压力容器培训最新PPT课件
在外压作用下,短轴缩短,产生压应力,球面部分存在失稳可能, 用图表法进行校核计算。
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2、受压元件——封头
2.2 封头 2.2.3 锥形封头
1)定义
锥形封头半顶角α≤60°,以大端直径为当量园筒直径 (Di/cosα)方法计算(即按当量园筒一次薄膜应力计算)。
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1、总论
1.1 GB150适用范围
压力:适用于设计压力不大于35MPa, 不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa
温度:钢材允许使用温度
适用范围
适用范围
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塑性失效 壳体应力限制在塑性范围内,按塑性强度理论, 壳体承载在塑性状态。
爆破失效 壳体爆破是承载能力最大极限,表示材料承载 能力的极限。
压力容器失效表现为强度(断裂、泄漏)、刚度(泄漏、 变形)和稳定性(失稳Ju)nipe。r Networks, Inc. Copyright ? 2002
1、总论
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其中: M ? 最大总形应状力系数,
球壳最大应力
可近似理解为,蝶形封头壁厚是球壳壁厚的M倍。
Ri/r越大,变形越大,应力也大,所以M随R/r增大而增大, M与Ri/r查表7-3
3)稳定性
在内压作用下,长轴缩短,产生压应力,存在周向失稳可能,标准 控制最小厚度来保证。(GB150 表7-1 下部说明)
2、受压元件——封头
2)应力分析
大端 轴向力T2分解成沿母线 方向N2和垂直与轴线方向P2。
N2 轴向拉伸应力 P2 大端径向收缩,产生径 向弯曲应力,并使周向应力 与压力作用产生周向应力, 方向相反而相对减小,所以 大端以一次轴向拉伸应力+ 二次轴向弯曲应力为强度控 制条件
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2、受压元件——封头
2.2 封头
2.2.2 碟形封头
1)应力分布
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碟形封头由球面、环壳和园筒组 成,应力分布与椭圆封头相似。
径向应力 σr为拉伸应力,在球面 部分均匀分布,至环壳应力逐渐 减小,到底边应力降至一半。
周向应力 σθ在球面部分为均匀分 布拉伸应力,环壳上为压缩应力, 在连接点到底边逐渐减小,而在 球面与环壳连接处最大。
2、受压元件——园筒和球壳
匀是分以布。?随H,壁?? 厚增薄加K?壁KDD0值i容?1增器.2 大内,径应公力式分导布出不,均认匀为程应度力加是大均,
当K=1.5时,由薄壁公式计算应力比拉美公式计算应力要 低23%,误差较大;当采用(Di+δ)替代Di内径后,则其 应力仅相差3.8%,这样扩大了公式应用范围(K≤1.5), 误差在工程允许范围内。
由受压元件有效厚度计算得到。 Pz 安全泄放装置动作压力
Pw<Pz ≤(1.05-1.1)Pw Pd ≥Pz
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1、总论
1.4 设计参数
1.4.2 温度 Tw 在正常工况下元件的金属温度,实际工程中,往往以 介质的温度表示工作温度。 Tt 压力试验时元件的金属温度,工程中也往往以试验介 质温度来表示试验温度。 Td 在正常工况下,元件的金属截面的平均温度,由于 金属壁面温度计算很麻烦,一般取介质温度加或减1020℃得到。
δe 有效厚度,δe=δn-C1-C2=δc+△
δmin 设计要求的成形后最小厚度,δmin≥δn-C1
(GB150 3.5.6壳体加工成形后最小厚度是为了满足安装、
运输中刚度而定;而δ min是保证正常工况下强度、刚度、寿
命要求而定。)
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同一直径处周向应力等于轴向应力2倍;不同直径处,应 力是不同的。
半顶角α>60°,按园平板计算,此时应力以弯曲应力为主, 与薄膜理论不适应的。
大端α≤30°采用无折边结构; α>30°带折边 小端α≤45°采用无折边结构; α>45°带折边
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2、受压元件——封头
径向应力σr为拉伸应力,封头中心最大,沿径线向封头 底边逐渐减小。
周向应力σθ封头中心拉伸应力,并沿径线向封头底边逐 渐减小,由拉伸应力变为压缩应力,至底边压应力最大。 且a/b越大,底部压应力愈大。出于上述考虑,GB150规 定a/b≯2.6。
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2、受压元件——封头
2.2.1 计算公式
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KPc Di
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其中:K ? ? max (封头上最大表总示应为力封)头形状系数, ? (? 园筒周向应力)
可近似理解为,椭圆封头壁厚是园筒壁厚 a/b越的大K倍,。越扁平,长轴收缩多,变形越大,应力也 大。
1、总论
1.2 GB150管辖范围
容器壳体及与其连为整体的受压零部件 1)容器与外部管道连接
焊缝连接第一道环向焊缝端面 法兰连接第一个法兰密封面 螺纹连接第一个螺纹接头端面 专用连接件第一个密封面 2)接管、人孔、手孔等的封头、平盖及紧固件 3)非受压元件与受压元件焊接接头(如支座、垫板、
吊耳等) 4)连接在容器上的超压泄放装置
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1、总论
1.4 设计参数
1.4.3 壁厚(6个厚度)
δc 计算厚度,由计算公式得到保证容器强度,刚度和稳定的 厚度
δd 设计厚度,δd =δc +C2(腐蚀裕量)
δn 名义厚度,δn =δd +C1(钢材负偏差)+△(圆整量)
园筒受力图Juniper Networks, Inc. Copyright ? 2002
2、受压元件——园筒和球壳
园筒环向应力是轴向应力2倍,最大主应力为环向应
力,所以公式中焊接接头系数为纵向焊缝接头系数。 而球壳环向应力和径向应力是相等。按中径公式可推导
出,球壳壁厚
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中径(Di+δ)替代Di
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1、总论
1.3 容器的失效形式
压力容器在载荷作用下丧失正常工作能力称之为失效。 压力容器设计说到底是壁厚的计算,壁厚确定主要是对材料 失效模式的判别:
弹性失效 壳体应力限制在弹性范围内,按弹性强度理论, 壳体承载在弹性状态。
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小端厚度:
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? Q应力增值系数,体现边界应力作用 ? 通常情况下,锥壳为一个厚度。则应取上
述三个厚度中最大值。
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所以在内压作用下,封头短轴要伸长,长轴要缩短称之 为趋园现象,在曲面与直边相连部分,封头底边径向收缩, 园筒径向胀大,在边界力作用下产生附加弯距(弯曲应 力),封头上最大应力为薄膜应力和弯曲应力之和。
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2、受压元件——封头
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碟形壳的应力与变形
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2、受压元件——封头
碟形封头与椭圆封头形状相似,不同点是应力与变形都 是不连续的,而且有两个拐点(球面与环壳、环壳与园筒) 在两个边界上产生附加力矩(弯曲应力)
2、受压元件——封头
2.2 封头 2.2.4 平盖
平盖厚度是基于园平板在均布载荷作用下一次弯曲应力来
1、总论
各厚度之间的相互关系
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1、总论
1.4 设计参数
1.4.4 许用应力 许用应力是材料力学性能与相应安全系数之比 值:
σb/nb σs/ns σD/nD σn/nn 当设计温度低于20℃取20℃的许用应力。