【正文】 第三強(qiáng)度理論，有 III當(dāng)? = 1? 3? = SpD2 ???? 將平均直徑換為圓筒內(nèi)徑 D=Di+S。 換為計(jì)算壓力 cp ；將壓力 p 考慮焊接制造因素 ? ，將 ??? 換為 ????t 則有： ? ? ??S pSD ci 2 ????t 故： ? ? ct ic pDpS ?? ??2 其中 S — 計(jì)算壁厚 ,mm ??t? — 材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， Mpa。 厚度的定義 計(jì)算厚度 ? ? ct ic pDpS ?? ??2 設(shè)計(jì)厚度 dS =S + 2C 名義厚度 nS = dS + 1C +圓整值 =S +C +圓整值 有效厚度 eS = nS C 19 其中 1C — 鋼板壁厚負(fù)偏差； 2C — 腐蝕裕度； C = 1C + 2C 如圖所示 校核公式 若已知 eS ，要計(jì)算一臺(tái)容器所能承受的載荷時(shí) t? =? ???eeic S SDp 2 ????t ? ?wp = ? ? ei etSD S???2 采用無(wú)縫鋼管作圓體時(shí)，公稱直徑為鋼管的外徑， （二）球形容器 對(duì)于球形容器，由于其主應(yīng)力為 利用上述推導(dǎo)方法，可以得到球形容器壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算公式，即 C1 C2 圓整值 加工減薄量 C=C1+C2 20 上述球形容器計(jì)算公式的適用范圍為 二、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 壓力 工作壓力 wp ：指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。設(shè)計(jì)壓力 p ：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，它與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。 計(jì)算壓力 cp ：指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下， 用以確定殼體各部位厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)殼體各部位或元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。 設(shè)計(jì)溫度 指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面厚度的溫度平均值）。 設(shè)計(jì)溫度是選擇材料和確定許用應(yīng)力時(shí)不可少的參數(shù)。 許用應(yīng)力和安全系數(shù) （ 1） 許用應(yīng)力的取法 常溫容器 ??? =min{ bbn? , ? ?ssn ?? } 中溫容器 ??t? =min{ ? ?sttsbtbnn , ??? } 高溫容器 ??t? =min{ ? ? DtDntnsttsnnn ???? , } （ 2） 安全系數(shù)的取法 安全系數(shù)是不斷發(fā)展變化的參數(shù)，科技發(fā)展，安全系數(shù)變??； 要求記憶 ：常溫下，碳鋼和低合金鋼 bn =， sn = 焊接接頭系數(shù) ? 焊縫區(qū)是容器上強(qiáng)度比較薄弱的地方。焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要決定于熔焊金屬、 21 焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。焊接接頭系數(shù) ? 的大小決定于焊接接頭的型式和無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比率。 厚度附加量 C = 1C + 2C 1C — 鋼板壁厚負(fù)偏差； 按相應(yīng)的鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選?。?dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)。 2C — 腐蝕裕量； 為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量。三、壓力試驗(yàn)與強(qiáng)度校核 容器制成以后 (或 檢修后投入生產(chǎn)之前 )．必須作壓力試驗(yàn)或增加氣密性試驗(yàn)，其目的在于檢驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度和有無(wú)滲漏現(xiàn)象，即考查容器的密封性，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。 對(duì)需要進(jìn)行焊后熱處理的容器，應(yīng)在全部焊接工作完成并經(jīng)熱處理之后，才能進(jìn)行壓力試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)，對(duì)于分段交貨的壓力容器，可分段熱處理．在安裝工地組裝焊接，并對(duì)焊接的環(huán)焊縫進(jìn)行局部熱處理之后，再進(jìn)行壓力試驗(yàn)。 壓力試驗(yàn)的種類、要求和試驗(yàn)壓力值應(yīng)在圖樣上注明。壓力試驗(yàn)一般采用液壓試驗(yàn)。對(duì)于不適合作液壓試驗(yàn)的容器，例如容器內(nèi)不允許有微量殘留液體．或由于結(jié)構(gòu)原因不能充滿液體的 容器，可采用氣壓試驗(yàn)。 1． 試驗(yàn)壓力 2．壓力試驗(yàn)的應(yīng)力校核 3．壓力試驗(yàn)的試驗(yàn)要求與試驗(yàn)方法 3． 3 內(nèi)壓圓筒封頭的設(shè)計(jì) 容器封頭又稱端蓋，按其形狀可分為三類；凸形封頭、錐形封頭和平板形封頭。其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭 (或稱帶折邊的球形封頭 )和球冠封頭 (無(wú)折邊球形封頭 )四種。 一、半球形封頭 半球形封頭 (圖 4— 3)是由半個(gè)球殼構(gòu)成的，它的計(jì)算壁厚公式與球殼相同 22 二、橢圓形封頭 橢圓形封頭 (圖 4— 4)是由長(zhǎng)短半袖分別為 a和 b的半橢球和高度為 h。的短圓筒 (通稱為直邊 )兩部分所構(gòu) 成。直邊的作用是為了保證封頭的制造質(zhì)量和避免筒體與封頭間的環(huán)向焊受邊緣應(yīng)力作用。 有以下結(jié)論：當(dāng)橢球殼的長(zhǎng)短半軸 a/b＞ 2時(shí)，橢球殼赤道上出現(xiàn)很大的環(huán)向應(yīng)力 (圖 3— 25(c))，其絕對(duì)值遠(yuǎn)大于頂點(diǎn)的應(yīng)力。從而引入形狀系數(shù) K。（也稱應(yīng)力增加系數(shù)） 根據(jù)強(qiáng)度理論（具體推導(dǎo)過(guò)程參閱華南理工大學(xué) P57），受內(nèi)壓（凹面受壓）的橢圓形封頭的計(jì)算厚度公式為： 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 K=1（ a/b=2），計(jì)算厚度公式為 橢圓封頭最大允許工作壓力計(jì)算公式為： GB1501998 規(guī)定： K≤ 1時(shí)， eS ≥ iD K＞ 1 時(shí)， eS ≥ iD 但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)，已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問(wèn)題，可不受此限制。 現(xiàn)行的橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)為 JB／ T4737— 95。 三、碟形封頭 23 由三部分構(gòu)成：以 iR 為半徑的球面；以 r 為半徑的過(guò)渡圓弧 (即折邊 )； 高度為 0h 的直邊。 同樣，引入形狀系數(shù) ???????? ?? rRM i341，則其計(jì)算厚度公式為 標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：球面內(nèi)半徑 ii DR ? ，過(guò)渡圓弧內(nèi)半徑 r=， 此時(shí) M＝ ，計(jì)算壁厚公式： 碟形封頭最大允許工作壓力為 GB1501998 規(guī)定： M≤ 時(shí)， eS ≥ iD M＞ 時(shí)， eS ≥ iD 24 但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)，已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問(wèn)題，可不受此限制。 碟形封頭標(biāo)準(zhǔn)為 JB576— 64。 四、球冠形封頭 五、錐形封頭 六、平板封頭 平板封頭是化工設(shè)備常用的一種封頭。平板封頭的幾何形狀有圓形、橢圓形、長(zhǎng)圓形、矩形和方形等，最常用的是圓形平板封頭。 在各種封頭中，平板結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造就方便，但在同樣直徑、壓力下所需的厚度最大，因此一般只用于小直徑和壓力低的容器。 但有時(shí)在高壓容器中，如合成塔中也用平蓋，這是因?yàn)樗亩松w很厚且直徑較小，制造直徑小厚度大的凸形封頭很困難。 設(shè)計(jì)公式是半經(jīng)驗(yàn)公式，推導(dǎo)不 要求。 ??t? — 材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， Mpa。 (計(jì)算預(yù)緊狀態(tài)時(shí)， ??t? 為常溫的許用應(yīng)力 ) 4 封頭的選擇 符號(hào)說(shuō)明 Di—— 封頭內(nèi)徑， mm hi—— 封頭內(nèi)曲面高度， mm pc—— 計(jì)算壓力， MPa r—— 碟形封頭過(guò)渡區(qū)轉(zhuǎn)角處的內(nèi)半徑， mm Ri—— 碟形封頭球面部分的內(nèi)半徑， mm V—— 封頭體積， mm3 25 δ —— 壓力容器封頭計(jì)算厚度， mm δ h—— 常壓容器封頭計(jì)算厚度， mm —— 焊接接頭系數(shù) ［ σ ］ t—— 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力， MPa 設(shè)備設(shè)計(jì)工程師經(jīng) 常需要選擇用于各種壓力下的容器封頭，對(duì)封頭型式的選擇將影響著容器的費(fèi)用和尺寸。 JB/T 4729《旋壓封頭》所列封頭類型中，具有代表性的和常用的封頭如下。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭： hi= Di (1) V= 9 Di3 (2) 碟形封頭： Ri= Di (3) r= Di (4) hi= Di (5) V= 96 Di3 (6) 封頭的最佳選擇取決于壓力、容器直徑、壁厚和所用材質(zhì)，這些都有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)程序。 4． 2 常壓容器 JB/T 4735 中給出了上述 2 種封頭壁厚計(jì)算公式。 運(yùn)用式 (7)和 (8)，壓力從 10 kPa 到 95 kPa，容器直徑從 300 mm 到 5 200 mm，腐蝕裕量取 1 mm 進(jìn)行計(jì)算。對(duì)計(jì)算出來(lái)的封頭壁厚和封頭質(zhì)量進(jìn)行比較，可以得出常壓容器封頭型式的選擇原則： ① 臥式容器或?qū)χ?