【正文】 cr，通過公式бcr=PcrDo/2δe，即可求出Pcr。即Pcr=3[P]，代入公式бcr=PcrDo/2δe后整理可得：2/3бcr=[P]Do/δe, 式中，以бcr=AE代入，則[P]值為： ③如令B=2/3AE， 橫坐標(biāo)A,縱坐標(biāo)為B，通過A可查出B，并按下式求出[P]： ③16．4 外壓圓筒加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 設(shè)加強(qiáng)圈是為了減少圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度L，從而減少圓筒的壁厚。 加強(qiáng)圈所需的慣性矩按如下確定： 1）已知DO、LS，、δe 和 PCLS—是從加強(qiáng)圈中心線到相鄰兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離的一半。 2）計(jì)算B值：3）通過B按圖63～圖610查出A，如無交點(diǎn)，則令A(yù)= 4）計(jì)算加強(qiáng)圈與圓筒組合段所需的慣性矩IIS≥I，否則，應(yīng)選大慣性矩的加強(qiáng)圈，并重新計(jì)算，直至IS≥I 5）加強(qiáng)圈的設(shè)置：加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的外部或內(nèi)部，應(yīng)整圈圍繞在圓筒的圓周上。如開有斷開式的間隙時(shí)，斷開弧長(zhǎng)應(yīng)符合GB150中圖612的規(guī)定。加強(qiáng)圈與圓筒可段焊連接，當(dāng)設(shè)置在容器外部時(shí)，加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長(zhǎng)，不應(yīng)小于外圓周長(zhǎng)的1/2，段間的最大間隙為8δn；當(dāng)設(shè)置在容器里面時(shí)，應(yīng)不少于圓周長(zhǎng)的1/3，段間的最大間隙為12δn；其要求見圖612和圖613。封頭的規(guī)格尺寸的選用等可按JB/T4746。封頭標(biāo)記按如下規(guī)定：①②Χ③─④⑤①封頭類型代號(hào)橢圓形封頭：以內(nèi)徑為基準(zhǔn), 類型代號(hào)為 EHA 標(biāo)準(zhǔn)型 以外徑為基準(zhǔn), 類型代號(hào)為 EHB 標(biāo)準(zhǔn)型碟形封頭：Ri=。DN=Di,代號(hào)為 DHA Ri=。DN=Di,代號(hào)為 DHB折邊錐形封頭；分CHA CHB 和 CHC球冠封頭：PSH②封頭公稱直徑；③封頭名義厚度；④封頭材料牌號(hào)；⑤標(biāo)準(zhǔn)號(hào)JB/T4746示例1：DN2400mm,δn20mm,Ri=,r=,材料 0Cr18Ni9碟形封頭的標(biāo)記是： DHA2400X200Cr18Ni9 JB/T4746 示例2 DN325mm, δn12mm,材料 16MnR，以外徑為基準(zhǔn)的橢圓形封頭的標(biāo)記是： EHB325X1216MnR JB/T4746 封頭型式及優(yōu)缺點(diǎn)比較GB150規(guī)定的封頭包括：凸形封頭、錐殼（錐形封頭、錐形殼體）、變徑段、平蓋及緊縮口等。各種封頭的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：1）從受力情況看，依次為：半球形、橢圓形、碟形、錐形，平蓋最差；2）從制造上，平蓋最容易制造，其次為錐形、碟形、橢圓形、半球形；錐形封頭雖然受力效果不佳，但有利于流體的排料。而橢圓封頭在內(nèi)壓力作用下，其短軸（沿軸線）方向發(fā)生伸長(zhǎng)，而在長(zhǎng)軸（沿直徑）方向則趨向縮短，封頭的截面形狀向圓形轉(zhuǎn)變，發(fā)生“趨圓現(xiàn)象”。在封頭的過度段產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力為壓縮應(yīng)力，并隨著長(zhǎng)半軸/短半軸比值的增大而加劇，會(huì)導(dǎo)致封頭環(huán)（周）向失穩(wěn)，故橢圓封頭設(shè)計(jì)中，除非已考慮內(nèi)壓的失穩(wěn)問題，均應(yīng)有最小有效厚度的規(guī)定。 表71 系數(shù)K值Di/2hi K Di/2hi K橢圓形封頭計(jì)算厚度按下式： 上式中：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭（Di/2hi=2,0）,K=1 受內(nèi)壓橢圓封頭的應(yīng)力分布情況設(shè)橢圓封頭的長(zhǎng)半軸為a，即2a=D，短半軸為b，即曲面高h(yuǎn)i=b，令k=a/b如標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭k = a/b = 2，P為內(nèi)壓力，δ 為計(jì)算厚度。內(nèi)壓下橢圓封頭的周向（環(huán)向應(yīng)力）σ2 ：經(jīng)推導(dǎo)，計(jì)算環(huán)向應(yīng)力σ2的公式是： ②x=0（在橢圓中心） 當(dāng) k=2 （即標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭）， x=a （在與圓筒交接處），k=2 時(shí)， 此壓縮應(yīng)力會(huì)影響封頭的局部穩(wěn)定。 受外壓（凸面受壓）的橢圓封頭凸面受壓的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算，采用球體受外壓的計(jì)算方法，如果封頭的外直徑是Do，則采用的當(dāng)量球體的外半徑Ro，Ro=；其它橢圓封頭，Ro=K1Do，K1與Do/2ho有關(guān)（ho=hi+δn，hi是封頭曲面深度），其關(guān)系見下表：Do/2hoK1注：中間值用內(nèi)插法求得。7．3 碟形封頭，故應(yīng)考慮最小有效厚度。 受內(nèi)壓碟形封頭的計(jì)算壁厚δ按下式計(jì)算： ③式中：Ri為碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑；，r為碟形封頭過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑。 受外壓碟形封頭的計(jì)算 令Ro為碟形封頭的球面部分的外半徑，Ro=Ri+δn，并按第6章外壓球體進(jìn)行計(jì)算。加固是為避免應(yīng)力集中破壞。Q的大小與Ri/Di及Pc/，Ri為球冠形封頭球面部分內(nèi)半徑，Q值可查GB150的圖75 （凸面受壓） 按球冠受內(nèi)壓公式和第6章外壓計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算后取大者。a)b) 但同時(shí)應(yīng)能滿足受外壓的厚度要求。a) 當(dāng)壓力差作用使封頭凹面?zhèn)仁軌簳r(shí)，Q查GB150圖76。7．5 錐殼 壓力容器中的錐殼，是正截錐的殼體，分無折邊的錐殼和有折邊的錐殼，GB150中的錐殼限制半錐角α≤600，軸對(duì)稱型；折邊（α＞300 ）或無折邊（α≤300 ），當(dāng)α＞600 時(shí)，應(yīng)按平蓋計(jì)算。并由幾段組成單一的錐體，則Dc分別為各錐殼段的大端內(nèi)直徑。錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)有相同的計(jì)算厚度δr，δr按下式計(jì)算： （78）Q為應(yīng)力增值系數(shù)，查GB150圖712，當(dāng)α= 30186。加強(qiáng)段的長(zhǎng)度：錐殼處為。2)受內(nèi)壓無折邊的小端與圓筒連接時(shí)，應(yīng)查圖713考慮是否要加強(qiáng)，實(shí)際上α在6186。 無需加強(qiáng)時(shí)，按 計(jì)算 需加強(qiáng)時(shí)（含帶折邊的小端的過度段），按 （79） Dis 是小端直徑mm；Q應(yīng)力增值系數(shù)，查圖714 加強(qiáng)段的長(zhǎng)度：錐殼處為 圓筒加強(qiáng)長(zhǎng)度 受內(nèi)壓的折邊錐殼折邊錐殼的過渡段轉(zhuǎn)角半徑，在大端r≥，且r≥3δ；在小端rs≥，且rs≥3δs。 C）錐殼小端（α≤45186。當(dāng)α45186。 受外壓錐殼（）受外壓錐殼采用當(dāng)量長(zhǎng)度Le作為計(jì)算長(zhǎng)度（見GB150圖716），a)無折邊的錐殼的Le為： b)大端折邊錐殼的Le為： c)小端折邊錐殼的Le為： c)r和rs分別為大端和小端的過渡段轉(zhuǎn)角半徑。7．5．5 錐殼與圓筒連接處的外壓加強(qiáng)設(shè)計(jì)錐殼與圓筒連接處的外壓是否需要加強(qiáng)，如何加強(qiáng)。1) 圓形平蓋厚度δp 按下式計(jì)算： mm 式中：DC – 平蓋計(jì)算直徑，與蓋的連接結(jié)構(gòu)有關(guān)，見GB150表77； K – 結(jié)構(gòu)特性系數(shù)，查表77； 2) 非圓平蓋厚度δp 按下式計(jì)算： mm a非圓平蓋的短軸長(zhǎng)度，mm； Z非圓平蓋的形狀系數(shù)；Z=，且Z≤； B 非圓平蓋的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，mm。不同點(diǎn)是圓筒各橫截面的經(jīng)向應(yīng)力都是相同的，而錐殼的環(huán)向應(yīng)力和經(jīng)向應(yīng)力則隨橫截面直徑的大小成線性關(guān)系，大端最大，小端最小，與相同直徑的圓筒比較，錐殼的應(yīng)力為圓筒的1/cosα倍，其中α為半頂角，應(yīng)小于60186。時(shí)，殼中的應(yīng)力變?yōu)橐詮澢鷳?yīng)力為主的狀態(tài)，薄膜理論不適用，應(yīng)按圓平蓋計(jì)算。在小端因剪力向外，使直徑擴(kuò)大，因疊加而加大小端的環(huán)向應(yīng)力，[σ]。其二是兩元件受壓徑向位移的不同要協(xié)調(diào)會(huì)產(chǎn)生較復(fù)雜的應(yīng)力和應(yīng)力集中。③工藝性接管的接口。8．2 開檢查孔的要求8．2．1 檢查孔的最低數(shù)量和最小尺寸（引自《容規(guī)》）：內(nèi)直徑Dimm檢查孔最少數(shù)量檢查孔最小尺寸 mm備注人孔手孔300＜Di≤500手孔2個(gè)ф75或長(zhǎng)圓孔75X50500＜Di≤1000人孔1個(gè)，或手孔2個(gè)（當(dāng)容器無法開人孔時(shí)）ф400或長(zhǎng)圓孔400X250 380X280ф100或長(zhǎng)圓孔100X80Di＞1000人孔1個(gè)，或手孔2個(gè)（當(dāng)容器無法開人孔時(shí)）ф400或長(zhǎng)圓孔400X250 380X280ф150或長(zhǎng)圓孔150X100球罐人孔最小500mm8．2．2屬于下列情況之一者可不開檢查孔：①筒體的Di≤300 mm者；②容器上可拆件的尺寸不小于上述開孔的相應(yīng)要求者；③無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理者；④制冷裝置用的壓力容器；⑤換熱器；⑥因特殊情況不能開檢查孔，但同時(shí)進(jìn)行下列處理者：（1）對(duì)每條縱，環(huán)焊縫做100%無損檢測(cè)（射線或超聲）；（2）設(shè)計(jì)圖樣上注明計(jì)算厚度，檢查時(shí)應(yīng)進(jìn)行測(cè)厚；（3）相應(yīng)縮短檢驗(yàn)周期。8．3 開孔的形狀和尺寸限制8．3．1 形狀：應(yīng)為圓形，長(zhǎng)徑/短徑≤2的橢圓形、長(zhǎng)圓形及類似形狀。 當(dāng)Di＞1500 mm時(shí)，開孔最大直徑d≤1/3Di,且d≤1000mm。3）錐形封頭或錐殼，開孔最大直徑d≤1/3Di（Di為開孔中心線處的錐體內(nèi)直徑）。研究開孔處的強(qiáng)度問題是很復(fù)雜的，我們只要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開孔范圍和補(bǔ)強(qiáng)方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)D級(jí)壓力容器設(shè)計(jì)是可行的。一次應(yīng)力是為平衡壓力與其它機(jī)械載荷所必須的法向應(yīng)力或剪應(yīng)力。 一次總體薄膜應(yīng)力，它是影響范圍遍及整個(gè)結(jié)構(gòu)的一次薄膜應(yīng)力，它會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞；② 一次彎曲應(yīng)力，它為平衡壓力與其它機(jī)械載荷所需的沿截面厚度線性分布的彎曲應(yīng)力。峰值應(yīng)力是由局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)或局部熱應(yīng)力影響而引起的附加在一次或二次應(yīng)力上的應(yīng)力增量，它具有自限性和局部性，不會(huì)引起明顯的變形，可能導(dǎo)致疲勞裂紋或脆性破裂，必須加以控制。②補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)通常采用的材料與殼體一致，厚度與殼體厚度相同，便于備料、焊接和等面積補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。③整體補(bǔ)強(qiáng)是通過增加殼體的厚度（如常用的分氣缸），或用全焊透的結(jié)構(gòu)型式將厚壁管或整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼體相焊。8．4．3 殼體開孔補(bǔ)強(qiáng)的要求開孔補(bǔ)強(qiáng)就是補(bǔ)足殼體因開孔而導(dǎo)致抗力削弱的部分，在開孔前經(jīng)計(jì)算多余的部分，可用于補(bǔ)強(qiáng)，不足部分用開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)足。設(shè)A為開孔削弱所需補(bǔ)強(qiáng)的面積，Ac是在有效的補(bǔ)強(qiáng)范內(nèi)，可用作補(bǔ)強(qiáng)的截面積，則補(bǔ)強(qiáng)面積為AeAe ≥ A Ac8．4. 3. 1 內(nèi)壓容器開孔補(bǔ)強(qiáng)量的要求 1）圓筒或球殼開孔需要補(bǔ)強(qiáng)的面積A A=dδ+2δδet(1fr) 81式中：δ—按受內(nèi)壓厚度計(jì)算公式計(jì)算出在開孔處的計(jì)算厚度mm； d –開孔直徑，對(duì)圓形孔，取d=接管內(nèi)直徑+接管的2倍厚度附加量Cδet –接管有效厚度， δet=δnt C mmfr 強(qiáng)度削弱系數(shù)，fr=[σ]tt/[σ]t ，當(dāng) fr＞1時(shí)，取 fr=1 [σ]tt–接管在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,MPa。3）橢圓封頭和碟形封頭開孔需要補(bǔ)強(qiáng)的面積，也按81式計(jì)算。當(dāng)比值為2時(shí)，K1=。8．5 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍及補(bǔ)強(qiáng)面積8．5．1 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 既然需要補(bǔ)強(qiáng)，就有有效補(bǔ)強(qiáng)范圍問題，即在哪個(gè)范圍內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)才有效，才能列入計(jì)算補(bǔ)償面積。1）多個(gè)開孔的補(bǔ)強(qiáng)要求：如相鄰兩孔的中心距小于兩孔平均直徑的兩倍，此時(shí)兩孔之間的補(bǔ)強(qiáng)范圍重疊，可采用聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)法，即補(bǔ)強(qiáng)面積最少等于兩單孔所須補(bǔ)強(qiáng)面積之和，且兩孔之間的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)至少等于兩孔所須補(bǔ)強(qiáng)面積的一半；如兩個(gè)以上相鄰開孔的中心距小于兩孔平均直徑的兩倍。且假想孔的范圍不得超出開孔的規(guī)定。 在圓筒平行于軸線的開孔每排孔節(jié)距都相等時(shí)。b)在相鄰縱向上開孔時(shí)，應(yīng)校核對(duì)角及環(huán)向的排孔削弱。c)在圓筒上開孔形成對(duì)角線孔帶時(shí)（見GB150圖87對(duì)角線排列例）其排孔削弱系數(shù)按圖88和圖89確定。對(duì)角向排孔削弱系數(shù)υ2 也可用下式計(jì)算：，其中對(duì)角向與環(huán)向排孔削弱系數(shù)相等時(shí)，計(jì)算公式為：，其中圖89用于確定對(duì)角線孔帶的當(dāng)量縱向排孔削弱系數(shù)υ3 %。當(dāng)量縱向排孔削弱系數(shù)υ3查圖89上的曲線，也可按下式計(jì)算：，式中θ為對(duì)角線與殼體軸線的夾角，范圍為0至90176。 9 法蘭連接9．1簡(jiǎn)介GB150的法蘭連接設(shè)計(jì)中規(guī)定，按下列壓力容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4700～4707選用時(shí)，可免除GB150第9章計(jì)算：JB/T47002000 《壓力容器法蘭分類與技術(shù)條件》JB/T47012000 《甲型平焊法蘭》JB/T47022000 《乙型平焊法蘭》JB/T47032000 《長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭》JB/T47042000 《非金屬軟墊片》JB/T47052000 《纏繞式墊片》JB/T47062000 《金屬包墊片》JB/747072000 《等長(zhǎng)雙頭螺栓》 GB150的第9章法蘭連接，適用于承受流體靜壓力及墊片壓緊力作用的螺栓法蘭連接，設(shè)計(jì)計(jì)算中包括的內(nèi)容有：①確定墊片材料、型式及尺寸；②確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量；③確定法蘭材料、密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸；④進(jìn)行應(yīng)力效核。法蘭連接計(jì)算中所有尺寸均未包括腐蝕裕量。1）溝槽的產(chǎn)生及防止措施 法蘭接觸面不管經(jīng)過多么精密的加工，總有一定的粗糙度，存在環(huán)向溝紋或溝槽；法蘭密封面如受到刻、碰，還可能產(chǎn)生縱向溝槽。2）法蘭連接密封有加壓密封和自緊（自壓）密封兩種，在附錄G（提示的附錄）《密封結(jié)構(gòu)》中，規(guī)定了容器圓筒幾種常用密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3）預(yù)密封 預(yù)緊密封的目的，是通過一定的預(yù)壓力，使墊片在單位面積的壓緊力下產(chǎn)生變形，填沒溝槽所需的單位面積上的壓緊力，通常稱比壓力，用y表示，單位為MPa