四、压力容器设计计算软件包
SW6《过程设备强度计算软件包》，以下简称 SW698。该软件包是以国标 GB150《钢制压力容器》； GB151《钢制管壳式换热器》；GB12333《钢制球形 储罐》； JB4710《钢制塔式容器》； JBxxxx《钢制 卧式容器》及HG20582《钢制化工容器强度计算规定》 为编制依据。它的运行环境为WINDOWS系统，此软 件在运行过程中直观、方便、灵活。 该软件包含了10个设备计算程序，每个设备计算程序 既可进行设备的整体计算，也可进行该设备中某一个 零部件的单独计算。

5.许用应力
钢材（除螺栓材料外）的许用应力选 取的依据可按表7-1；螺栓材料的许 用应力选取的依据可按表7-2
表7-1
材料 碳素钢、低合金钢
σb 3.0
许用应力 取下列各值中的最小值，MPa
σb 3.0 σs 1.6
σ ts 1.6
σ tb 1.5
σ tn 1.0 σ tD 1.5 σ tn 1.0
高合金钢
σs σ 0 .2 1. 5
σ ts σ t0.2 1 .5

1)
1）对奥氏体高合金钢受压元件，当设计温度低于蠕变温度范围，且允许有微量的永久变形 σ ts σ t0.2 σ σ 时，可适当提高许用应力至 0.9 （ ）但不超过 s 0.2 。此规定不适用于法兰或其他有
1 .5
——设计温度下基层钢板的许用应力，MPa ——设计温度下复层材料的许用应力，MPa
——基层钢板的名义厚度，mm
——基层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm
2
6.焊接接头系数
对容器来说，主要存在两种
对接焊缝，即纵向对接焊缝 与环向对接焊缝 双面焊对接接头和相当于 双面焊的全焊透对接接头 100%无损检测φ =1.00 局部无损检测 φ =0.85 对于单面焊对接接头（沿 焊缝根部全长有紧贴基本 金属的垫板） 100%无损检测φ =0.9 局部无损检测 φ =0.8
螺栓用钢 Q235-A 35 40MnB,40MnVB,40Cr 30CrMoA 35CrMoA 35CrMoVA 25CrMoVA 1Cr5Mo 2Cr13 0Cr19Ni9 0Cr17Ni12Mo2 螺母用钢 Q235-A Q235-A 15 35,40Mn,45 30CrMoA 40Mn,45 30CrMoA,35CrMoA 35CrMoA,35CrMoV A 30CrMoA 25Cr2MoA 1Cr5Mo 1Cr13,2Cr13 25Cr2MoVA 0Cr19Ni9 0Cr17Ni12Mo2 钢材标准 GB700 GB699 GB699 GB3077 GB699 GB3077 GB3077 GB3077 GB3077 GB3077 GB1221 GB1220 GB3077 GB1220 GB1220 使用温度范围℃ ＞0~300 ＞-20~300 ＞-20~350 ＞-20~400 -100~500 ＞-20~400 -100~500 ＞-20~500 ＞-20~500 ＞-20~550 ＞-20~600 ＞-20~450 ＞-20~550 -196~700 -196~700
7.压力试验
液压试验
压力试验的确定：
内压容器 液压试验：
气压试验
气密性试验
气压试验：
外压容器和真空容器 液压试验：
σ pt 1.25 p t σ σ pt 1.15 p t σ
pt 1.25p
气压试验：
pt 1.15 p
pt —试验压力，Mpa
p —设计压力，MPa
σ tn
—钢材在设计温度下经10万小时蠕变率为1%的
蠕变限
在设计中，如需计入复层材料的强度时， 其设计温度下的许用应力按下式确定：
σ δ 1 σ δ 2 σ
t t 1 t 2
δ 1 δ 2


δ1 δ
t σ t σ 1 t σ 2
——设计温度下符合钢板的许用应力，MPa
第七章 压力容器的设计与计 算机辅助设计
第一节
引言
这一章我们主要学习压力容器设 计的基本方法，学习如何运用 SW61998 V2.0 《过程设备强度计算软件 包》及 PVCAD《计算机辅助设计软 件包》使我们能更进一步对所学知识 全面巩固和提高。
一、压力容器设计步骤及主要规程 及标准
设计步骤: 工艺计算 机械计算 主要规程及标准: 《压力容器安全技术监察规定》 《钢制压力容器》 《钢制管壳式换热器》 《钢制塔式容器》
注意
碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20℃时，对使 用状态及最低冲击试验温度按相应标准 高合金钢板一般用GB4237标准。当厚度大于4mm 时钢板需保证钢板表面缺陷的厚度不小于钢板的允许 最小厚度。对于厚度不大于4mm设计应注明钢板表 面质量 耐热用途的钢板按GB4238标准选用 00Cr18Ni5Mo3Si2钢板的伸长率(δ5)应不小于23%
二、压力容器设计中一些参数的定义
1 压力 2.温度 3.厚度 4.载荷 5.许用应力 6.焊缝接头系数 7.压力试验
1.压力
工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能 达到的最高工作压力。 设计压力：指设定的容器顶部的最高压力，与相 应的设计温度一起作为设计载荷条件， 其值不低于工作压力。 计算压力：指在相应设计温度下，用以确定元件 厚度的压力，其中包括液柱静压力。 当元件所承受的液柱静压力小于5% 设计压力时，可忽略不计。 试验压力：指在压力试验时，容器顶部的压力
σ t 应满足的条件：液压试验时，
三、压力容器设计材料
压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件、 螺柱和螺母。 选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件，例如： 设计压力、设计温度、介质特性、和操作特点等， 从而选择钢材为焊接性能良好的钢材，同时还要 考虑到容器的制造工艺和经济合理性。 下面我们谈谈这些类型的钢材在压力容器中使用 过程中的一些规定。
锻件级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 检验项目 检验数量 硬度（HB） 逐件检查 σ 、 σ δ 拉伸（ 、 ） 同冶炼炉号、同炉热处理 的锻件组成一批，每批抽 σ σ δ 拉伸（ 、 、 ） 检一件 超声检测 逐件检查 σ σ δ 拉伸（ 、 、 ） 逐件检查 超声检测 逐件检查
b 0.2 5 b 0.2 5
Ⅳ
b
2.钢管
钢管的标准及许用应力按附录中规定
当碳素钢及低合金钢钢管使用温度低于 -20 ℃时， 其使用状态为正火状态。另外，钢管的工艺性能试 验（压扁、扩口等）要求，应根据钢管使用使用时 的加工工艺和各钢管标准中的相应规定提出。
3.锻件
a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定 b.锻件的形状有筒形锻件、环形锻件、饼形锻件、碗 形锻件、长颈法兰锻件和条形锻件。 c.锻件按使用要求分成Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级,具体见下表
应逐张进行超声检测的碳素钢和低 合金钢钢板
钢板名称 20R 16MnR 15MnVR 15MnVNR 18MnMoNbR 13MnNiMoNbR 16MnDR 15MnNiDR 09Mn2DVR 09MnNiDR 多层包扎压力容器内筒 调质状态供货钢板 钢板厚度 mm ＞30 ＞30 ＞25 ＞25 ＞25 ＞25 ＞20 ＞20 ＞20 ＞20 质量等级 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅱ Ⅱ
4.螺柱和螺母
螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀。 低合金钢螺柱用毛坯，经调质热处理后做力学性能试 验 为了避免螺栓与螺母咬死，螺母的硬度一般要比螺栓 低HB30 低合金钢螺柱使用温度低于-20℃时应进行使用温度 下的低温冲击试验，其要求见有关标准
螺栓和螺母的组合可见下表
4.载荷
内压、外压或最大压差 液体静压力 容器的自重（包括内件和填料） 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力 载荷 风载荷、地震载、雪载荷 支座、底座圈、支耳及其他型式支撑件的反作用力 连接管道和其他部件的作用力 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力 包括压力急剧波动的冲击载荷
0. 2
5
低温压力容器用低合金钢锻件最低为Ⅱ级锻件 锻件的使用技术要求可按 JB4726《压力容器用碳 钢和低合金钢锻件》、JB4726-27《低温压力容器 用低合金钢锻件》以及 JB4728《压力容器用不锈 钢锻件》 当碳素钢及低合金钢锻件使用温度低于-20℃时， 其热处理状态及最低冲击试验见有关标准
注意
不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和 GB4733的相应规定。 a.复合界面的结合剪切强度应不小于200Mpa b.复合界面的结合率指标及超声检测范围，应在图样或 相应技术文件中说明 c.基板和复材均为 GB150所规定的碳素钢和低合金钢钢 板或锻件，复材也为GB150中的高合金钢钢板 d.复合钢板应在热处理后供货，基层的状态应符合 GB150规定 e.复合钢板使用范围应符合基材和复材使用范围的规定
微量永久变形就产生泄漏或故障的场合。
表7-2
材料 螺栓直径 mm ≤M22 碳素钢 M24~M48 ≤M22 低合金钢、马 氏体高合金钢 M24~M48 ≥M52 奥氏体高合金 钢 ≤M22 固溶 M24~M48 调质 热扎、正火 热处理状态 许用应力 Mpa 取下列各值中的最小值
σ ts 2.7 σ ts 2.5 σ ts σ t0.2 3.5 σ ts σ t0.2 3.0 t σ s σ t0.2 2.7 t σ s σ t0.2 1.6 t σ s σ t0.2 1.5

σ tD 1.5
表格中符号的意义
σb —钢材标准抗拉强度下限值
பைடு நூலகம்
σ s σ 0.2 —钢材标准常温屈服点（或0.2%屈服强度） σ t σ t —钢材在设计温度下的屈服点(或0.2%屈服强度) σ t