【文章內(nèi)容簡介】 上述公式中，如將D=Di+δ代入并考慮了焊接接頭系數(shù)φ，如采用第一強度理論時，即得出 ≤[σ]tφ所以可求出計算厚度δ δ=如果已知球殼尺寸，可校核在設(shè)計壓力P作用下球殼壁的計算應力應力校核式 σt= ≤[σ]tφ MPa最大允許工作壓力 [Pw]= MPa 設(shè)計參數(shù)的確定1） 設(shè)計壓力容器設(shè)計時，必須考慮在工作情況下可能達到的工作壓力和對應的工作溫度兩者組合中的各種工況，并以最苛刻工況下的工作壓力來確定設(shè)計壓力。表 設(shè)計壓力選取設(shè) 計 壓 力內(nèi)壓容器無安全泄放裝置~；裝有安全閥不低于(等于或稍大于)安全閥開啟壓力(~)；裝有爆破片取爆破片設(shè)計爆破壓力加制造范圍上限；容器位于泵進口側(cè)，且無安全泄放裝置時取無安全泄放裝置時的設(shè)計壓力,；真空容器無夾套真空容器有安全泄放裝置；無安全泄放裝置；夾套內(nèi)為內(nèi)壓容器(真空)設(shè)計外壓力按無夾套真空容器規(guī)定選取1夾套(內(nèi)壓)設(shè)計內(nèi)壓力按內(nèi)壓容器規(guī)定選?。煌?壓 容 器 設(shè)計外壓力取不小于在正常工作情況下可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓力差注：,且必須校核在 。盛裝液化石油氣或混合液化石油氣的容器介質(zhì)50℃飽和蒸汽壓力低于異丁烷50℃的飽和蒸汽壓力時(如丁烷、丁烯、丁二烯)介質(zhì)50℃飽和蒸汽壓力高于異丁烷50℃的飽和蒸汽壓力時(如液態(tài)丙烷)介質(zhì)50℃飽和蒸汽壓力高于丙烷50℃的飽和蒸汽壓力時(如液態(tài)丙烯)對裝有安全閥的壓力容器，容器的設(shè)計壓力、工作壓力、試驗壓力與安全閥的排放壓力、開啟壓力之間的關(guān)系示意如下： 壓力容器 安全閥 試驗壓力 排放壓力 計算壓力 設(shè)計壓力 開啟壓力工作壓力 其中：安全閥排放壓力——閥瓣達到規(guī)定開啟高度時的進口壓力； 安全閥開啟壓力（整定壓力）——閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時，在安全閥進口測得的壓力?？紤]到安全閥閥瓣啟動動作的滯后，使容器不能馬上泄壓，因此容器設(shè)計壓力一般不低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力，~。（1） 對裝有爆破片的壓力容器容器的設(shè)計壓力、工作壓力及爆破片的爆破壓力之間的關(guān)系示意如下：壓力容器 爆破片 設(shè)計壓力P 最高標定爆破壓力Psmax（Psmax=Pb+爆破片制造范圍上限）爆破片制造范圍 設(shè)計爆破壓力Pb 最低標定爆破片壓力Psmin（Psmin=Pb –爆破片制造范圍下限）工作壓力PW其中：標定爆破壓力——爆破片銘牌上標志的爆破壓力設(shè)計爆破壓力——爆破片在指定溫度下的爆破壓力。最低標定爆破壓力Psmin的大小與爆破片型式和工作壓力有關(guān)2）設(shè)計溫度設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達到的最高溫度。在任何情況下元件金屬的表面溫度不得超過鋼材的允許使用溫度。當金屬溫度不可能通過傳熱計算或?qū)崪y結(jié)果確定時，設(shè)計溫度的選?。喝萜髌鞅谂c介質(zhì)直接接觸且有外保溫（或保冷）時介質(zhì)工作溫度T設(shè) 計 溫 度ⅠⅡT＜20℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減0~10℃20℃≤T≤15℃介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減5~10℃T＞15℃介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)工作溫度加15~30℃注：當最高（低）工作溫度不明確時，按表中的Ⅱ確定。（如加熱盤管、電熱元件等）間接加熱時，設(shè)計溫度取最高工作溫度。，應以較高一側(cè)的工作溫度為基準確定設(shè)計溫度，當任一介質(zhì)溫度低于20℃時，則應以該側(cè)的工作溫度為基準確定最低設(shè)計溫度。，當最低設(shè)計溫度受地區(qū)環(huán)境溫度控制時，可按以下規(guī)定選取： （1）盛裝壓縮氣體的儲罐，最低設(shè)計溫度取環(huán)境溫度減3℃；（2）盛裝液體體積占容積1/4以上的儲罐，最低設(shè)計溫度取環(huán)境溫度。注：環(huán)境溫度取容器安裝地區(qū)歷年來“月平均最低氣溫”的最低值， ，應以環(huán)境溫度作為設(shè)計溫度。3)厚度附加量厚度附加量C=C1+C2 mm 式中：C1——鋼板或鋼管的厚度負偏差，mm； C2——腐蝕裕量，mm。厚度負偏差C1 鋼板或鋼管的厚度負偏差C1應按相應鋼材標準的規(guī)定選取，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可忽略不計。 常用鋼板厚度負偏差鋼板標準GB66541996 GB35311996鋼板厚度（mm）全部厚度負偏差C1（mm）（取C1=0mm）鋼板標準GB327488 GB328092 GB423792 GB423892鋼板厚度mm＞~＞~25＞25~30＞30~34＞34~40＞40~50＞50~60＞60~80負偏差C1mm常用無縫鋼管(不包括換熱管)的厚度負偏差C1值鋼管標準種類壁厚(mm)負偏差C1GB8163《輸送流體用無縫鋼管》冷拔＞10%10%熱軋≥%GB9948《石油裂化用無縫鋼管》冷拔＞10%熱軋≤20%＞2010%GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》 冷拔＞1~314%＞10%熱軋＜15%%≥1515%%GB6479《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》冷拔≥10%熱軋3~20%＞2010%GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》冷拔2~310%10%＞310%%熱軋＜10%,且≤10%,且≤~2010%10%＞2010%%3)腐蝕裕量C2腐蝕裕量考慮的原則 （1） 與工作介質(zhì)接觸的筒體、封頭、接管、人（手）孔及內(nèi)部構(gòu)件等，均應考慮腐蝕裕量。（2） 下列情況一般不考慮腐蝕裕量： a介質(zhì)對不銹鋼無腐蝕作用時（不銹鋼、不銹復合鋼板或有不銹鋼堆焊層的元件）；b可經(jīng)常更換的非受壓元件；c有可靠的耐腐蝕襯里；d法蘭的密封表面；e管殼式換熱器的換熱管；f管殼式換熱器的拉桿、定距管、折流板和支持板等非受壓元件；g用涂漆可以有效防止環(huán)境腐蝕的容器外表面及其外部構(gòu)件（如支座、支腿、底板及托架等，但不包括裙座）。 （3）腐蝕裕量一般應根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的腐蝕速率和容器的設(shè)計壽命確定。對有使用經(jīng)驗者，可以按經(jīng)驗選取。 （4）容器的設(shè)計壽命除有特殊要求外，塔、反應器等主要容器一般不應少于15年，一般容器、換熱器等不少于8年。腐蝕裕量的選?。?） 容器筒體、封頭的腐蝕裕量a介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制的容器。b、除a以外的其他情況可按下表確定筒體、封頭的腐蝕裕量。筒體、封頭的腐蝕裕量腐蝕程度不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕腐蝕速率（mm/年）＜~~＞腐蝕裕量（mm）0≥1≥2≥3注:表中的腐蝕速率系指均勻腐蝕。最大腐蝕裕量不應大于6mm，否則應采取防腐措施。（2） 容器接管（包括人、手孔）的腐蝕裕量，一般情況下應取殼體的腐蝕裕量。（3） 筒體內(nèi)側(cè)受力焊縫應取與筒體相同的腐蝕裕量。（4） 容器各部分的介質(zhì)腐蝕速率不同時，則可取不同腐蝕裕量。（5） 兩側(cè)同時與介質(zhì)接觸的元件，應根據(jù)兩側(cè)不同的操作介質(zhì)選取不同的腐蝕裕量，兩者疊加作為總的腐蝕裕量。（6） 容器地腳螺栓的腐蝕裕量可取3mm。4)最小厚度δmin當設(shè)計壓力較低時，由內(nèi)壓強度計算公式算的計算厚度δ較小，往往不能滿足制造、運輸、安裝等方面的剛度要求，因而對容器規(guī)定了最小厚度δmin ,不小于3mm； ,不小于2mm； ,且不小于4mm。對不銹鋼制塔式容器的最小厚度不小于3mm； 《管殼式換熱器》的相應規(guī)定。 對于名義厚度取決于最小厚度且公稱直徑較大、厚度較薄的容器，為防止在制造、運輸或安裝時產(chǎn)生過大的變形，應根據(jù)具體情況采取臨時的加固措施（如在容器的內(nèi)部設(shè)置臨時支撐元件等）。 復合鋼板復層的最小厚度（不被鐵離子污染）而采用的復合鋼板，其復層厚度不應小于2mm；，其復層厚度不應小于3mm； 不銹鋼堆焊層在加工后的最小厚度為3mm。 對有防腐蝕襯里的碳鋼或低合金鋼制容器，其鋼殼的最小厚度為5mm。 5)許用應力材料許用應力是以材料的極限應力σ為基礎(chǔ)，并選擇合理的安全系數(shù)n后而得的。即[σ]=極限應力/安全系數(shù)n材料的極限應力可以用各種不同方式表示，容器用的材料一般用強度極限、屈服極限或設(shè)計溫度下持久極限σ及蠕變極限σ者說來表示。與這些極限應力相對應的安全系數(shù)也有不同的數(shù)值。材料許用應力的取法壓力容器中受壓元件的材料許用應力確定，通常是以材料常溫下最低抗拉強度σb、設(shè)計溫度下的屈服點σ除以各自的安全系數(shù)后所得的最小值，作為受壓元件設(shè)計時的許用應力，即取以下最小值。[σ]=σb/nb。 [σ]t=σ/ ns當碳素鋼或低合金鋼的設(shè)計溫度超過380420℃，合金鋼（如Cr—Mo鋼等）設(shè)計溫度超過450℃；奧氏體不銹鋼的設(shè)計溫度超過550℃時，必須同時考慮高溫持久強度或蠕變強度作為計算許用應力。[σ]t=σ/n 或[σ]t=σ/nn材料的蠕變強度對于化工容器用的材料常以一定溫度下，經(jīng)過10萬小時（約11年）產(chǎn)生1%的蠕變總變形，為該材料在某高溫下的蠕變強度，以此蠕變強度作為計算許用應力的基準。這種確定應力的方法，是以限制容器產(chǎn)生一定量的塑性變形為依據(jù)的。材料的持久強度極限對于化工容器用的材料常以一定溫度下，經(jīng)過10萬小時后產(chǎn)生的斷裂應力作為設(shè)計用的持久強度極限。近年來還比較多地采用持久極限來代替蠕變極限作為確定許用應力的依據(jù)，這是因為長期在高溫下工作的材料通常出現(xiàn)小變形的斷裂現(xiàn)象。例如碳鋼在經(jīng)過105小時后斷裂時，其相對伸長率δ不超過10%，而在變形大于45%時即有脆性斷裂的危險性。采用持久極限可以直接反映出高溫長期工作時對斷裂的抗力。綜上所述，在高溫下許用應力系取下列四者中的最小值[σ]=σb/nb；[σ]=σs/ns；或[σ]=σ/ns[σ]=σ/nD [σ]=σ/nn式中 σb、σs——材料在常溫下的強度極限和屈服極限MPa σ——材料在設(shè)計壁溫下經(jīng)10萬小時斷裂的持久極限MPa σ——材料在設(shè)計壁溫下的屈服極限，亦可取產(chǎn)生殘余變形達的條件屈服極限，MPa； σ——材料在設(shè)計壁溫下的蠕變極限，MPa； nb、ns、nD、nn——分別為強度極限、屈服極限、持久強度、蠕變極限的安全系數(shù)?！拨摇?{σb/nb ,σts/ns, σtn/nn, 或σtD/nD,}minσMpaσb/3 σts/ ℃σMpa 170 σb/3 125 σts/ σtD/200 400 ℃ 安全系數(shù)n的選擇安全系數(shù)是用以保證受壓元件安全的系數(shù)。它的選擇是設(shè)計中關(guān)鍵的問題，也是一個復雜的問題。它的大小與設(shè)計水平、材料質(zhì)量、制造方法、檢驗標準以及設(shè)備操作狀態(tài)等有著密切關(guān)系。近年來，隨著科學技術(shù)發(fā)展和實踐資料的積累，各國壓力容器的安全系數(shù)都有所降低。 容器的安全系數(shù) 強度性能安全系數(shù)材料常溫下最低抗拉強度σb常溫或設(shè)計溫度下的屈服點σs或σ設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時斷裂的持久強度σ設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時蠕變率為1%的蠕變極限σ平均值最小值nbnsnD碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼≥3≥≥≥≥奧氏體高合金鋼≥≥≥≥注:當部件的設(shè)計溫度不到蠕變溫度范圍,且允許有微量的永久變形時,可適當提高許用應力,。此規(guī)定不適用于法蘭或其他有微量永久變形就產(chǎn)生泄漏稅或故障的場合。 螺栓安全系數(shù)材料螺栓直徑mm熱處理狀態(tài)設(shè)計溫度下屈服點σtS的σS設(shè)計溫度下經(jīng)10萬小時斷裂的持久強度σDt平均值的nD碳素鋼≤M22M24～M48熱扎正火1. 7低合金鋼馬氏體高合金鋼≤M22M24～M48≥52調(diào)質(zhì)2. 5奧氏體高合金鋼≤M22M24～M48固溶 球形貯罐 在安全系數(shù)上與圓筒容器有所不同,根據(jù)球形貯罐采用低合金鋼及使用經(jīng)驗基礎(chǔ)上,提出安全系數(shù)要考慮材料屈強比γ的因素，因為材料隨著γ的增加其塑性儲備會降低，應在安全系數(shù)上反映出來，故我國《鋼制球形儲罐》，取n=1/()( γ——鋼材的屈服極限與抗極限之比值)。 6)焊接接頭系數(shù)由于焊縫金屬可能存在著未被發(fā)現(xiàn)的缺陷，夾渣、未焊透、裂紋