【正文】 42 ? ??????????? t ccp pKD 操作時(shí)取設(shè)計(jì)溫度的許用應(yīng)力， [σ ]t=。 螺栓載荷 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 NyDFW Gaa 8 0 1 6 4 6 5 ??????? 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 40 NmpDpDFF cGcGp22p????????????? 螺栓面積 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 ? ? 2a 11 477 646 2A mmW ba ??? ? 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 ? ? 2Pp 78 600 26 031WA mmtb ??? ? 因?yàn)?Aa＞ Ap 所以需要的螺栓面積 Am=Aa= 實(shí)際的螺栓面積 Ab 222b244404Ammdn????????? 螺栓設(shè)計(jì)載荷 平蓋計(jì)算直徑 Dc=，螺栓中心圓直徑 Db=。 墊片 外徑 D外 = 內(nèi)徑 D內(nèi) = 墊片系數(shù) m= 比壓力 y= 壓緊面形狀： 1a， 2b。 ? ??????????? t ccp pKD 操作時(shí)取設(shè)計(jì)溫度的許用應(yīng)力， [σ ]t=。 螺栓中心至墊片壓緊力作用中心線的徑向距離 LG 22DDL cbG????? ⑴ 預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 ? ?Nb 1 7 6 2 7 9 8 0 8 61 1 4 7 7 6 2AAFW bmG??????? ? 結(jié)構(gòu)特征系數(shù) K 37 1 7 6 2 7 33G??????cc Dp ⑵ 操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 N2 6 6 7 5 0 3 1WW p ?? 結(jié)構(gòu)特征系數(shù) K 0 . 3 4 5 5 0 3 1 . 2 6 6 . 3 . 3K33G????????cc Dp 計(jì)算 封頭 厚度 焊接接頭系數(shù)φ = 鋼板負(fù)偏差 C1= 腐蝕裕量 C2=。 墊片接觸寬度 N N=D外－ D內(nèi) == 基本密封寬度 b0 mmmmN 0 ???? 墊片有效密封寬度 b b= 0b = = 對(duì)于筒體端部結(jié)構(gòu)， 墊片壓緊力作用中心圓直徑 DG等于密封面平均直徑 35 DG=2DD 內(nèi)外 ?= 2 ?? 螺栓 中心圓直徑 Db= 公稱直徑 dB= 數(shù)量 n=40 個(gè) 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力 ? ? ?? 設(shè)計(jì)溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力 ? ? MPtb ?? 。 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 M P aDpeeict)(2(?????????? ） 34 ? ? M P at 0 0 7 .8 8 ????? 因?yàn)?? ???? tt ? 所以合格。 后端 管箱筒體計(jì)算 厚度計(jì)算 筒體材料 Q235B 設(shè)計(jì)壓力Ｐ c＝ 設(shè)計(jì)溫度 T s=℃ 殼程圓筒內(nèi)徑 Di= 鋼板負(fù)偏差 C1= 腐蝕裕量 C2= 焊接接頭系數(shù)φ = 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [σ ]t= MPa 32 計(jì)算厚度 ? ?mmcPtiDcP2??????????? 設(shè)計(jì)厚度 δ d=δ + C2=+= 名義厚度 δ n=δ d + C1+△ =++△ = 由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可取δ n= 有效厚度 δ e=δ nC1C2= 液壓試驗(yàn)校核 內(nèi)徑 Di= 設(shè)計(jì)壓力 Ｐ c＝ 焊接接頭系數(shù)φ = 筒體有效厚度δ e= 操作溫度下許用應(yīng)力 [σ ]= 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [σ ]t= 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)σ s= 試驗(yàn)壓力值 33 ? ?? ?M P aPp tt0 .1 3 0 91 0 7 .8 81 1 3 .0 00 .1 ??????? 壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力 ? ? M P as . 0 ???? ?? 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 ? ?1 0 .9 6 6 MP a1 .0 05 .4 025 .4 09 0 0 .0 02)(P TT????????????eeiD 因?yàn)?? ?TT ??? 所以合格。 壓力及應(yīng)力計(jì)算 圓筒的最大許用壓力 31 ? ? ? ?M P aDP eietW0 9 3 8 0 0 0 7 . 8 822???????? ???? 因?yàn)?? ? cW PP ? = 所以合格。 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 M P aDpeeict)(2(?????????? ） ? ? M P at 1 2 3 6 1 .3 2 ????? 因?yàn)?? ???? tt ? 所以合格。 3 換熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算 殼程圓筒計(jì)算 圓筒 厚度計(jì)算 筒體材料 16MnR 設(shè)計(jì)壓力Ｐ c＝ 設(shè)計(jì)溫度 T s=℃ 殼 程圓筒內(nèi)徑 Di= 鋼板 負(fù)偏差 C1= 腐 蝕裕量 C2= 焊接接頭系數(shù)φ = 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [σ ]t= MPa 計(jì)算厚度 ? ?mmpDpctic2??????????? 27 設(shè)計(jì)厚度 2d????? C?? 名義厚度 δ n=δ d + C1+△ =+0+△ = 由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可取δ n= 有效厚度 δ e=δ nC1C2= mm 液壓試驗(yàn)校核 內(nèi)徑 Di= 焊接接頭系數(shù)φ = 設(shè)計(jì)壓力 Ｐ c＝ 筒體有效厚度δ e= 操作溫度下許用應(yīng)力 [σ ]= 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [σ ]t= 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)σ s= 試驗(yàn)壓力值 ? ?? ?M P aPp tt2 .7 1 3 61 6 1 .3 21 7 0 .0 02 .0 ??????? 壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力 28 ? ? M P as . 0 ???? ?? 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 ? ?2 0 6 . 8 2 6 MP a0 . 8 57 . 0 027 . 0 09 0 0 . 0 02 . 7 1 3 62)(P TT????????????eeiD 因?yàn)?? ?TT ??? 所以合格。均屬Ｃ類焊接接頭。 殼體部分的環(huán)向接頭，錐形封頭小端與接管連接接頭，長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬Ｂ類焊接接頭，但已規(guī)定為 A， C， D 類的焊接接頭除外。 壓力容器焊接接頭分類 為了對(duì)不同 類別的焊接接頭對(duì)口錯(cuò)邊量，熱處理，無損檢測(cè)，焊縫尺寸等方面有針對(duì)性的提出不同的要求， GB150 根據(jù)焊接接頭在容器上的位置，即根據(jù)該焊接接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類型以及由此而確定的應(yīng)力水平，把壓力容器中受壓部位的焊接接頭分成 A,B,C,D 四類。 其中的坡口形式有 5種，即 I形， V 形， V單邊形， U形和， J形，基本坡口可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以兩種或兩種以上組合使用，如 X 形坡口是由兩個(gè) V形坡口和一個(gè) I形組成而成。 坡口形式 為了保證全熔透和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，施焊前，一般需將焊件連接處預(yù)先加工成各種形式，稱為焊接坡口。 25 搭接接頭的焊縫屬于角接縫，與角接接頭一樣，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況較差。但是在容器的某些特殊部位，由于結(jié)構(gòu)的限制，不得不采用這種焊接結(jié)構(gòu)，如接管，法蘭，夾套，管板和凸緣的焊接，多為角接接頭或 T型接頭。角接接頭 和 T字接頭都形成角焊縫。 （ 2） 角接接頭和 T 型接頭 系兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中間相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。 （ 1） 對(duì)接接頭 系兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中間處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。 焊接接頭形式 焊縫系指焊件經(jīng)焊接所形 成的結(jié)合部分，而焊接接頭時(shí)焊縫，熔合線和熱影響區(qū)的總稱。螺栓法蘭連接的整個(gè)工作過程可用尚未預(yù)緊工況，預(yù)緊工況與操作工況來說明。界面泄漏時(shí)密封失效的主要途徑。壓緊面就是指上，下法蘭與墊片的接觸面。螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)的一般目的是：對(duì)于已知的墊片 特性，確定安全，經(jīng)濟(jì)的法蘭和螺栓尺寸，使接頭的泄漏率在工藝和環(huán)境允許范 圍內(nèi)，使接頭內(nèi)的應(yīng)力在材料允許范圍內(nèi)，即確保密封性和結(jié)構(gòu)完整性 。法蘭上有螺栓孔，以容納螺栓。 螺栓法蘭連接主要由法蘭，螺栓和墊片組成，螺栓作用有兩個(gè)：一是提供預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)初始密封，并承擔(dān)內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力；二是使螺栓法蘭連接變成可拆連接。 GB150 規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或等于 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距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要求就可不另行補(bǔ)強(qiáng)。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出的最大應(yīng)力。 （ 2） 極限分析補(bǔ)強(qiáng) 該法要求帶有某種補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的接管與殼體發(fā)生塑性失效時(shí)的極限壓力和無接管時(shí)的殼體極限壓 力基本相同。由于該補(bǔ)強(qiáng)法未計(jì)及開孔處的應(yīng)力集中的影響，補(bǔ)強(qiáng)后對(duì)不同接管會(huì)得到不同的應(yīng)力集中系數(shù)，即安全裕量，因此有時(shí)顯得富裕，有時(shí)顯得不足。 （ 1） 等面積補(bǔ)強(qiáng) 22 認(rèn)為殼體因開孔倍消弱的承載面積，須有補(bǔ)強(qiáng)材料在離開空變一定距離范圍內(nèi)予以等面積補(bǔ)償。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同的使用場(chǎng)合和載荷性質(zhì)可采用不同的設(shè)計(jì)方法。目前通用的，也是最早的開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是基于 彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的等面積補(bǔ)強(qiáng)法。缺點(diǎn)是鍛件供應(yīng)困難，制造成本較高，所以只在重要壓力容器中應(yīng)用，如核容器，材料屈服點(diǎn)在 500MPa,以上的開孔及受低溫，高溫，疲勞載荷容器的大直徑開孔等。高強(qiáng)度低合金鋼制壓力容器由于材料缺口敏感性較高，一般都采用該結(jié)構(gòu)，但必須保證焊縫全熔透。由于接管的加厚部分正處于最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，故比補(bǔ)強(qiáng)圈更能有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)。這種補(bǔ) 強(qiáng)結(jié)構(gòu)一般使用在靜載，常溫，中低壓，材料的標(biāo)準(zhǔn) 21 抗拉強(qiáng)度低于 540MPa，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于等于 ，殼體名義厚度 nδ 不大于 38mm的場(chǎng)合。 （ 1） 補(bǔ) 強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 這是中低壓容器應(yīng)用最多的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)貼焊在殼體與接管連接處。開孔以后，除消弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給 容器的安全操作到來隱患，因此壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問題。 殼程分程 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，或?yàn)樵龃髿こ塘黧w傳熱系數(shù)，也可將換熱器殼程分為多程結(jié)構(gòu)。中間擋板一般與折流板電焊固定。 （ 3） 中間擋板 20 在 U形管式換熱器中， U形管束中心部分存在較大間隙，流體宜走短路而影 響傳熱效率。擋管每隔 34 排換熱管設(shè)置一根但不應(yīng)設(shè)置在折流板缺口處。為此，在換熱器分程隔板槽背面兩管板之間設(shè)置兩端堵死的管子，即擋管。旁路擋板嵌入折流板槽內(nèi)，并與折流板焊接，通常當(dāng)殼體公稱直徑 DN≤ 500mm，增設(shè)一對(duì)旁路擋板； DN=500mm 時(shí)，增設(shè)兩對(duì)擋板； DN≥ 1000mm 時(shí)，增設(shè)三對(duì)旁路擋板。 （ 1） 旁路擋板 為了防止殼程邊緣介質(zhì)短路而降低傳熱效率，需增設(shè)旁路擋板，以迫使殼程流體通過管束與管程流體進(jìn)行換熱。 防短路結(jié)構(gòu) 為了防止殼程流體流動(dòng)在某些區(qū)域發(fā)生短路，降低傳熱效率，需要采用放短路機(jī)構(gòu)。支承桿的直徑等于或小于管子之間的間隙。折流圈可有棒材或板材加工而成，支承桿可有圓鋼或扁鋼制成。為了解決傳統(tǒng)折流板換熱器中換熱管與折流板的切割 19 破壞和流體誘導(dǎo)振動(dòng)，并且強(qiáng)化傳熱提高傳熱效率，近年來開發(fā)了一種新型的管束支撐結(jié)構(gòu) — 折流桿支撐結(jié)構(gòu)。不僅減少了傳熱死去，而且提高了傳熱效率。為了消除這個(gè)弊病，宜采用多弓形折流板。但是為了增加換熱管的剛度，防止產(chǎn)生過大的撓度或引起管子振動(dòng)，當(dāng)換熱器物之承跨距超過了標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值時(shí)，必須設(shè)置一定數(shù)量的支持板，其形狀與尺寸均按折流板規(guī)定來處理。折流板上管孔與換熱管之間的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁 之間的間隙應(yīng)合乎要求，間隙過大，泄漏嚴(yán)重，對(duì)傳熱不利，還易引起振動(dòng)；間隙過小，安裝困難。 折流板一般應(yīng)按等間距布置，管束兩端的折流板應(yīng)盡量靠近殼程進(jìn)出口接管。若 18 氣體中含有少量液體時(shí)，則在缺口朝上的折流板最低處開設(shè)通液口，若液體中含有少量氣體，則應(yīng)在缺口朝下的折流板最高處開通氣口。如單弓形折流板，缺口弦高宜取 倍的殼體內(nèi)直徑，最常用的是 倍殼體內(nèi)直徑。 弓形折流板缺口高度應(yīng)使流體通過缺口時(shí)與橫向流過管束時(shí)的流速相近。當(dāng)工藝上無需折流板要求，而換熱管有比較細(xì)長(zhǎng)時(shí)，以及浮頭式換熱器的浮頭端重量較重時(shí)或 U 形管換熱器的管束較長(zhǎng)，則應(yīng)考慮設(shè)置支持板，以起