【正文】 球形、半球形等。（1）筒體圓筒體居多，由于壁厚，常見(jiàn)筒體的器壁形式有二類(lèi)，單層式和多層式或組合式，鍛造的比焊接的質(zhì)量高。 (2)封頭封頭主要是平蓋（小直徑容器）或半球形封頭（直徑較大的容器）。 壓力容器的安全設(shè)計(jì) 強(qiáng)度安全設(shè)計(jì)壓力容器設(shè)計(jì)從安全角度考慮應(yīng)包括強(qiáng)度安全設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。 壓力容器用鋼的選擇壓力容器設(shè)計(jì)要求的材料的主要性能是：機(jī)械性能和制造工藝性能。制造工藝性主要指：鑄、鍛、焊、熱處理等加工性能。2) 化學(xué)成分 %以下， %， %。4) 與介質(zhì)的相容性某些介質(zhì)對(duì)某種鋼材具有腐蝕性，故選鋼材時(shí)應(yīng)注意。應(yīng)根據(jù)需要來(lái)選擇。設(shè)計(jì)容器時(shí)主要考慮的是靜載荷，包括內(nèi)壓、外壓和液體靜壓力。當(dāng)該應(yīng)力大到超過(guò)材料允許的限度時(shí)，即屈服點(diǎn)或強(qiáng)度極限，容器產(chǎn)生明顯的塑性變形或破裂。應(yīng)力的數(shù)值與容器的幾何形狀、尺寸和施加的載荷有關(guān)，同樣的載荷在同一容器不同結(jié)構(gòu)部位產(chǎn)生的應(yīng)力大小也不相同，各類(lèi)應(yīng)力對(duì)容器破壞的作用也不相同。當(dāng)筒壁很薄時(shí)，假設(shè)猶如薄膜一樣，只能承受拉伸或壓縮應(yīng)力，完全不能承受彎曲應(yīng)力，稱為“無(wú)力矩理論”或“薄膜理論”。(a)為一承受均勻內(nèi)壓力p的圓筒，在離開(kāi)封頭一定距離處，用一橫向截面將其切開(kāi)，使圓筒端部的總壓力與作用在圓筒橫截面上的縱向力相等，便可計(jì)算出縱向應(yīng)力σ1，(b)： 式中： σ1t 2πrc——縱向壓力 pπri2——總壓力σ1 —— 縱向應(yīng)力 MPa t —— 容器壁厚 mm r c —— 圓筒的平均半徑 mm r i —— 圓筒的內(nèi)半徑 mm 2πrc —— 圓筒的平均周長(zhǎng) mm πri2 —— 圓筒的截面積 mm2 p —— 圓筒承受的內(nèi)壓力 Mpa因是薄壁圓筒，rc ≈ ri，故有： 如在圓筒水平直徑處將一段圓筒切開(kāi)。作用在圓筒上內(nèi)壓力的合力與作用在圓筒橫截面上的力相等。(2)不連續(xù)應(yīng)力的基本概念：實(shí)際容器都是幾個(gè)不同幾何形狀殼體的組合，當(dāng)容器受到內(nèi)壓作用時(shí)，這些部位受相鄰部分材料的約束或結(jié)構(gòu)自身的約束，將產(chǎn)生局部的彎曲，這樣接合處受到附加的彎矩和剪力的作用，也稱邊緣彎矩和邊緣剪力。邊緣彎矩和邊緣剪力只存在于不連續(xù)部位，因此稱為不連續(xù)應(yīng)力。在內(nèi)壓的作用下，該處圓筒部分的徑向增大量與封頭徑向增大量是不相同的，在這些部位的接合處就發(fā)生了局部彎曲，產(chǎn)生如圖中虛線所示的彎曲變形，在其附近產(chǎn)生相應(yīng)的附加應(yīng)力，即不連續(xù)應(yīng)力。對(duì)于厚平蓋與圓筒的情況，當(dāng)離開(kāi)連接邊緣X = 2π／k時(shí)，(k稱衰減系數(shù)，其值與圓筒尺寸和材料有關(guān))，與圓筒處合，彎曲應(yīng)力已經(jīng)趨近于零。(3)熱應(yīng)力的基本概念大多數(shù)容器在一定溫度下運(yùn)行，由于溫度的改變(未運(yùn)行或安裝時(shí)的溫度,通常為室溫)，升高或降低，使結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹或收縮變形。用符號(hào)σT表示。一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直管，管子一端被約束。將 ΔL=αLΔT 和 ΔL = PL / EA 兩式合并得： αLΔT = PL / EAσT = P/A = αEΔT 因?yàn)槭菈嚎s力，故取“－”號(hào)，則： 溫差應(yīng)力σT僅與溫度差和材料的物理性質(zhì)(E、α)有關(guān)，與部件尺寸無(wú)關(guān)。現(xiàn)實(shí)中?？刹捎脫闲越Y(jié)構(gòu)、避免剛性約束等方法來(lái)降低或消除溫差應(yīng)力。我們只談按規(guī)則設(shè)計(jì)，它是基于理論、實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的一種方法。彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在內(nèi)壓力等靜載荷作用下，容器壁中的最大當(dāng)量應(yīng)力(σd)不應(yīng)超過(guò)材料的彈性極限，并考慮應(yīng)力分析、材料性質(zhì)等方面估計(jì)的不精確性，采用通過(guò)安全系數(shù)(n)確定的許用應(yīng)力([σ])來(lái)代替彈性極限。這里說(shuō)的當(dāng)量應(yīng)力是理論假設(shè)得到的一相當(dāng)應(yīng)力，以代替容器實(shí)際受到的復(fù)雜應(yīng)力，并將它與該容器材料的簡(jiǎn)單拉伸或壓縮試驗(yàn)中得到的彈性或塑性極限值（“σ”）進(jìn)行比較。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式是： 式中： σd——最大當(dāng)量應(yīng)力，MPa； σ2——環(huán)向薄膜應(yīng)力，MPa； “σ”——塑性極限值， MPa； [σ]——許用應(yīng)力， MPa； n——安全系數(shù)， p——工作壓力， MPa； DC——圓筒平均直徑，mm； t——圓筒壁厚， mm。φ則有： 式中： pc ——計(jì)算壓力， MPa Dc ——容器內(nèi)徑， mm[σ]t—— 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力, MPaφ—— 焊接接頭系數(shù) 1。通過(guò)下例題將上面所講的內(nèi)容應(yīng)用如下：解：計(jì)算壓力pc = ，內(nèi)直徑Di= 600 mm，設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 [σ]t = 133 MPa，由于是100%無(wú)損探傷， = 1， 按下式計(jì)算出計(jì)算厚度t： 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式中計(jì)算得： t = 600 /（2133－）= mm按下式計(jì)算出名義厚度tn： mm其中：c l忽略不計(jì)，介質(zhì)為壓縮空氣則c 2 = 1mm， tn = ＋0＋1＋ = 16 mm其中： +Δt，經(jīng)圓整后，確定Δt = 。壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中，要在總體或局部結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和接頭型式等方面遵循便于制造、利于檢驗(yàn)、避免局部附加應(yīng)力和應(yīng)力集中的一般性原則。(2)避免壓力容器上局部高應(yīng)力和它們之間的相互疊加，在容器上限制開(kāi)大孔，容器設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，凸形封頭或球殼的開(kāi)孔最大直徑不超過(guò)殼體內(nèi)直徑的1/2等；即使一般性開(kāi)孔，必要時(shí)也要有局部補(bǔ)強(qiáng)措施，如采用補(bǔ)強(qiáng)圈、厚壁接管或整體補(bǔ)強(qiáng)等；采用高應(yīng)力區(qū)與強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)錯(cuò)開(kāi)分隔，在凸形封頭過(guò)渡部分一般不開(kāi)孔，以避免與封頭過(guò)渡區(qū)不連續(xù)效應(yīng)疊加；又如使接管、支座避開(kāi)筒體縱環(huán)焊縫；筒體或其他受壓元件的拼接焊縫應(yīng)彼此錯(cuò)開(kāi)一定距離等。(4)檢驗(yàn)部位要方便無(wú)損檢驗(yàn)，以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)制造缺陷。 壓力容器的破壞形式及原因常見(jiàn)壓力容器的破壞形式有韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂、蠕變破裂和其他破裂。韌性破裂的特征：破裂容器發(fā)生明顯的形狀改變和塑性變形。容器發(fā)生韌性破裂的主要原因是超壓。這種破裂現(xiàn)象與脆性材料的破裂很相似，根據(jù)破裂時(shí)的壓力計(jì)算，器壁的應(yīng)力并沒(méi)有達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于強(qiáng)度極限。容器發(fā)生脆性破裂的原因：一是容器材料本身的脆性；二是容器在制造或使用中使材料產(chǎn)生了嚴(yán)重的缺陷。疲勞破裂的特征：①疲勞破裂常發(fā)生在結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力較高，或存在材料缺陷處；②容器外觀沒(méi)有明顯的塑性變形，但又不像脆性破裂那樣產(chǎn)生許多碎片，而是一般的開(kāi)裂。腐蝕破裂是指容器殼體受到介質(zhì)的腐蝕而在一定的壓力和其他條件下產(chǎn)生的破裂。下面僅簡(jiǎn)介應(yīng)力腐蝕破裂，即金屬在腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的一種破壞形式。一定的材料只有在與特定的腐蝕介質(zhì)組合下才會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕，即應(yīng)力腐蝕具有選擇性的特點(diǎn)。拉應(yīng)力是發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的必要條件之一。③材料純度和組織狀態(tài)的影響。蠕變破裂是指在高溫下工作的容器，當(dāng)操作溫度超過(guò)一定限值，材料在應(yīng)力的作用下發(fā)生緩慢的塑性變形，最終導(dǎo)致材料破裂。蠕變破裂的主要特征：蠕變破裂有明顯的塑性變形和蠕變小裂紋，斷口無(wú)金屬光澤，呈粗糙顆粒狀，表面有高溫氧化層或腐蝕物。蠕變破裂發(fā)生的主要原因是操作溫度超過(guò)了材料的蠕變溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，引起材料破壞的因素常常不止一個(gè)，有時(shí)是以某個(gè)因素為主，有時(shí)兩個(gè)甚至兩個(gè)以上因素都不能忽視。在有腐蝕性的介質(zhì)中工作的容器，若再遇有超壓情況，就可能發(fā)生腐蝕性韌性破裂。（1）外部缺陷外部缺陷包括焊縫成形不良、焊縫尺寸不符合要求，以及咬邊、弧坑、過(guò)燒、電弧擦傷等表面缺陷。3）咬邊：指焊趾的母材部位產(chǎn)生凹陷或溝槽（（b）），主要原因系焊接時(shí)焊接工藝參數(shù)不當(dāng)，如焊接電流過(guò)大、電弧過(guò)長(zhǎng)；焊接速度太快；焊接作業(yè)位置不正確等；4）弧坑：這是在焊接斷弧或收弧時(shí)，焊道末端形成的低洼部分（（c））。（2）內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷包括夾渣、氣孔、未焊透、未熔合和裂紋等。2）氣孔：氣孔是熔池金屬中的氣體在金屬凝固時(shí)未及時(shí)逸出而留下的空穴（（e））。4）裂紋：在焊接缺陷中，裂紋是其中最嚴(yán)重的一種缺陷，焊接裂紋是導(dǎo)致容器破壞的最直接最主要的原因，因此另作如下介紹。（1）熱裂紋熱裂紋是焊接接頭的冷卻過(guò)程中，溫度處于固相線附近的高溫區(qū)（700～1000℃）產(chǎn)生的焊接裂紋。（3）再熱裂紋再熱裂紋是當(dāng)對(duì)容器進(jìn)行消除焊接殘余應(yīng)力退火處理（500～700℃）或經(jīng)歷多道焊或長(zhǎng)期高溫下使用時(shí)，在焊接熱影響區(qū)的初晶粒區(qū)，沿晶界開(kāi)裂的裂紋。在此成型和組裝過(guò)程中，往往會(huì)由于機(jī)械設(shè)備和人為操作等原因產(chǎn)生各種缺陷，這些缺陷同樣對(duì)容器的安全造成危害。（2）組裝缺陷組裝缺陷指接頭的尺寸偏差，包括圓筒縱縫或環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量b,按GB150的規(guī)定，如對(duì)口處鋼板厚度tn不小于12mm時(shí)，對(duì)口錯(cuò)邊量b應(yīng)不大于tn的1/4；環(huán)