【正文】 失效的設(shè)計準(zhǔn)則，亦稱安定性準(zhǔn)則。安定性一結(jié)構(gòu)除在初始階段少數(shù)幾個載荷循環(huán)中產(chǎn)生一定的塑性變形外，在繼續(xù)施加的循環(huán)外載荷作用下不再發(fā)生新的塑性變形，或者說不出現(xiàn)塑性疲勞或棘輪現(xiàn)象?！　　　　　?）與極限載荷的區(qū)別：載荷達(dá)到安定載荷時，只是損傷累積的開始，到達(dá)破壞還有緩慢的過程，因此對“安定”不加安全系數(shù)，只要施加的載荷小于安定載荷?！　　　?）以容器爆破作為失效狀態(tài)，以爆破壓力作為設(shè)計的判據(jù)加以限制，以防止發(fā)生爆破，這就是容器的爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則。　　　　2）壓力容器的疲勞屬于高應(yīng)變（即在屈服點以上的）低周次（循 環(huán)次數(shù)小于105次）的疲勞失效，亦稱“低周疲勞”?！　?失穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則　　1）外壓容器的失穩(wěn)皺折需按照穩(wěn)定性理論進行穩(wěn)定性校核，這就是失穩(wěn)失效的設(shè)計準(zhǔn)則?！　?）應(yīng)用：　　GB 150、JB 4732外壓容器設(shè)計?！　?）為防止缺陷導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷，可按斷裂力學(xué)限制缺陷的尺寸 或?qū)Σ牧咸岢霰仨氝_(dá)到的韌性指標(biāo)，這是防脆斷設(shè)計?！　?）應(yīng)用：GB150　　JB 4732不適用?！　?）例：大型板式塔內(nèi)大直徑塔盤　　法蘭設(shè)計　　泄漏失效設(shè)計準(zhǔn)則：通過法蘭設(shè)計方法和特殊密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)要求以及對密封墊片和螺柱、螺母的要求，防止接頭泄漏的發(fā)生。選材；　　制造要求；　　　　　　各種不同的腐蝕失效形態(tài)所對應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則是多種多樣的，有些還沒有相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。壓力容器設(shè)計的基本概念　　 壓力容器設(shè)計的強度理論　　 其他常用壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)　　 壓力容器設(shè)計的強度理論　　　　　　強度理論要解決的問題：用單向應(yīng)力狀態(tài)的試驗結(jié)果來建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下材料的破壞條件。如何將某個三個主應(yīng)力的組 合（當(dāng)量應(yīng)力）用單向拉伸的應(yīng)力值來衡量。　　當(dāng)量應(yīng)力σ當(dāng)＝σ1或|σ3|　　要求：σ1≤[σ]拉或σ當(dāng)≤[σ]壓　　　　　　要求：σ當(dāng)≤[σ]拉壓力容器分析設(shè)計JB4732中采用此理論　　根據(jù)實驗，可以得到材料的設(shè)計應(yīng)力強度Sm　　對金屬材料即是形狀改變比能。　　但我國壓力容器分析設(shè)計中沒有采用此理論　　 壓力容器設(shè)計的基本參數(shù)　　計算壓力Pc：指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，并且應(yīng)當(dāng)考慮液柱靜壓力等附加載荷?！　≡囼瀴毫T：進行耐壓試驗或泄漏試驗時，容器頂部的壓力。該壓力是根據(jù)容器各受壓元件的有效厚度，考慮了該元件承受的所有載荷而計算得到的，且取最小值。安全閥的 開啟壓力Pz：安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時，在安全閥進口測得的壓力?！　?）壓力（關(guān)系）　　　　設(shè)計壓力的確定內(nèi)壓容器無安全泄放裝置～；裝有安全閥≥安全閥開啟壓力（～）；裝有爆破片＝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，；　　續(xù)表真空容器無夾套有安全泄放裝置Min{，}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)定選取夾套（內(nèi)壓）設(shè)計內(nèi)壓力按內(nèi)壓容器規(guī)定選??；外壓容器設(shè)計外壓力≥正常工作情況下可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓差　　2）溫度　　設(shè)計溫度：指壓力容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值），與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件；　　工作溫度：容器在正常工作情況下，容器元件的金屬溫度。　　試驗溫度：進行耐壓試驗或泄漏試驗時，容器殼體的金屬溫度?！　∽?：“各種可能條件”不但包括正常工作情況，還應(yīng)考慮可能出現(xiàn)的最低工作溫度、工作中的不正常、自動制冷、大氣環(huán)境溫度以及其他制冷因素?！?）厚度　　計算厚度：按標(biāo)準(zhǔn)公式計算得到的厚度。對于外壓元件，指滿足穩(wěn)定性要求的最小厚度。　　名義厚度：設(shè)計厚度加上鋼材負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。　　最小成形厚度：受壓元件成形后保證設(shè)計要求的最小厚度?！　∥覈好绹陌踩禂?shù)，歐洲的檢驗要求　　針對存在問題，研究調(diào)整方案：　　室溫下的抗拉強度Rm：nb≥（分析設(shè)計nb≥）　　設(shè)計溫度下的屈服強度（）nbs≥1－5（允許釆用）納入《新容規(guī)》　　安全系數(shù)（我國調(diào)整基于強度的安全系數(shù)研究及方案確定）　　　　5）焊接接頭系數(shù)　　　　　　◆GB 150 規(guī)定：焊接接頭形式100%無損檢測局部無損檢測焊接工藝特點雙面焊相當(dāng)于雙面焊全熔透的對接接頭有金屬墊板的單面焊對接焊縫JB/T4730合格級別射線檢測（技術(shù)等級不低于AB級）Ⅱ級Ⅲ級超聲檢測（技術(shù)等級不低于AB級）Ⅰ級Ⅱ級　　◆對接焊接接頭系數(shù)的選擇，值得強調(diào)的3點：　?、佼?dāng)縱向、環(huán)向焊接接頭不一致時？如：縱向雙面焊100%RT，環(huán)單面焊，且無法進行RT?！　。?）運輸或吊裝時的作用力。其他金屬材料制容器按相應(yīng)引用標(biāo)準(zhǔn)確定　　　　適用范圍——設(shè)計溫度范圍：－269℃～90C℃　　鋼材允許的使用溫度范圍；上限標(biāo)準(zhǔn)許用應(yīng)力表給出的最高溫度（對外壓容器為計算圖表中給出的溫度）　　另外給出了不適用范圍：　　《移動式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》管轄的容器；　　核能裝置中存在中子輻射損傷失效風(fēng)險的容器：　　直接火焰加熱的容器：　　旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運動機械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓器室 （如泵殼、壓縮機外殼、渦輪機外殼、液壓缸等）：　　內(nèi)直徑（對非圓形截面，指截面內(nèi)邊界的最大幾何尺寸，如：矩形為對角線，橢圓為長軸）小于150mm的容器；　　搪玻璃容器和制冷空調(diào)行業(yè)中另有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的容器?！　〔糠謴?fù)雜結(jié)構(gòu)中引入塑性失效準(zhǔn)則，使結(jié)構(gòu)更加合理?！　﹀F殼過渡段、開孔補強以及平封頭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要進行修證。但若用于更高的壓力范圍，則在材料品種及檢驗要求、結(jié)構(gòu)形式、制造檢驗、螺紋精度、密封形式，以及計算方法（如自增強理論的應(yīng)用）等方面，都要加以補充?！　∵m用范圍——設(shè)計溫度：蠕變溫度　　以低于鋼材蠕變極限（經(jīng)10萬小時蠕變率為1%的蠕變極限）控制其應(yīng)力強度許用極限的相應(yīng)溫度?！　】紤]的失效準(zhǔn)則：　　彈性失效準(zhǔn)則：　　失穩(wěn)失效準(zhǔn)則：　　彈塑性失效準(zhǔn)則：　　塑性失效準(zhǔn)則：　　疲勞失效準(zhǔn)則　　2）GB/T 151－2014《熱交換器》　　、鋯及其合金；　　，公稱直徑不大于4000mm，設(shè)計壓力（Mpa）與公稱直徑（mm）的乘積不大于27000；　　，增加了管殼式熱交換器的受壓元件型式，包括雙管板結(jié)構(gòu)、拉撐管板結(jié)構(gòu)、撓性管板等結(jié)構(gòu)；　　?！　?biāo)準(zhǔn)適用范圍－設(shè)計溫度　??；　　。JB/T 4731《臥式容器》；　　JB/T 4734《鋁制焊接容器》；　　JB/T 4755《銅制焊接容器》；　　NB/T 47011《鋯制壓力容器》?！　?）壁厚設(shè)計釆用材料力學(xué)解（中徑公式）計算應(yīng)力，利用第一強度理論作為控制。　　φ　　φ≤（即≤）　　 外壓圓筒　　1）GB150中關(guān)于外壓殼體的計算所考慮的失效模式：彈性失 效準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效準(zhǔn)則（結(jié)構(gòu)在橫向外壓作用下的橫向端面失去原來的圓形，或軸向載荷下的軸向截面規(guī)則變化）　　　　2）失穩(wěn)臨界壓力的計算　　長圓筒的失穩(wěn)臨界壓力（按Bresse公式）：　　　　長圓筒的失穩(wěn)臨界壓力（按簡化的Misse公式）：　　　　失穩(wěn)臨界壓力可按以下通用公式表示：　　圓筒失穩(wěn)時的環(huán)向應(yīng)力和應(yīng)變：　　定義——外壓應(yīng)變系數(shù)　　于是　取穩(wěn)定系數(shù)m＝3，有　　　　　　、δe有關(guān)，與材料性能無關(guān)　　　　各種材料將對應(yīng)有各自的B－A曲線　　　　3）圓筒失穩(wěn)設(shè)計穩(wěn)定系數(shù)（m＝3）的確定因素　　制造中能夠達(dá)到的形狀的精確度－圓度控制　　　　CC2由試驗確定，如考慮失穩(wěn)壓力20%裕量，可取：　　C1＝、C2＝　　　　 球殼　　 內(nèi)壓球殼　　1）GB150中關(guān)于內(nèi)壓殼體的強度計算考慮的失效模式是結(jié)構(gòu)在一次加載下的塑性破壞，即彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則?！　　　　　∵m用范圍：p/[σ]　　 封頭　　載荷軸對稱（內(nèi)外壓作用），根據(jù)作用于回轉(zhuǎn)殼微元體的力的平衡關(guān)系，得到基于薄殼理論的微體平衡方程、區(qū)域平衡方程。封頭一般與筒體連接，由于連接處一般存在壁厚差、曲率半徑突變等幾何不連續(xù)，因此連接處應(yīng)力可分為一次局部薄膜應(yīng)力和二次應(yīng)力?！　　　　　　　?nèi)壓橢圓封頭厚度計算：　　采用第一強度理論，控制橢圓封頭的最大應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力：　　　　　　適用范圍：　　2）碟形封頭　　外壓碟形封頭的設(shè)計計算　　只需考慮碟形封頭的球冠部分，作為一當(dāng)量半球形封頭進行計算，該半球形封頭的半徑為碟形封頭球冠部分的半徑。球冠形封頭設(shè)計計算　　　GB150－1998GB150－2011球面部分內(nèi)壓按球殼壁厚計算外壓取外壓球殼計算結(jié)果與上式中的大值按外壓球殼計算加強段無δr＝Q－δ；凸面受壓時，加強段厚度不小于受外壓球殼的厚度　　球冠形封頭設(shè)計計算思想　　端封頭：封頭和圓筒殼體組合結(jié)構(gòu)，考慮連接處力和彎矩的平衡　　　　　　變形協(xié)調(diào)條件：　　柱殼體邊緣徑向位移＝球冠形封頭邊緣徑向位移　　柱殼體邊緣轉(zhuǎn)角＝球冠形封頭邊緣轉(zhuǎn)角　　 錐型封頭　　　　1）結(jié)構(gòu)形式　　2）結(jié)構(gòu)要求錐封頭半 頂角α≤30176。≤60176。錐殼大端允許無折邊應(yīng)有折邊（r≥10%DiL且≥3δr）按平蓋（或應(yīng)力分析）錐殼小端允許無折邊應(yīng)有折邊　?。╮S≥5%DiS且≥3δr）　　3）內(nèi)壓錐形封頭的設(shè)計計算　　Di＝Dc