2、受压元件——园筒和球壳
加K值增H是,大以，应力K薄分 壁布DD0i 容不1器均.2 内匀径程度公加式大导，出当，K认=为1应.5时力，是由均薄匀壁分公布式。计随算壁应厚力增 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。
f 简支 max
fm固ax支＝4.08
简支
r max 固支＝1.65 r max
挠度反映板的刚度；应力则反映强度。
所以周边固支平盖的最大挠度和最大弯曲应力比周边简支要小，从强 度和刚度要求，周边固支比周边简支的为好。
休息时间……
主要内容
1、总论 2、受压元件
3、外压元件（园筒和球壳）
4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
主要内容
1、总论 2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳）
4、开孔补强
5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
4、开孔补强
开孔不仅削弱容器强度，也造成局部应力集中，是 造成容器破坏重要因素，所以开孔补强是压力容器
设计重要组成部分。
4.1 适用范围
在筒体、封头上开圆孔，椭圆孔或长圆孔。非园孔的a/b≤2。 筒体 Di≤1500或凸形封头 d≤1/2Di(且筒体d≤520mm) 筒体 Di>1500或锥形封头 d≤1/3Di(且筒体d≤1000mm)
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） 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δmin是保证正常工况下强度、刚度、寿命要求而定。） δ坯 坯料厚度δ坯=δd +C1+△+C3 （其中：C3 制造减簿量，主要考虑材料（黑色，有色）、工艺（模压 ，旋压；冷压，热压），所以C3值一般由制造厂定。）
3、外压元件（园筒和球壳）
3.1 失稳
外压元件承受的压应力，其破坏形式主要是失稳，失稳可分为周向失 稳和轴向失稳。
周向失稳 断面由园形变成波形
周向压缩应力引起
轴向失稳 轴线由直线变成波形线
轴向压缩应力 引起
3、外压元件（园筒和球壳）
3.2 外压容器的设计
外压容器园筒和球壳的设计主要是稳定性计算。
2、受压元件——园筒和球壳
2.1园筒和球壳
园筒和球壳壁厚是根据弹性力学最大主应力理论中径公式导出：
H
4Di2Pc Di
DiPc
4
t
P 2cD · lilP 2cDi t
1
Pc Di
4 t
2
Pc Di
2 t
中径（Di+δ）替代Di
1
PcDi
4t Pc
2
PcDi
2t Pc
适用 P c 0 .4 范 ,相 围 K 当 1 .5 于
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
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。
r
QPcDis
2 t Pc
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。
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计算：
Dc •
Pc k
t
K为结构特征系数，分固支（焊接）和简支（螺栓）查表7-7。 比较两种边界条件下得最大挠度与最大应力，可知：
园筒受力图
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
PcDi
4t
Pc
适用范围Pc≤0.6[σ]tΦ，相当于K≤1.353 公式中焊接接头系数为所有拼接焊缝接头系数。
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10-20℃得到。
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
3
2、受压元件——封头
2）应力分析
小端 轴向力T1分解成母线方向N1 和垂直于轴线方向P1.
N1 轴向拉伸应力 P1 小端径向张大，产生周向应 力。此周向应力与压力作用产生周 向应力方向一致，相互叠加，所以 小端以一次周向应力+由边界力引 起周向应力为强度条件控制值
1.1
2、受压元件——封头
3）计算公式
锥壳厚度
c 2PtcDc Pc •co1s
由于受边界条件影响，是否需要在大、小端增设加强段，由GB150 图7-11、7-13判断，交点在左边表示二次应力影响不大，不起控制作 用，按上式计算即可；当交点在右边时，需增设加强段。
大端厚度：
r
QPcDi
2t Pc
小端厚度：
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。
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）。
GB150 钢制压力容器
Steel pressure vessels
主要内容
1、总论 2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
主要内容
1、总论
2、受压元件 3、外压元件（园筒和球壳） 4、开孔补强 5、法兰 6、低温压力容器（附录C） 7、超压泄放装置（附录B）
最小厚度来保证。（GB150 表7-1 下部说明）
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。
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）。
0
r
Ri 2r0 h r0 2
碟形壳的应力与变形
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）
在内压作用下，球面外凸，环壳内缩，园筒外胀。当r/R越小，球面与 环壳处产生应力最大；r/R→1趋于球壳，弯距→0；所以蝶形封头最大应 力在球面与环壳过度区。
2、受压元件——封头
2.2 封头
2.2.2 碟形封头
1）应力分布
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。
3、外压元件（园筒和球壳）
3.3 防止外压园筒失稳措施
防止外压园筒失稳措施主要有： 1）增加园筒壁厚； 2）缩短园筒的计算长度； 3）设置加强圈。
加强圈设置应整圈围绕在园筒上，并要求有足够截面积和组合惯 性距。加强圈可设置在容器内部或外部。加强圈和园筒之间连接可 采用连续焊或间断焊。间断焊外部不少于园筒周长的1/2，内部不 少于1/3。
1、总论
1.4 设计参数
1.4.1 压力（6个压力） Pw 正常工况下，容器顶部可能达到的最高压力 Pd 与相应设计温度相对应作为设计条件的容器顶部的最高压力 Pd≥PW Pc 在相应设计温度下，确定元件厚度压力（包括静液柱） Pt 压力试验时容器顶部压力 Pwmax 设计温度下，容器顶部所能承受最高压力， 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
2、受压元件——封头
2）碟形封头的计算公式
MPcRi
2t0力状力系数，
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
同椭圆形封头
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
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