟形封頭的應(yīng)用范圍較為廣泛。(4) 錐殼結(jié)構(gòu)不連續(xù)，錐殼的應(yīng)力分布并不理想，但其特殊的結(jié)構(gòu)形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同直徑圓筒體的中間過渡段，因而在中、低壓容器中使用較為普遍。(5) 平蓋平蓋厚度計(jì)算是以圓平板應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的，主要用于直徑較小、壓力較高的容器。，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？(1) 墊片比壓力形成初始密封條件時(shí)墊片單位面積上所受的最小壓緊力，稱為“墊片比壓力”，用表示，單位為MPa。(2) 墊片系數(shù)為保證在操作狀態(tài)時(shí)法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力，稱為操作密封比壓。操作密封比壓往往用介質(zhì)計(jì)算壓力的倍表示，這里稱為“墊片系數(shù)”，無因次。？選擇標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)，應(yīng)按哪些因素確定法蘭的公稱壓力？為簡(jiǎn)化計(jì)算、降低成本、增加互換性，制訂了一系列法蘭標(biāo)準(zhǔn)。法蘭標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)用途分管法蘭和容器法蘭兩套標(biāo)準(zhǔn)。法蘭的公稱壓力應(yīng)取容器或管道的設(shè)計(jì)壓力相近且又稍高一級(jí)的公稱壓力，且不應(yīng)低于法蘭材料在工作溫度下的允許工作壓力。，為什么要對(duì)錐頸和法蘭環(huán)的應(yīng)力平均值加以限制？當(dāng)法蘭錐頸有少量屈服時(shí)，錐頸部分和法蘭環(huán)所承受的力矩將重新分配，錐頸已屈服部分不能再承受載荷，其中大部分需要法蘭環(huán)來承擔(dān)，這就使法蘭環(huán)的實(shí)際應(yīng)力有可能超過原有的法蘭環(huán)強(qiáng)度條件。因此為使法蘭環(huán)不產(chǎn)生屈服，保證密封可靠，需對(duì)錐頸部分和法蘭環(huán)的平均應(yīng)力加以限制。，徑向或軸向自緊式密封的機(jī)理，并以雙錐環(huán)密封為例說明保證自緊密封正常工作的條件。(1) 密封機(jī)理：① 強(qiáng)制式密封：在預(yù)緊和工作狀態(tài)下都完全依靠連接件的作用力強(qiáng)行擠壓密封元件從而達(dá)到密封目的。② 自緊式密封：主要依靠容器內(nèi)部的介質(zhì)壓力壓緊密封元件實(shí)現(xiàn)密封，介質(zhì)壓力越高，密封越可靠。自緊式密封根據(jù)密封元件的主要變形形式，又可分為軸向自緊式密封和徑向自緊式密封。軸向自緊式密封的密封性能主要依靠密封元件的軸向剛度小于被連接件的軸向剛度來保證；而徑向自緊式密封主要依靠密封元件的徑向剛度小于被連接件的徑向剛度來實(shí)現(xiàn)。(2) 雙錐密封是一種保留了主螺栓但屬于有徑向自緊作用的半自緊式密封結(jié)構(gòu)。為保證自緊密封正常工作，應(yīng)：① 兩錐面上的比壓必須大于軟金屬墊片所需要的操作密封比壓；② 合理設(shè)計(jì)雙錐環(huán)的尺寸，使雙錐環(huán)有適當(dāng)?shù)膭偠?，保持有適當(dāng)?shù)幕貜椬跃o力。，在什么情況下殼體上開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？為什么這些孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？GB150規(guī)定，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于89mm時(shí)，只要接管最小厚度滿足表1要求，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)。表1 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度接管公稱外徑253238454857657689最小厚度壓力容器常常存在各種強(qiáng)度裕量，例如接管和殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度需要的厚度；接管根部有填角焊縫；焊接接頭系數(shù)小于1但開孔位置不在焊縫上。這些因素相當(dāng)于對(duì)殼體進(jìn)行了局部加強(qiáng)，降低了薄膜應(yīng)力從而也降低了開孔處的最大應(yīng)力。因此，對(duì)于滿足一定條件的開孔接管，可以不予補(bǔ)強(qiáng)。，GB150對(duì)其使用范圍作了何種限制，其原因是什么？補(bǔ)強(qiáng)圈等面積補(bǔ)強(qiáng)法是以無限大平板上開小圓孔的孔邊應(yīng)力分析作為其理論依據(jù)。但實(shí)際的開孔接管是位于殼體而不是平板上，殼體總有一定的曲率，為減小實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)與理論分析結(jié)果之間的差異，GB150對(duì)開孔的尺寸和形狀給予一定的限制：① 圓筒上開孔的限制，當(dāng)其內(nèi)徑≤1500mm時(shí)，開孔最大直徑≤，且≤520mm；當(dāng)其內(nèi)徑＞1500mm時(shí)，開孔最大直徑≤，且≤1000mm。② 凸形封頭或球殼上開孔最大直徑≤。③ 錐殼（或錐形封頭）上開孔最大直徑≤，為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。④ 在橢圓形或碟形封頭過渡部分開孔時(shí)，其孔的中心線宜垂直于封頭表面。，壓力容器可以允許不設(shè)置檢查孔？容器若符合下列條件之一，則可不必開設(shè)檢查孔：①筒體內(nèi)徑小于等于300mm的壓力容器；②容器上設(shè)有可拆卸的封頭、蓋板或其它能夠開關(guān)的蓋子，其封頭、蓋板或蓋子的尺寸不小于所規(guī)定檢查孔的尺寸；③無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理的壓力容器；④制冷裝置用壓力容器；⑤換熱器。？在什么情況下必須采用爆破片裝置？(1) 安全閥安全閥的作用是通過閥的自動(dòng)開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力。其優(yōu)點(diǎn)是僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至稍低于正常操作壓力時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉，避免一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費(fèi)和中斷生產(chǎn)；可重復(fù)使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。但密封性能較差，閥的開啟有滯后現(xiàn)象，泄壓反應(yīng)較慢。(2) 爆破片爆破片是一種斷裂型安全泄放裝置，它利用爆破片在標(biāo)定爆破壓力下即發(fā)生斷裂來達(dá)到泄壓目的，泄壓后爆破片不能繼續(xù)有效使用，容