【正文】 甲烷、乙烷、乙烯、氫氣等。易燃介質(zhì)壓力容器的所有焊縫（包括角焊縫）均應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)等。(一)按壓力等級(jí)分類 內(nèi)壓：低壓容器（L） ≤ P 中壓容器（M） ≤ P 高壓容器（H） ≤ P100Mpa 超高壓容器（U） P≥100Mpa 外壓：容器的內(nèi)壓力一個(gè)大氣壓() 稱為真空容器。如果同時(shí)具備幾項(xiàng)作用，按主要作用來(lái)劃分。如儲(chǔ)存容易燃火毒性程度中度及以上危害介質(zhì)的壓力容器，其危害性要比相同幾何尺寸、儲(chǔ)存毒性程度輕度或非易燃介質(zhì)的壓力容器大得多。因此，《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》采用既考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品種的綜合分類方法，有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理。第三類壓力容器（具有下列情況之一的，為第三類壓力容器）：(1) 高壓容器；(2) 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器；(3) 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPam3的中壓反應(yīng)容器；(5) 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)， MPa第二類壓力容器（下列情況為第二類壓力容器）：(1) 中壓容器；(2) 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容積（僅限）；(3) 易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器（僅限）；(4) 低壓管殼式余熱鍋爐；(5) 低壓搪玻璃壓力容器。中國(guó)的壓力容器分類方法綜合考慮了設(shè)計(jì)壓力、幾何容積、材料強(qiáng)度、應(yīng)用場(chǎng)合和介質(zhì)危害程度等影響因素。各國(guó)的經(jīng)濟(jì)政策、技術(shù)政策、工業(yè)基礎(chǔ)和管理體系的差異，各國(guó)壓力容器的分類方法也互不相同。 如1993年頒布的日本JISB8270《壓力容器（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)）》，依據(jù)設(shè)計(jì)壓力和介質(zhì)危害性將壓力容器分成3個(gè)階段：第三類壓力容器的等級(jí)最低，適用范圍設(shè)計(jì)溫度不低于0176。又如歐盟的97/23/EC《承壓設(shè)備法規(guī)》，根據(jù)允許工作壓力、最大允許工作溫度下的蒸氣壓力、危害性、幾何容積或公稱尺寸、用途等因素，綜合確定承壓設(shè)備的危害程度，將承壓設(shè)備分為Ⅰ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ四類，并給出相應(yīng)的材料、設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)要求。高溫容器是指壁溫達(dá)到材料蠕變溫度下工作的容器碳鋼420℃ ；合金鋼450℃ ；奧氏體不銹鋼550℃ 。低溫容器的壁溫低于一20℃條件下工作的容器其中20 ℃~40 ℃(淺冷容器)低于40℃者為(深冷容器) 。 世界壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)際貿(mào)易的不斷增加，各國(guó)壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和形式不斷更新，以適應(yīng)新形勢(shì)的需要。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)及時(shí)了解規(guī)范變動(dòng)情況，采用最新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。給出材料、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、合格評(píng)估等方面的基本要求。然而規(guī)范不可能包羅萬(wàn)象，提供壓力容器設(shè)計(jì)的各種細(xì)節(jié)。 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介（一） ASME 規(guī)范美國(guó)是世界上最早制定壓力容器規(guī)范的國(guó)家。1911年，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）成立鍋爐和壓力容器委員會(huì)，負(fù)責(zé)制定和解釋鍋爐和壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)規(guī)范。在形式上，ASME規(guī)范分為4個(gè)層次，即規(guī)范（Code）、規(guī)范案例（Code Case）、條款解釋（Interpretation）及規(guī)范增補(bǔ)（Addenda）。1914版》。目前ASME規(guī)范共有十二卷，包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無(wú)損檢測(cè)等內(nèi)容，篇幅龐大，內(nèi)容豐富，且修訂更新及時(shí)，全面包括了鍋爐和壓力容器質(zhì)量保證的要求。第Ⅷ篇又分為3冊(cè)：第1冊(cè)《壓力容器》，第2冊(cè)《壓力容器另一規(guī)則》和第3冊(cè)《高壓容器另一規(guī)則》，以下分別簡(jiǎn)稱為ASME ⅧASMEⅧ2和ASME Ⅷ3。由于它具有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，故許用應(yīng)力較低。ASME Ⅷ2為分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，于1968年首次頒發(fā)，它要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析，并根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效的危害程度進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同的安全準(zhǔn)則分別予以限制。為解決高溫壓力容器的分析設(shè)計(jì)，在1974年后又補(bǔ)充了一份《規(guī)范案例N—47》。1997年首次頒布的ASME Ⅷ3主要適用于設(shè)計(jì)壓力不小于70MPa的高壓容器，它不僅要求對(duì)容器各零件做詳細(xì)的應(yīng)力分析和分類評(píng)定，而且要做疲勞分析或斷裂力學(xué)評(píng)估，是一個(gè)到目前為止要求最高的壓力容器規(guī)范。該篇對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)等提出要求。（二） 日本主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)1993年以前，與美國(guó)一樣，日本也采用壓力容器基本標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制，一部是參照ASME Ⅷ1制定的JIS B8243《壓力容器構(gòu)造》；另一部是參照ASME Ⅷ2制定的JIS B8250《壓力容器構(gòu)造——另一標(biāo)準(zhǔn)》。JIS B8270《壓力容器(基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn))》為壓力容器基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定3種壓力容器的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、焊接接頭形式、材料許用應(yīng)力、應(yīng)力分析及疲勞分析的適用范圍、質(zhì)量管理及質(zhì)量保證體系、焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)及無(wú)損檢測(cè)等內(nèi)容。為了使標(biāo)準(zhǔn)盡可能相互通用，避免重復(fù)檢查、實(shí)現(xiàn)有效的認(rèn)證體質(zhì)，日本于2000年3月制定并實(shí)施了JIS B8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項(xiàng)》。為改變這一狀態(tài)，日本以JIS B8270中的第1中壓力容器（設(shè)計(jì)壓力小于100MPa）為對(duì)象，制定了JIS B8266《壓力容器構(gòu)造——特定標(biāo)準(zhǔn)》，并修改了JIS B8265，形成了新的壓力容器JIS標(biāo)準(zhǔn)體系。（三） 歐盟主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)歐盟將壓力容器、壓力管道、安全附件、承壓附件等以流體壓力為基本載荷設(shè)備統(tǒng)稱為承壓設(shè)備。EEC/EC指令側(cè)重于安全管理方面的要求，只涉及產(chǎn)品安全、工業(yè)安全、人體健康、消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)的基本要求，是歐盟各成員國(guó)制定相關(guān)法律指南。與壓力容器有關(guān)的EEC/EC指令主要有:76/767/EEC《壓力容器一般指令》、87/404/EEC《簡(jiǎn)單壓力容器指令》和97/23/EC《承壓設(shè)備指令》.76/767/EEC為壓力容器及其檢驗(yàn)的一般規(guī)定。97/23/、制造和合格評(píng)估。協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)是非強(qiáng)制的，但企業(yè)若采用協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，就意味著滿足了相應(yīng)指令的基本要求。按EN13445規(guī)定設(shè)計(jì)、制造的壓力容器，被自動(dòng)認(rèn)為滿足97/23/EC。例如，英國(guó)廢止了原來(lái)的BS5500《非火焰接觸壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)，將其改為不再具有“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”地位的PD5500《非火焰接觸壓力容器》。 國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介中國(guó)將涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道和大型游樂設(shè)施統(tǒng)稱為特種設(shè)備。 主要標(biāo)準(zhǔn)由標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)組織制定，政府代表參與。如GB150—1998《鋼制壓力容器》、GB151—1999《管殼式換熱器》、JB4732—1995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 、JB/T 4735《鋼制焊接常壓容器》、GB12337—1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》、JB4710—2000《鋼制塔式容器》 《容規(guī)》對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、使用、檢驗(yàn)、修理、改造等七個(gè)環(huán)節(jié)中的主要問題提出了基本規(guī)定。屬于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 適用范圍： 設(shè)計(jì)壓力： ≤p≤ 設(shè)計(jì)溫度： 鋼材允許的使用溫度（最高：鋼材的蠕變限用溫度，最高為700 ℃ ，最低196℃）只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收 管轄的范圍： 除開殼體本體外，還包括容器與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面、法蘭連接的第一個(gè)法蘭密封面，以及專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析, 并根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效所構(gòu)成的危害程度, 將應(yīng)力進(jìn)行分類, 對(duì)各類應(yīng)力用不同的限制值進(jìn)行控制。 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)壓力： ≤p＜100 ，設(shè)計(jì)溫度低于以鋼材蠕變控制其應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度，不同的鋼材該溫度不同（最高475℃）。設(shè)計(jì)壓力與殼體內(nèi)徑單位的乘積≥10000 的容器。GB150 不適用的容器。用戶要求按JB4732 設(shè)計(jì)的容器。載荷可分為：壓力載荷：一般采用表壓；非壓力載荷：整體載荷(重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷、運(yùn)輸載荷、波動(dòng)載荷)、局部載荷(支座反力、管系載荷和吊裝力)；交變載荷。絕對(duì)壓力是以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力，通常用于過(guò)程工藝計(jì)算。壓力容器機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般采用表壓。壓力容器中的壓力主要來(lái)源于三種情況：一是流體經(jīng)泵或壓縮機(jī)，通過(guò)與容器相連接的管道，輸入容器內(nèi)而產(chǎn)生壓力，如氨合成塔、尿素合成塔、氫氣儲(chǔ)罐等；二是加熱盛裝液體的密閉容器，液體膨脹或汽化后使容器內(nèi)壓力升高，如人造水晶釜；三是：盛裝液化氣體的容器，如液氨儲(chǔ)罐、液化天然氣儲(chǔ)罐等，其壓力為液體的飽和蒸汽壓。其大小與液柱高度及液體密度成正比。非壓力載荷非壓力載荷可分為整體載荷和局部載荷。作用于容器局部區(qū)域上的載荷，比如管系載荷、支座反力和吊裝力等是局部載荷。計(jì)算重力載荷時(shí)，除容器自身的重量外，因根據(jù)不同的工況考慮隔熱層、內(nèi)件、物料、平臺(tái)、梯子、管系和由容器支承的附屬設(shè)備等的重量。風(fēng)的流動(dòng)方向通常為水平的，但它通過(guò)障礙物表面時(shí)，可能有垂直分量。風(fēng)載荷作用下，除了使容器產(chǎn)生應(yīng)力和變形外，還可能使容器產(chǎn)生順風(fēng)向的振動(dòng)和垂直于風(fēng)向的誘導(dǎo)振動(dòng)。地震時(shí)，作用在容器上的力十分復(fù)雜。地震影響系數(shù)具體取值可參閱有關(guān)地震設(shè)計(jì)規(guī)范，因?yàn)樗c容器所在地的場(chǎng)地土類別、震區(qū)類型和地震烈度等因素有關(guān)。容器經(jīng)海上或陸路或空中運(yùn)送到安裝地點(diǎn)，由于運(yùn)輸車輛或船舶或飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，容器將承受不同方向上的加速度。（5）波動(dòng)載荷波動(dòng)載荷是指固置在船上容器，由于波浪運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度?；蝿?dòng)載荷是交變的，應(yīng)考慮疲勞的要求，有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可參考船舶分類的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（6） 管系載荷管系載荷是指管系作用在容器接管上的載荷。設(shè)計(jì)容器時(shí)，管路的總體布置通常還沒有最后確定，因此不可能進(jìn)行管路應(yīng)力分析來(lái)確定接管處的載荷。容器設(shè)計(jì)者必須保證接管能經(jīng)受住這些載荷，確保不會(huì)在容器或接管處產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。交變載荷上述載荷中，有的是大小和/或方向隨時(shí)間變化的交變載荷，有的是大小和方向基本上不隨時(shí)間變化的靜載荷。交變載荷是容器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要控制因素，小載荷改變量大循環(huán)次數(shù)與大載荷改變量小循環(huán)次數(shù)，同樣都要認(rèn)真考慮。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)全壽命周期內(nèi)容器所受的載荷，結(jié)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定設(shè)計(jì)載荷。載荷工況分類： 正常操作工況：容器正常操作時(shí)的載荷；特殊載荷工況如：壓力試驗(yàn)、開停工及檢修；意外載荷工況：緊急狀況下容器的快速啟動(dòng)或突然停車、容器內(nèi)發(fā)生化學(xué)爆炸、容器周圍的設(shè)備發(fā)生燃燒或爆炸等意外情況下，容器會(huì)受到爆炸載荷、熱沖擊等意外載荷的作用。常用的殼體分別是圓柱殼、球殼、橢球殼、錐形殼和由它們構(gòu)成的組合殼。殼體是一種以兩個(gè)曲面為界，且曲面之間的距離遠(yuǎn)比其他方向尺寸小得多的構(gòu)件。工程上一般把（t/R）max≤1/10的殼體歸為薄殼，反之為厚殼。與殼體兩個(gè)曲面等距離的點(diǎn)所組成的曲面稱為殼體的中面。對(duì)于圓柱殼體（又稱圓筒），若外直徑與內(nèi)直徑的比值(Do/Di)max≤～，則稱為薄壁圓柱殼或薄壁圓筒；反之，則稱為厚壁圓柱殼或厚壁圓筒。 回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析（一）產(chǎn)生原因（二）影響因素： 沿殼體軸線方向的厚度、載荷、溫度和材料的物理性能也可能出現(xiàn)突變(即不是一種連續(xù)性變化)。不連續(xù)應(yīng)力由此引起的局部應(yīng)力稱為“不連續(xù)應(yīng)力”或“邊緣應(yīng)力”。（四）不連續(xù)分析的基本方法 第一種方法： 在工程上稱為不連續(xù)分析，可將殼體的解分為兩個(gè)部分，一是一次總體薄膜應(yīng)力，即一次應(yīng)力，是殼體無(wú)力矩理論的解；二是邊緣應(yīng)力，又稱二次應(yīng)力，是有力矩理論得到的解。 第二種方法是有限元素法。（五）邊緣應(yīng)力的基本特性： 局部性 ： 隨著離邊緣距離x的增加，各內(nèi)力呈指數(shù)函數(shù)迅速衰減以至消失，這種性質(zhì)稱為不連續(xù)應(yīng)力的局部性。而當(dāng)邊緣區(qū)的局部材料發(fā)生屈服進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)，殼體間原來(lái)變形的彈性約束得到了緩解，同時(shí)材料的塑性流動(dòng)還受到周圍彈性區(qū)的限制。（六）設(shè)計(jì)中改善邊緣應(yīng)力狀況 改善連接邊緣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)等厚度焊接和圓弧角度；對(duì)邊緣區(qū)應(yīng)局部加強(qiáng)；避免邊緣區(qū)附近局部應(yīng)力或應(yīng)力集中；保證邊緣焊縫質(zhì)量，消除邊緣焊接殘余應(yīng)力 無(wú)力矩理論的基本方程（一）殼體微元及其內(nèi)力分量在受壓殼體上任一點(diǎn)取一微元體abdc。該微元體的經(jīng)線弧長(zhǎng)（）為與殼體正交的圓錐面截線（）長(zhǎng)為微元體abdc的面積為殼體承受軸對(duì)稱載荷，與殼體表面垂直的壓力為據(jù)回轉(zhuǎn)薄殼無(wú)力矩理論，微元界面上僅產(chǎn)生經(jīng)向和軸向內(nèi)力和。由于隨角度變化，若在bd截面上的經(jīng)向內(nèi)力為，早對(duì)應(yīng)截面ac上，因增加了微量，經(jīng)向內(nèi)力變?yōu)?。由圖21（c）知，經(jīng)向內(nèi)力和在法線上的分量為將，代入上式，并略去高階微量，得由圖21（d）中ac截面知，周向內(nèi)力在平行圓方向的分量為再將該分量投影至法線方向，見圖21（e）中ab截面，并考慮，得作微元體法線方向的力平衡，得等式兩邊同除以，得 （21）此式由拉普拉斯（Laplace）首先導(dǎo)出，故稱拉普拉斯方程。（三）區(qū)域平衡方程微元平衡方程（21）中有兩個(gè)未知量和。在圖21（a）中，過(guò)mm’作一與殼體正交的圓錐面mDm’，并截取一下部分容器作為分離體，如圖21所示。在這兩個(gè)圓錐面之間，殼體中面是寬度為dl的環(huán)帶nn’。容器mOm’區(qū)域上，外載荷軸向分量V，應(yīng)與mm’截面上的內(nèi)力軸向分量V’相平衡，所以 （22）式中 a——截面mm’處的經(jīng)線切向與回轉(zhuǎn)軸OO’的夾角。通過(guò)式（22）可求得，代入式(21)可解出。（四）無(wú)力矩理論應(yīng)用條件殼體的邊界不受橫向剪力、彎矩和扭矩作用。 構(gòu)成殼體的材料物理性能相同(主要是μ和Ε)，殼體的厚度、中間面曲率和載荷連續(xù)，無(wú)突變。主要問題是如何確定第一和第二曲率半徑R1和R2，它們都是沿著橢球殼的經(jīng)線連續(xù)變化的。圖23橢球殼的尺寸