【文章內容簡介】 時，建議使用厚度小于25mm；使用溫度低于100C時，建議使用厚度小于12mm。 2）低合金鋼板：使用 16MnR（GB6654）和16MnDR（GB3531）鋼板 16MnR鋼板：常溫使用時的厚度不宜超過30mm；使用溫度建議為19～4750C。使用溫度低于00C時，建議使用厚度小于35mm；使用溫度低于100C時，建議使用厚度小于20mm，以避免增加試驗項目。16MnDR鋼板：使用的最高溫度為3500C，厚度不宜超過35mm。對于有經驗的設計單位，也可選用GB6654中的15MnNbR和，15CrMoR；GB3531 中的15MnNbDR 和09MnNiDR。3）高合金鋼板：經常使用奧氏體不銹鋼板（GB4237）：用于清潔美觀的壓力容器用鋼板有：0Cr18Ni9 ；用于抗氧化性介質腐蝕的不銹鋼有：00Cr19Ni10和0Cr18Ni10.用于抗醋酸介質腐蝕用的不銹鋼有：OCr17Ni12Mo2，0Cr18Ni12Mo2Ti00Cr17Ni14Mo2。 0Cr19Ni13Mo3。00Cr19Ni13Mo3 。說明：①抗腐蝕原理：鉻鎳奧氏體不銹鋼是指上述鋼號經固熔熱處理而具有均一的奧氏體鋼，這種鋼在氧化性介質中具有良好的抗腐蝕性，高的塑性和韌性。這種鋼的耐腐蝕的基理通常用鋼生成氧化膜的理論來解釋，即鋼在空氣中或在氧化性介質中，其表面氧化，生成緻密的氧化薄膜，它阻止內部進一步氧化，或受介質的侵蝕，這種現(xiàn)象稱鈍化現(xiàn)象。鈍化膜的生成與不銹鋼的表面的質量有關，機械損傷破壞的氧化膜會重新生成，但很緩慢，清潔表面后可再度產生氧化膜。鋼表面的殘余氧化皮、砂眼、起鱗，氧化膜難以生成，會造成局部腐蝕。拋光表面、經磨光和酸洗的表面，可加速氧化膜的形成，提高抗腐蝕性。 ②不銹鋼晶間腐蝕：晶間腐蝕是鋼的晶體邊界受到腐蝕的一種破壞形式。這種腐蝕沿著晶界快速傳播到金屬內部。晶間腐蝕特別危險，因為肉眼不容易發(fā)現(xiàn)，由于這種腐蝕的結果，材料的機械強度喪失達到很大的數(shù)值。晶間腐蝕的傾向，主要決定于鋼的含碳量，其原因是：當鋼加熱到不太高的溫度（6008000C）時，由于富鉻的碳化物在晶界上析出，使固溶體晶界上貧鉻，結果，晶界未能鈍化，使其耐腐蝕性變差，解決的辦法是：a)采用鋼在108011500C的固溶處理，使碳重新溶入奧氏體固溶體；b)將鋼中碳含量降低至≤%；c)加入形成穩(wěn)定碳化物的元素鈦或鈮到鋼中，加鈦量應≥5C%，但含鈦的不銹鋼的加熱溫度不應超過11000C，以免碳化鈦重新溶入固溶體中，重新產生碳化鉻而發(fā)生貧鉻現(xiàn)象。4．3 鋼管4．3．1 鋼管的標準及許用應力按GB150的表43鋼管許用應力的規(guī)定。D類壓力容器常用的碳素鋼和低合金鋼鋼管牌號有：10 20 20G 16Mn 。10和20鋼管，依據(jù)標準為：GB816387《輸送流體用無縫鋼管》；20G 和 16Mn 鋼管，依據(jù)標準為：GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》。常用的不銹鋼管0Cr18Ni 00Cr19Ni10 和0Cr18Ni10Ti依據(jù)標準為：GB1329691《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》 GB/T1479694 《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》4．3．2 關于不銹鋼焊接鋼管在壓力容器中的使用問題：。對奧氏體不銹鋼焊接鋼管（）應遵循GB1277191《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》的規(guī)定。具體要求是：壁厚允許偏差為177。%；；逐根進行蝸流或射線（對大直徑管）及水壓試驗合格；檢測標準按JB/《承壓設備無損檢測》中的相關部分，水壓試驗壓力為容器設計壓力的2倍，保壓時間為10秒，管壁無滲漏現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接鋼管的使用范圍規(guī)定如下：容器使用溫度定為0Cr18Ni 00Cr19Ni10 和0Cr18Ni10Ti等鋼號的相應允許使用溫度；；管壁厚不大于8mm；不得用于毒性程度為極度危害的介質；。4．4 鋼鍛件鋼鍛件的標準及許用應力按GB150表45的規(guī)定，鋼鍛件的標準和常用鋼鍛件為： JB47262000《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》中的 35和16Mn JB47272000《低溫壓力容器碳素鋼和低合金鋼鍛件》中的16MnD JB47282000《壓力容器用不銹鋼鍛件》中的0Cr18Ni00Cr19Ni10 和0Cr18Ni10。壓力容器受壓元件焊接選用的焊條（焊接材料）的參考原則是：①滿足力學性能的要求，保持等強度，考慮滿足沖擊韌性和伸長率的要求；②化學成分相當；③根據(jù)工程重要性、危險性、焊接位置、剛性大小、施焊條件、焊接經驗選擇焊條；④考慮經濟性和容易獲得；碳鋼和低合金鋼之間焊接，一般要求所選用的焊材焊成的焊接接頭，其強度不低于強度較低的一側母材標準抗拉強度下限值，而接頭的韌性和塑性應不低于強度較高而塑性韌性較差的母材。首次選用的焊接材料，應按JB47082000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》和JB/T47092000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》的規(guī)定。壓力容器用焊條定貨時，應按JB/T 47472002《壓力容器用焊條訂貨技術條件》。焊接材料的標準有：GB/T51171995《碳鋼焊條》； GB/T51181995《低合金鋼焊條》； GB/T9831995《不銹鋼焊條》；GB/T9842001《堆焊焊條》；GB/T149571994《熔化焊用鋼絲》； GB/T149581994《氣體保護焊用鋼絲》；GB/T81101995《氣體保護電弧焊用碳鋼，低合金鋼焊絲》GB424184《焊接用不銹鋼盤條》； GB424284《焊接用不銹鋼絲》； GB434384《惰性氣體保護焊接用不銹鋼棒及鋼絲》。YB/T50911993《惰性氣體保護焊用不銹鋼棒及鋼絲》；YB/T50921996《焊接用不銹鋼絲》；GB/T52931999《埋弧焊用碳素鋼焊絲和焊劑》；GB/T124701999《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》；4．6 采用國外鋼材的要求采用國外的鋼材，應是國外相應壓力容器最新標準所允許使用的鋼材；其使用范圍不應超出該標準的規(guī)定，同時也不應超過GB150第4章材料相近鋼材的規(guī)定。4．7 一些鋼材的代用規(guī)定1）鋼材的代用的一般原則是：代用材料應與被代用的鋼材具有相同或相近的化學成分、交貨狀態(tài)、檢驗項目、性能指標和檢驗率以及尺寸公差和外形質量等。2）代用圖樣規(guī)定的鋼材時，應取得原設計單位的同意。3）鋼板代用：①GB71288《船體用結構鋼》中的A級鋼板，可代用Q235A（不得作受壓元件）；B級鋼板在鋼廠按標準要求進行沖擊試驗合格后，可代用Q235C鋼板，未作沖擊試驗的鋼板，則只能代用Q235B鋼板；②GB7131997《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼鋼板》中的20g鋼板可代用Q235C鋼板。4）鋼管代用：GB308782《低中壓鍋爐用無縫鋼管》中的10和20鋼管，可代用 GB81631999 《輸送流體用無縫鋼管》中相應的鋼管。4．8 特殊工作環(huán)境下的選材 關于介質處于NaOH濕H2S應力腐蝕時的選材問題，可見《容規(guī)》126頁，關于“壓力容器選材與介質”的說明。5．內壓圓筒和內壓球體的計算 1）強度理論：內壓容器的破壞有四種強度理論，比較為人們接受的有第一、第三和第四強度理論。 ①第一強度理論即最大主應力理論，它認為引起材料斷裂破壞的主要因素是最大主應力。亦即不論材料處于何種應力狀態(tài)，只要最大主應力達到材料單向拉伸斷裂時的最大應力值，材料則發(fā)生斷裂破壞，其當量應力強度為S = б1 。 ②第三強度理論即最大剪應力理論，它認為引起材料屈服破壞的主要因素是最大剪應力。亦即不論材料處于何種應力狀態(tài)，只要最大剪應力達到材料屈服時的最大剪應力值，材料則發(fā)生屈服破壞，其當量應力強度為S = б1б3 。 ③第四強度理論即最大應變能理論，它認為引起材料屈服破壞的主要因素是最大變形能。亦即不論材料處于何種應力狀態(tài)，只要其內部積累的變形能達到材料單向拉伸屈服時的應變能，材料即發(fā)生屈服破壞，其當量應力強度為：2）GB1501998標準中計算公式主要以第一強度理論為基礎（結果比較接近）。并采用平面應力狀態(tài)（忽略第三向應力）。如果考慮第三向的應力，則是第三強度理論。5．2 內壓圓筒計算1）設計溫度下的計算厚度按下式計算： 公式適用范圍：Pc≤[σ]t 或 Do/Di≤ 式中：δ 圓筒的計算厚度 mm；Pc– 計算壓力，MPa； Di – 圓筒內直徑，mm； [σ]t –設計溫度下圓筒材料的許用應力，MPa； Ф – 焊接接頭系數(shù)。2）公式來源：用第一強度理論，以圓筒平均直徑為基準計算的環(huán)向應力，考慮了圓筒內壁上最大主應力與平均拉應力的差值進行了修正，并考慮了縱向焊縫（A類焊接接頭）在強度方面相對于母材的削弱。公式中應力的推導是根據(jù)薄膜應力理論。3) 公式推導： 設直徑D筒體受內壓力為P的作用，圓筒上的任一小單元上受三個主應力環(huán)向應力σ1 、軸向應力σ2和徑向應力σ3的作用，求應力時，可通過中心軸線沿縱向將圓筒切成兩部分，去除一部分以應力代替，根據(jù)力平衡理論，在縱向截面厚度產生內應力σ1，其合力與外部作用的壓力作用平衡，設圓筒直徑為D，長度為L，厚度為δ，按平衡關系則有：2 Lδσ1 = P D Lσ1 = P D/2δ 沿垂直主軸線的截面將圓筒體切開，在圓形橫截面上的應力為σ2，產生平衡的條件為：．πDσ2δ =1/4 πD2 P；σ2= P D/4δ徑向應力σ3= P ，可見σ1=2σ2，并遠大于σ3 ，故采用σ1 = P D/2δ，即：δ= P D/2σ1 ，令D=Di+δ， P = pc代入，σ1以Ф[σ]t代入，則得到 ： 。4）如已知δn、 Pc、 Di；則圓筒體的計算應力σt為： 式中бt≤Ф[σ]t 式中：δe為有效厚度。5）設計溫度下，筒體的最大允許工作壓力[Pw]為： 5．3 球殼計算1）設計溫度下的計算厚度公式：2）設計溫度下，球殼計算應力公式： 式中бt≤Ф[σ]t3）設計溫度下，球殼的最大允許工作壓力公式： ；6．外壓圓筒和外壓球殼的設計 許多化工石油用的容器，由于工藝原因需要在外壓或真空下操作，如真空罐和真空蒸餾塔，有的容器帶有夾套，夾套內是帶壓蒸汽，使內筒受到外部壓力。通常，內壓低于外壓的容器，稱為外壓容器。 外壓容器的最高工作壓力是指容器在正常使用過程中可能出現(xiàn)的最大壓力差值。對夾套容器，指夾套頂部可能出現(xiàn)的最大壓力差值。 確定外壓容器的設計壓力時，應考慮在正常工作情況下可能出現(xiàn)的最大內外壓力差。確定真空容器殼體的厚度時，設計壓力按受外壓考慮。當裝有真空泄放閥，以及相類似的安全控制裝置時，設計壓力=△P，△P為內外壓力差。未裝安全控制裝置時， MPa。容器工作中失效的狀態(tài)有：強度失效，剛度失效和穩(wěn)定失效三種。 ①強度失效：容器在載荷作用下，發(fā)生過量變形或破裂。如內壓容器的破壞； ②剛度失效：容器發(fā)生過量的彈性變形，導致喪失正常的承受能力。如容器不能滿足最小厚度要求導致剛度不足而失效； ③穩(wěn)定失效：容器在載荷作用下，形狀突然發(fā)生改變，導致喪失工作能力。如外壓容器的失穩(wěn)破壞。 外壓容器設計時，必須考慮到上述三種失效的可能性，才能確保容器的安全使用。 在滿足剛度要求的情況下，外壓容器的破壞有兩種形式，即強度不足引起的破壞和失穩(wěn)引起的破壞兩種。因此，設計應包括強度計算和穩(wěn)定性校核。因失穩(wěn)往往在強度破壞之前發(fā)生，故穩(wěn)定性計算是外壓容器設計中的主要考慮的問題。6． 1受均勻外壓的圓筒（和外壓管子） 在GB150第6章中，外壓圓筒和外壓管子所需的有效厚度δe用查圖計算法，使用的圖為圖62～圖610，計算步驟如下：6．1．1 Do/δe≥20的圓筒和管子1）假設δn, 令δe =δnC，C=C1+C2 ，定出L/DO和Do/δe Do為筒體的外直徑；L為筒體的計算長度，L值取圓筒上兩相鄰支撐線（此線處的截面有足夠的慣性矩）的距離，其值按圖61的各示圖選取。如圖61a中，L=L1+2hi/3 L1為圓筒部分的長度（含封頭的兩直邊）的總和；hi為封頭曲面深度。2）查圖62，在圖的左方找到L/DO點 ，過此點沿水平線右移，與Do/δe線相交，遇中間值用內插法，如L/DO＞50，則取50。若L/DO＜，；3）連此交點沿垂直方向下移，在圖的下方得到系數(shù)A。也可查表61得到A值。4）按所用材料選用圖63～圖610，在圖下方找到系數(shù)A。若A落在設計溫度下材料線的右方，則過此點上移，與設計溫度下材料線相交，遇中間溫度值采用插入法，再過此交點水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù)B。通過B按下式求出許用外壓力[P]，MPa； 61若所得A值落在設計溫度下材料線的左方，則計算許用應力[P]為： 62 E是設計溫度下材料的彈性模量，MPa；5）算出的[P]應大于或等于PC，PC為計算外壓力，否則，應重新按上述步驟重算。直到[P]＞PC，且接近于PC為止。 6．1．2 Do/δe20的圓筒和管子a)，但對Do/δe 4的圓筒和管子的A值應按下式計算： ，當A，取A=； 由A值，并根據(jù)材料牌號，通過表62至表69中的相應曲線數(shù)據(jù)表查B值；b) [P]按下式計算： 式中：σo為應力，其值取　 或 或的較小值。c) 算出的[P]應大于或等于PC，PC為計算外壓力，否則，應重新假設名義厚度δn，并重復上述步驟計算。直到[P]＞PC，且接近于PC為止。6．2 外壓球殼 外壓球殼所需的有效厚度按以下步驟計算：假設δn,令δe =δnC 定出Ro/δe；用式下計算系數(shù)A