压力容器设计的基本步骤:
以稳压罐的设计为例，对容器设计的全过程进行讲解。
首先，我们根据用户提出的、在压力容器规范范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书，该协议书也可以经双方同意共同修改、完善，以期达到产品使用最优化。
根据稳压罐的设计技术协议，我们知道了容器的最高工作压力为1.4MPa，工作温度为200℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3，要求使用寿命为10年。这些参数就是用户提供给我们的设计依据。
有了这些参数，我们就可以开始设计。
一.设计的第一步
就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外，一般容器的技术特性表包括
a容器类别b设计压力c设计温度d介质e几何容积f腐蚀裕度j焊缝系数
h主要受压元件材质等项。一般我所图纸上没有做强行要求写上主要受压元件材质
一.确定容器类别
容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章第6条（p7）有详细的规定，主要是根据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，则应划为第Ⅰ类容器。
另：具体压力容器划分类别见培训教材p4 1-11何谓易燃介质见p2 1-6
介质的毒性程度分级见p3 1-7划分压力容器等级见p3 1-9
二.确定设计压力
我们知道容器的最高工作压力为1.4MPa，设计压力一般取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。
至于是取1.05还是取1.10，就取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则就取上限1.10。
本例介质为无害的压缩空气，且系统管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为
Pc=1.05x1.4
=1.47MPa。
另：什么叫设计压力？计算压力？如何确定？见p11 3-1
液化石油气储罐设计中，是如何确定设计压力的？
三.确定设计温度
一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
比如为华北油田设计的容器，且在工作状态无保温的情况下，其工作温度为30℃，其冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》附件二（p77）提供了一些设计所需的气象资料供参考。本例取设计温度为200℃即可。
四.确定几何容积
按结构设计完成后的实际容积填写即可。
五.确定腐蚀裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定，实际上应先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》第三章表3-3（p23）和GB150第3.5.5.2节（p5）对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
一般介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。本例取腐蚀裕量为2mm。
另：什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？何谓最小厚度？如何确定？见p12 3-5 3-6
六.确定焊缝系数
焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150的3.7节（p6）对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》第85条（p43）所规定的10种情况选择：
其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。
本例选焊缝系数为0.85。
七.主要受压元件材质的确定
材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。
GB150第8页材料的使用有严格的规定，对这些规定的掌握是非常必要的。比较常用的材料有Q235-B（Q235-C）16MnR和0Cr18Ni9这几种材料
1. 0Cr18Ni9一般用于低于－20℃的低温容器和
对介质有洁净要求的容器，如低温分离器、氟利昂蒸发器等；
2. 16MnR一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B时壁厚较大的容器，如油、天然气等。
3. Q235-B使用最广也最经济，GB150第9页对其使用条件作了详细规定：
●规定设计压力≤1.6MPa；
●钢板使用温度0℃~350℃；
●用于壳体时厚度不得大于20mm，且不得用于高度危害的介质。
就本例来说，其使用压力、温度和介质都符合Q235-B的条件，唯有厚度还未知，若超过了20mm则只能使用16MnR，本例就暂定使用Q235-B。
当然啦，如果我们按以下：
●规定设计压力≤2.5MPa；
●钢板使用温度不得超过0℃~400℃；
●用于壳体时厚度不得大于30 mm，且不得用于高度危害的介质。
Q235-B与Q235-C的主要区别也就是冲击试验温度不同，前者为在温度20℃下做V型冲击试验；后者为在0℃时做V型冲击试验
完成了技术特性表，下一步就是容器计算了。
◆确定容器直径
计算时首先要确定容器直径。除非用户有要求，一般取长径比为2～5，很多情况下取2～3
就可以了。
本例要求容器的几何容积为2m3。
我们只得先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。设定的直径应符合封头的规格。
我们设定为800mm，查标准JB/T4746《钢制压力容器用封头》附录B，得知此规格的封头容积为0.0796 m3，
则：
筒体高度为3664mm，
长径比为3664/800=4.58
若加上封头的高度，可知其长径比太大，我们先前设定的直径太小。
再设定直径为1000mm，查得封头容积为0.1505立方。
得到：
筒体高度为2164mm
长径比为2164/1000=2.16
比较理想，则我们确定本例稳压罐的内直径为1000mm，筒体高度圆整为2200mm。
有了容器直径，即可按照GB150公式5-1（p26）计算出厚度为8.30mm。此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。本例腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为10.30mm，与之最接近的钢板商品厚度为12mm，故确定容器厚度为12mm，并且此值符合Q235-B对厚度不超过20mm的要求。
另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多，可以思考一下为什么
至此，我们已得到容器外形。
◆下一步该是按用户要求和《容规》的规定配置各管口的法兰和接管。
容器上开孔要符合GB150第8.2节（p75）的规定，一般都要进行补强计算，除非满足GB150第8.3节（p75）的条件，则可不必再计算补强。
选择接管时应尽量满足GB150第8.3节的条件，其安全性和经济性都最好，避免增加补强圈。
本例要求的管口直径都在GB150第8.3节的范围内，因此进气口和出气口接管选择φ57x5的无缝钢管，排污口选择φ25x3.5的无缝钢管。法兰按HG20592选择1.6MPa的突面(RF)板式平焊法兰(PL)。
◆法兰及其密封面型式
法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，
1. 压力等级必须高于设计压力；
2. 其材质一般与筒体相同；
3. 确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以避免焊接热影响区的相互叠加。
本例选定进气口、出气口距上下封头环焊缝各300mm。因本例稳压罐工作温度为200℃，故其工作状态下必定有保温层，考虑到保温层厚度以及螺栓安装的需要，选定法兰密封面到筒体表面的距离为150。
◆检查孔
除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。
本例直径为1000mm，按规定必须开设一个人孔。查《回转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79压力容器与化工设备实用手册p614，选择压力1.6MPa级、公称直径450的人孔，密封型式为A型，其接管为φ480x10。因人孔开孔较大，所以人孔一定要使用补强圈补强，查《补强圈》标准JB/T4736，补强圈外径为760，厚度一般等同于筒体。人孔的位置以方便出入人孔为原则，应尽量靠近下封头。本例选定人孔中心距下封头环焊缝500。
立式容器的支座一般选用支承式支座JB/T4724(压力容器与化工设备实用手册第599页)，
另：锻件的级别如何确定？对于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用何级别？
◆管口表的填写
◆技术要求的书写
1 本设备按GB150-1998《钢制制压力容器》进行制造、试验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》的监督。
2 焊接采用电弧焊，焊条牌号：焊接采用J422。
3 焊接接头型式和尺寸除图中注明外，按HG20583的规定进行施焊：A类和B类焊接接头
型式为DU3；接管与筒体、封头的焊接接头型式见接管表；未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度；法兰的焊接按相应法兰标准的规定。
4 容器上的A类和B类焊接接头应进行射线探伤检查，探伤长度不小于每条焊缝长度的20%，其结果应以符合JB4730规定中的Ⅲ级为合格。
5 设备制造完毕应进行水压试验，试验压力为MPa。
6 管口、支座及铭牌架方位按本图。
7 设备检验合格后，外表面涂C06-1铁红醇酸底漆两道，再涂C04-42灰色醇酸磁漆一道。
8 设备检验合格后，内部清理干净，各管口用盲板封严。
10设备筒体的计算厚度为mm，封头计算厚度为mm。
建议使用年限为10年。
威海汇鑫具有国家颁发的A1A2A3三类压力容器设计和制造证。其中公司生产的氢化反应釜属于国内领先水平，下面就他的一些知识介绍如下：氢化反应釜内的反应介质为：氢气、葡萄糖液、镍铝合金（其中镍铝合金为粉末状
威海汇鑫具有国家颁发的A1A2A3三类压力容器设计和制造证。其中公司生产的氢化反应釜属于国内领先水平，下面就他的一些知识介绍如下：
氢化反应釜内的反应介质为：氢气、葡萄糖液、镍铝合金（其中镍铝合金为粉末状，作为催化剂使用）。其生产过程大致为：先将一定体积的葡萄糖液注入罐内，由双层闭式涡轮搅拌器将葡萄糖液搅拌到一定程度后通入氢气。在一定的压力和温度及镍铝合金催化剂的作用下，葡萄糖和氢气发生反应，生成所需要的产物山梨醇。在反应完全结束后将山梨醇产物移出反应釜。山梨醇是一种在食品行业和医药行业有着广泛运用的原料。
压力容器设计基础 压力容器设计基础 一、基本概念 压力容器的设计，就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件，确定容器的结构型式，选择合适的材料，计算容器主要受压元件的尺寸，最后给出容器及其零部件的图纸，并提出相应的技术条件。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产，运行安全可靠，保证使用寿命、制造、检验、安装、操作及维修方便易行，经济合理等要求。压力容器设计中的关键问题是力学问题，即强度、刚度及稳定性问题。在本节中，主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。 所谓强度，就是结构在外载荷作用下，会不会因应力过大而发生破裂或由于过度性变形而丧失其功用。具体来讲，就是在外载荷作用下，容器结构内产生的应力不大于材料的许用 应力值，即： ζ≤K〔ζ〕t （1） 这个式子就是强度问题的基本表达式。压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行 的。 公式（1）中的左端项是结构内的应力，它是人们最为关心的问题。求解结构的应力状态，它们的大小，是一个十分复杂的问题，常用的方法有解法（如弹性力学法、弹型性分析法等）、试验法（如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等）及数值解法（如有限元法、边界元法等）。应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力，然而，每一种结构的应力都有其特殊性，目前可求解的只是问题的绝大部分，仍有许多复杂结构的应力分析有等人们进一步探讨。求出结构内任一点的应力后，所遇到的问题就是怎样处理这些应力。一点的应力状态最多可含有6个应力分量，哪个应力起主要作用，这些应力对失效起什么作用，对它们如何控制才不致发生破坏，解决这一问题，就要选择相应的强度理论计算当量应力，以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较，将应力控制在许可的范围内。 公式（1）中的右端项是强度控制指标，即材料的许用应力。它涉及到材料强度指标（如抗拉强度ζb、屈服强度ζs 等）的确定及安全系数的选用等问题。当采用常规设计法，且只考虑静载问题时，系数K=1.0；如果考虑动载荷，或采用应力分析设计法，K≥1.0，此时 设计计算将更加复杂。 把强度理论（公式(1)）具体应用到压力容器专业，就称这为压力容器的强度理论，它又增加了一些具体的规定和特殊要求，由此产生了一系列容器的设计规定和标准等。 1、强度理论及其应用 在对结构进行强度分析时，要对危险点处于复杂应力状态的构件进行强度计算，首先要知道是什么因素使材料发生某一类型破坏的。长期以来，人们根据对材料破坏现象的分析，提出了各种各样的假说，认为材料的某一类型破坏现象是由哪些因素所引起的，这种假说通常就称为强度理论。一种类型的破坏是脆性断裂破坏，第Ⅰ、Ⅱ强度理论依据于它；一种类型的破坏是型性流动破坏，第Ⅲ、Ⅳ强度理论以此为依据。 建立强度理论的目的就是要找出一种材料处于复杂应力状态下强度条件，即使是什么样的条件材料不会破坏失效。根据不同的强度理论可以得到复杂应力状况下三个元应力的某种组合，这种组合应力ζxd和轴向拉伸时的单向拉应力在安全程度上是相当的，具有可比性，可以与单向屈服应力相比较而得出强度条件，因此，通常称ζxd为相当应力或当量应力。
压力容器设计方法分析对比 目前我国压力容器设计所采用的标准规范有两大类：一类是常规设计标准，以GB150-2011《压力容器》标准为代表；另一类是分析设计,以JB4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》为代表。两类标准是相互独立的、自成体系的、平行的压力容器规范, 绝对不能混用, 只能依据实际的工程情况而选其一。 设计准则比较 常规设计主要依据是第一强度理论，认为结构中主要破坏应力为拉应力，限定最大薄膜应力强度不超过规定许用应力值，当结构中某最大应力点一旦进入塑性, 结构就丧失了纯弹性状态即为失效。常规设计是基于弹性失效准则,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件的设计计算公式。一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力，对于边缘应力及峰值应力等局部应力一般不作定量计算，如对弯曲应力。 分析设计的主要依据是第三强度理论，认为结构中主要破坏应力为剪切力。采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹塑性失效”的设计准则，对容器的各种应力进行精确计算和分类。对不同性质的应力, 如：总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等；同时还考虑了循环载荷下的疲劳分析, 在设计上更合理。 标准适用范围对比 常规设计标准GB150-2011适用于设计压力大于或等于且小于35MPa，及真空度高于。对于设计温度，GB150-2011规定为-269℃-900℃，是按钢材允许的使用温度确定设计温度范围, 可高于材料的蠕变温度范围。 " 分析设计标准JB4732-1995适用于设计压力大于或等于且小于100MPa，及真空度高于。对于设计温度，JB4732-1995 将最高的设计许用温度限制在受钢材蠕变极限约束的温度。 应力评定对比 常规设计标准GB150-2011，采用统一的许用应力，如容器筒体，是采用“中径公式”进行应力校核，最大应力满足许用应力即可。 分析设计标准JB4732-1995的核心是将压力容器中的各种应力加以分类，根据所考虑的失效模式比较详细地计算了容器及受压元件的各种应力。根据各种应力本身的性质及对失效模式所起的不同作用予以分类如下： 一次应力
第四章压力容器设计 CHAPTER ⅣDesign of Pressure Vessel 概述 设计准则 常规设计 分析设计 疲劳分析 & 压力容器设计技术进展 压力容器发展趋势：①高参数 ②大型化 ③选用高强度材料。 本章着重介绍：①压力容器的设计思想 ②常规设计方法——弹性失效 ③分析设计方法——不同失效形式 / 第一节概述 设计要求、设计文件、设计条件是设计的基本知识。 什么是压力容器设计应综合考虑哪些因素 压力容器设计：根据给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，在确保安全的前提下，经济、正确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。 结构设计——确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配、运输和维修等要求。 强（刚）度设计——确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求，以确保容器安全可靠地运行。 密封设计——选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。 ] 设计要求：安全性与经济性的统一 安全性指结构完整性和密封性。安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。 经济性包括材料的节约，高的效率，经济的制造过程,低的操作和维修费用等。 设计文件
设计文件包括：设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。 设计的表现形式，是设计者的劳动体现 强度计算书： 包括设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。 , 装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积。 当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量监督检验检疫总局特种设备局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。 设计图样：①总图②零部件图 总图包括压力容器名称、类别；设计条件；必要时应注明压力容器使用年限；主要受压元件材料牌号及材料要求；主要特性参数（如容积、换热器换热面积与程数等）；制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌的位置；包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其它特殊要求。设计条件 工艺设计条件（原始数据、工艺要求）→→设计 设计条件——设计的已知条件：简图、用户要求、接管表等 简图——示意性地画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其它需要表达的内容。 、 用户要求包括： （1）工作介质：介质学名或分子式、主要组分、比重及危害性等； （2）压力和温度：工作压力、工作温度、环境温度等； （3）操作方式与要求：注明连续操作或间隙操作，以及压力、温度是否稳定；对压力、温度有波动时，应注明变动频率及变化范围；对开、停车频繁的容器应注 明每年的开车、停车次数； （4）其它：还应注明容积、材料、腐蚀速率、设计寿命、是否带安全装置、是否保温等。 设计条件图： ①一般容器条件图 ②换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等； . ③塔器条件图：应注明塔型（浮阀塔、筛板塔或填料塔）、塔板数量及间距、基本 风压和地震设计烈度和场地土类别等；
引言 《压力容器》“压力容器应力分析设计方法的进展和评述”中曾介绍和评述了压力容器分析设计的弹性应力分析方法（又称应力分类法）的最新进展。本文将进一步介绍和评述压力容器分析设计的塑性分析方法，包括ASME的极限载荷分析方法、弹塑性应力分析方法和欧盟的直接方法等。 压力容器设计是一个创新意识非常活跃的工程领域，它紧跟着科学技术的发展而不断地更新设计方法。随着弹性理论、板壳理论和线性有限元分析方法的成熟，20世纪60年代，压力容器界提出了基于弹性应力分析和塑性失效准则的“弹性应力分析设计方法”。进入21世纪后，由于塑性理论和非线性有限元分析方法的日趋成熟，欧盟标准和ASME规范又先后推出了压力容器的塑性分析设计方法。其中涉及许多新的基本概念和新的分析方法，需要我们及时学习领会和消化吸收，以提高我们的分析设计水平，并结合国情进一步修订我国的压力容器设计规范。 ASME和欧盟的新规范都是以失效模式为主线来编排的。ASME考虑了以下4种模式： （1）防止塑性垮塌。对应于欧盟的“总体塑性变形(GPD)”失效模式。 （2）防止局部失效。 （3）防止屈曲（失稳）垮塌。对应于欧盟的“失稳（I）”失效模式。 （4）防止循环加载失效。对应于欧盟的“疲劳（F）”和“渐增塑性变形（PD）”2种失效模式。 欧盟还考虑了“静力平衡（SE）”失效模式，即防止设备发生倾薄。 文中讨论的塑性分析设计方法主要应用于防止塑性垮塌和防止局部失效2种情况。 1、极限载荷分析法 在一次加载情况下，结构的失效是一个加载历史过程，即随着载荷的增加从纯弹性状态到局部塑性状态再到总体塑性流动的失效状态。对无硬化的理想塑性材料和小变形情况，结构进入总体塑性流动时的状态称为极限状态，相应的载荷称为极限载荷。此时，结构变成几何可变的垮塌机构，将发生不可限制的塑性变形，因而失去承载能力。 一般的弹塑性分析方法都要考虑上述复杂的加载历史过程，但极限载荷分析法（简称极限分析）则另辟蹊径，跳过加载历史，直接考虑在最终的极限状态下结构的平衡特性，由此求出结构的承载能力（即极限载荷）。它是塑性力学的一个
2013年压力容器设计人员综合考试题姓名：得分 一、填空（本题共20 分，每题2 分） 1 、当载荷作用时，在截面突变的附近某些局部小范围内，应力数值急剧增加，而离开这个区域稍远时应力即大为降低，趋于均匀，这种现象称为_应力集中。 点评：这是弹性力学的基本概念。常见于压力容器的受压元件。 2、在正常应力水平的情况下，Q245R 钢板的使用温度下限为-20℃。 点评：该题出自GB150.2，表4，考查设计人员对材料温度使用范围的掌握。 3、对于同时承受两个室压力作用的受压元件,其设计参数中的 计算压力应考虑两室间可能出现的最大压力差。 点评：考查设计压力与计算压力的概念，GB150 .1 4.3.3 规定。 4、焊接接头系数的取值取决于焊接接头型式_和无损检测长度比例。 点评：考查设计人员对焊接接头系数选取的理解。 5、整体补强的型式有：a. 增加壳体的厚度，b.厚壁管，c. 整体补强锻件__ 。 点评：GB150.3 6.3.2.2 的规定 6、椭圆封头在过渡区开孔时，所需补强面积A 的计算中，壳体的计算厚度是指椭圆封头的_ 计算_厚度。 点评：明确开孔部位不同，开孔补强计算所用的厚度不同，见公式5-1（P116），开孔位于。 7、奥氏体不锈钢制压力容器用水进行液压试验时，应严格控制水中的氯离子含量不超过 25mg/L 。试验合格后，应立即将水渍去除干净。 点评：见GB150.4 11.4.9.1 8、压力容器的对接焊接接头的无损检测比例，一般分为全部（100%）和局部（大于等20%）两 种。对碳钢和低合金钢制低温容器，局部无损检测的比例应大于等于50% 。 点评：《固容规》第4.5.3.2.1 条。 9、换热器设计中强度胀中开槽是为了增加管板与换热管之间的拉脱力而对管孔的粗糙度要求 是为了密封。 点评：考察设计者对标准的理解和结构设计要求的目的。 10、压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材的P≤%、S ≤% 二、选择（本题共20 分，每题 2 分，以下答案中有一个或几个正确，少选按比例得分，选 错一个不得分） 1 、设计温度为600℃的压力容器，其壳体材料可选用的钢板牌号有a、b. a.S30408, b.S31608, c.S31603 点评：奥氏体不锈钢当温度超过525℃时，含碳量应不小于0.04%，超低碳不锈钢不能适用，因热强性下降，此题是考查此概念。 2 、外压球壳的许用外压力与下述参数有关b，d 。 a.腐蚀裕量 b.球壳外直径 c.材料抗拉强度 d.弹性模量 点评：本题为基本概念试题，考查影响许用外压力的的有关因素 3、外压计算图表中，系数A 是（a，c，d ）。 a. 无量纲参数 b. 应力 c. 应变 d 应力与弹性模量的比值
压力容器设计的基本步骤: 以稳压罐的设计为例，对容器设计的全过程进行讲解。 首先，我们根据用户提出的、在压力容器规范范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书，该协议书也可以经双方同意共同修改、完善，以期达到产品使用最优化。 根据稳压罐的设计技术协议，我们知道了容器的最高工作压力为1.4MPa，工作温度为200℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3，要求使用寿命为10年。这些参数就是用户提供给我们的设计依据。 有了这些参数，我们就可以开始设计。 一.设计的第一步 就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外，一般容器的技术特性表包括 a容器类别b设计压力c设计温度d介质e几何容积f腐蚀裕度j焊缝系数 h主要受压元件材质等项。一般我所图纸上没有做强行要求写上主要受压元件材质 一.确定容器类别 容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章第6条（p7）有详细的规定，主要是根据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，则应划为第Ⅰ类容器。 另：具体压力容器划分类别见培训教材p4 1-11何谓易燃介质见p2 1-6 介质的毒性程度分级见p3 1-7划分压力容器等级见p3 1-9 二.确定设计压力 我们知道容器的最高工作压力为1.4MPa，设计压力一般取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。 至于是取1.05还是取1.10，就取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。 介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则就取上限1.10。 本例介质为无害的压缩空气，且系统管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为
（情绪管理）压力容器设计人员考试大纲
压力容器设计人员考核大纲 (2012) SummaryofCheckingContentforDesignerandApproverofPressu reVesselDesign 全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2012年02月20日 目录 第壹章总则 (1) 第二章常规设计审批人员考试内容 (1) 第三章分析设计人员考试内容 (4) 第四章附则 (5) 压力容器设计人员资格考试大纲 第一章总则 第壹条为规范压力容器设计人员资格考试工作，依据为国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察局颁布的TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》（以下简称规则）及全国锅炉压力容器标准化技术委员会制定的《压力容器设计人员考试规则》（2012），制定本规则。 第二条本规则适用于A、C、D类压力容器设计（以下称常规设计）审批（含审核、审定人）人员及SAD类压力容器分析设计（以下称分析设计）设计人、审批人的考核工作。
第二章常规设计审批人员考试内容 第三条A、D类压力容器设计审批人考试内容： （壹）理论考试要求： 1．应熟悉压力容器设计关联的基本基础知识，包括材料、结构、力学基础、设计计算方法、热处理、腐蚀、焊接、无损检测等； 2．应熟练掌握压力容器设计关联的法规、安全技术规范、标准、文件；3．能够正确解决压力容器设计、制造中常见的实际工程问题； 4．熟悉且及时掌握压力容器行业关联的标准信息 （二）关联的安全技术规范文件： TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》等 （三）关联的标准规范： GB150.1~GB150.4《压力容器》 GB151《管壳式换热器》 GB12337《钢制球形储罐》 GB50009《建筑结构载荷规范》 GB50011《建筑抗震设计规范》 JB/T4710《钢制塔式容器》
储气罐——压力容器的设计步骤 1.确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度 最高工作压力为1.5MPa，工作温度为常温20℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3 确定压力容器的类型 容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。 储气罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第Ⅰ类容器。 2.确定设计参数 （1）确定设计压力 容器的最高工作压力为1.5MPa，设计压力取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。 介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。 介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4 （2）确定设计温度 一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。 如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。 假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。 （3）确定几何容积 按结构设计完成后的实际容积填写。 （4）确定腐蚀裕量 根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。 先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。 《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。 介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1815866936.html, 浅谈压力容器的两种设计方法 作者：王艳 来源：《价值工程》2010年第15期 摘要:本文介绍了压力容器的两种设计方法,指出分析设计方法虽然相对复杂,但较常规设计方法更安全更经济,且随着计算机技术的发展、有限元方法的应用及各种功能软件的使用它将 会得到更广泛的应用。 Abstract: This paper introduces two kinds of pressure vessel design methods and points that analysis and design methods are relatively complex and more economical,but safer than the conventional design method,and with the development of computer technology,finite element method and software applications will be more widely used. 关键词:压力容器;常规设计;分析设计 Key words: pressure vessel;conventional design;analysis and design 中图分类号:TH49 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0166-01 压力容器是化工、冶金、轻工、纺织、机械以及航空航天工业中广泛使用的承压设备。尽管各类压力容器设备功能各异、结构复杂程度不一,但一般可将其分解为筒体、封头、法兰、 开孔、接管、支座等部件。 压力容器及其部件的两种设计方法分别是常规设计和分析设计。 常规设计是以弹性设计准则为基础,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件 的设计计算公式,这些公式均以显式表达,给出了压力、许用应力、容器主要尺寸之间的关系。它包含了设计三要素:设计方法、设计载荷及许用应力,但这些并不是建立在对容器及其部件进行详尽的应力分析基础之上。如容器筒体,是采用“中径公式”(根据内压与筒壁上均匀分布的薄膜应力整体平衡推导而得),一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力,不考虑其它类型的应力,如对弯曲应力,只有当它特别显著、起主导作用时才予以考虑。实际上,当容器承载以后器壁上会出现多种应力,其中包括由于结构不连续所产生的局部高应力,常规设计对此只是结合经典力学理论和经验公式对压力容器部件设计做一些规定,在结构、选材、制造等方面提出要求,把局部应力粗略地控制在一个安全水平上,在考虑许用应力时选取相对高的安全系数,留有足够的安全裕度。因此,常规设计从本质上讲,可以说是基于经验的设计方法。 工程实际中我们用常规设计的观点和方法解决了很多问题,但也有一些问题无法解释,因为常规设计只考虑弹性失效,没有去深究隐含在许用应力值后面的多种失效模式。
压力容器设计基础知识讲稿(DOC 120页) 部门： xxx 时间： xxx 制作人：xxx 整理范文，仅供参考，勿作商业用途
压力容器设计基础知识讲稿 （20140325） 目录 一．基本概念 1．1 压力容器设计应遵循的法规和规程 1．2 标准和法规（规程）的关系。 1．3 压力容器的含义（定义） 1．4 压力容器设计标准简述 1．5 D1级和D2级压力容器说明 二．GB150-1998《钢制压力容器》 1．范围 2．标准 3．总论 3．1 设计单位的资格和职责 3．3 GB150管辖的容器范围 3．4 定义及含义 3．5 设计参数选用的一般规定 3．6 许用应力
3．7 焊接接头系数 3．8 压力试验和试验压力 4．对材料的要求 4．1 选择压力容器用钢应考虑的因素 4. 2 D类压力容器受压元件用钢板 4．3 钢管 4．4 钢锻件 4. 5 焊接材料 4．6 采用国外钢材的要求 4．7 钢材的代用规定 4．8 特殊工作环境下的选材 5．内压圆筒和内压球体的计算 5. 1 内压圆筒和内压球体计算的理论基础5．2 内压圆筒计算 5．3 球壳计算 6．外压圆筒和外压球壳的设计 6．1 受均匀外压的圆筒（和外压管子）6．2 外压球壳 6．3 受外压圆筒和球壳计算图的来源简介6．4 外压圆筒加强圈的计算 7．封头的设计和计算 7．1 封头标准
7．2 椭圆形封头 7. 3 碟形封头 7．4 球冠形封头 7．5 锥壳 8．开孔和开孔补强 8．1 开孔的作用 8．2 开检查孔的要求 8．3 开孔的形状和尺寸限制 8．4 补强要求 8．5 有效补强范围及补强面积 8．6 多个开孔的补强 9 法兰连接 9．1 简介 9．2 法兰连接密封原理 9. 3 法兰密封面的常用型式及优缺点9．4 法兰型式 9．5 法兰连接计算要点 9．6 管法兰连接 10．压力容器的制造、检验和验收 10．1 制造许可 10．2 材料验收及加工成形 10. 3 焊接
第一章压力容器导言 单选题 1.1高温容器 所谓高温容器是指下列哪一种：（） A.工作温度在材料蠕变温度以上 B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上 C.工作温度在材料蠕变温度以下 D.工作温度高于室温 1.2GB150 GB150适用下列哪种类型容器：（） A.直接火加热的容器 B.固定式容器 C.液化石油器槽车 D.受辐射作用的核能容器 1.3设计准则 一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则：（） A 弹性失效 B 塑性失效 C 爆破失效 D 弹塑性失效 1.4《容规》 有关《容规》适用的压力说法正确的是：（） A.最高工作压力大于0.01MPa(不含液体静压力) B.最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力) C.最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力) D.最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力) 1.5压力容器分类 毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器：（）A.Ⅰ类
B.Ⅱ类 C.Ⅲ类 D.不在分类范围 1.6材料性质 影响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。以下说法错误的是：（） A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力 B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力 C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力 D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力 1.7介质毒性 毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为：（） A.<0.1mg/m3 B.0.1~<1.0mg/m3 C.1.0~<10mg/m3 D.10mg/m3 1.8压力容器分类 内压容器中，设计压力大小为50MPa的应划分为：（） A.低压容器 B.中压容器 C.高压容器 D.超高压容器 1.9压力容器分类 下列属于分离压力容器的是：（） A.蒸压釜 B.蒸发器 C.干燥塔 D.合成塔 单选题1.1 A单选题1.2 B单选题1.3 B单选题1.4 B单选题1.5 C单选题1.6 B单选题1.7 B 单选题1.8 C单选题1.9 C
压力容器（罐）设计思路或步骤 一、根据输入条件及GB150，首先确定：设计压力、设计温度、材质、介质（及介 质特性：毒性程度、是否易爆、状态（气态、液态的标准沸点）、渗透性、材质的相溶性等）、容积等参数。 二、确定容器类别；（容器类别对无损检测的确定有影响） 三、确定焊接接头系数（根据容规及GB150.4确定）； 四、确定腐蚀裕量（参考HG/T20580-2011,P20的7.3腐蚀裕量） 设计压力、设计温度的确定参考GB150及HG/T20580-2011的第一部分，有详细的说明，是设计人员必须学习的内容。由以上条件可进行筒体与封头的壁厚计算，确定尺寸参数。如客户没有确定长径尺寸，一般按长径比2-5（2-3）确定为易，长度方向尽可能取板宽或整板宽的累加值（此值为经济值）。 五、筒体材料：尽可能选用板材，如管作筒体，GB9948及GB6479需符合GB150.2 的5.1.4、5.1.5的规定； 六、容器法兰及法兰盖设计：参考容器法兰标准，多数情况下使用规格不在此标 准范围内，无法直接选用，我的经验是：螺栓直径越小，预紧力越小，法兰越薄；螺栓材料越软，许用应力越小，法兰厚度越薄；螺栓分布圆直径距垫片中心圆尺寸越短，法兰厚度越小；外圆与厚度两者选择中，选择外圆小的，相对外圆大薄的重量轻的可能性更大，也就是成本低的可能性更大。在设计尺寸时螺栓分布圆尽可能小对厚度减小有很大的好处。要明白这些关系，还需要多学习法兰受力计算一部分。 七、管法兰公称压力要大于容器的设计压力，参考HG/T20592-2009中法兰最大允 许压力表，法兰在设计温度下的最小允许压力要大于罐的设计压力为选型合格，法兰、垫片、螺栓及螺母的选择参考HG/T20583-2011 P437页。 摘要如下：7.2.2容器的接管法兰密封面选用凹凸面或榫槽面型式时，设在容器顶部和侧面的管口选用凹面或槽面法兰；设在容器底部的管口应选用凸面或榫面的法兰。与阀门或机泵直接相连的管口应视阀门或机泵的法兰密封面型式选用。 7.2.3 容器内为易燃、易爆介质或毒性为中度和轻度危害介质的接管法兰 公称压力等级选用应不低于1.6MPa,毒性程度为极度和高度危害介质以及介质特性为强渗透性介质的接管法兰的公称压力等级应不低于2.0MPa。 7.2.4容器内介质毒性为极度危害、高度危害或有强渗透性的中度危害和 介质为液化石油气时，接管法兰应采用带颈对焊法兰。 7.2.5 低温容器、高温容器、疲劳容器以及第三类容器的接管法兰宜采用
压力容器应力分析设计方法的进展和评述 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
压力容器应力分析设计方法的进展和评述压力容器的使用范围非常的广泛，在此基础上，我们一定更加重视其使用的效果。其中，压力容器应力分析是重要的工作，所以，讨论压力容器应力分析设计工作很有必要。 压力容器概述 1.1.概念 所谓的压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热器和分离器均属压力容器。 1.2.用途 压力容器的用途十分广泛。它是在石油化工学、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
分析设计方法 在ASME老版中分析设计方法的全称是“以应力分析方法为基础的设计”,简称“应力分析设计”,再简称为“分析设计”。它的特点是: 2.1.要求对压力容器及其部件进行详细的弹性应力分析。可以采用理 论分析、数值计算或试验测定来进行弹性应力分析。 2.2.强度校核时采用塑性失效准则。包括用极限载荷控制一次应力,以防止整体塑性垮塌失效。用安定载荷控制一次加二次应力以及用疲劳寿 命控制最大总应力,以防止循环失效等。 2.3.根据塑性失效准则对弹性应力进行分类。 2.4.根据等安全裕度原则确定危险性不同的各类应力的许用极限值。 综合起来可以说,“应力分析设计”是一种以弹性应力分析和塑性失效准则为基础的应力分类设计方法。近年来被简称为“应力分类法”。早期(老版中)的“分析设计”只包含这一种方法。随着先进的力学分析方法 和手段的不断成熟(即其有效性和可靠性达到实际工程应用的水平),ASME 新版和欧盟标准都及时地扩充了“分析设计”采用的方法,同时对“分析设计”的含义也有所调整。最突出的表现为:
压力容器设计人员复习题 一、判断题（正确划“√”，错误划“×”） 1．制造盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器壳体用碳素钢和低合金钢钢板，应逐张进行超声检测。（√）2．毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器为第二类压力容器。（ X）3．低温容器用材的许用应力按材料在20℃下的许用应力选取。（√）4． Q345R钢板不得用作压力容器受压元件。（ X ）5．《容规》规定，压力容器对接接头进行100%射线检测时，其合格级别均为Ⅱ级。（X）6． GB150.1-2011规定，当元件所承受的液压试验液柱静压力大于等于5% 设计压力时，应当计入其计算压力。（√）7．压力容器受压元件用钢材，只要两个钢号的标准化学成分范围和力学性能指标完全相同，这两个钢号就可以相互代用。（ X ）8．校核液压试验压力下容器壳体的应力时，所取的压力应计入液柱静压力。（ X）9．换热器的换热管不考虑厚度负偏差和腐蚀裕量。（√）10．管壳式换热器中，除管板外，其他任何零件均不准与换热管相焊。（ X）11．管壳式换热器的任何折流板或支持板应不少于3个支撑点。（√）12．厚度大于60mm的管板，宜采用锻件。（√）13．钢制压力容器的焊后热处理应在耐压试验前进行。（√）14．设计厚度指计算厚度与厚度附加量之和。（X）15．有效厚度指名义厚度减去厚度附加量。（√）16．压力容器拼接封头应在成形前进行无损检测。（ X）17．对于夹套容器，确定设计压力时，应考虑各室之间的最大压力差。（√）18．固定式压力容器上装有多个安全阀时，其开启压力均不得大于容器的设计压力。（ X）二、填空题 1．碳素钢钢板Q235C适用的设计压力上限为 1.6 MPa；使用温度为 0-300 ℃；用于壳体时，钢板厚度不大于 16 mm。
压力容器设计基础知识讲稿 （20140325） 目录 一．基本概念 1．1 压力容器设计应遵循的法规和规程 1．2 标准和法规（规程）的关系。 1．3 压力容器的含义（定义） 1．4 压力容器设计标准简述 1．5 D1级和D2级压力容器说明 二．GB150-1998《钢制压力容器》 1．围 2．标准 3．总论 3．1 设计单位的资格和职责 3．3 GB150管辖的容器围 3．4 定义及含义 3．5 设计参数选用的一般规定 3．6 许用应力
3．7 焊接接头系数 3．8 压力试验和试验压力 4．对材料的要求 4．1 选择压力容器用钢应考虑的因素 4. 2 D类压力容器受压元件用钢板 4．3 钢管 4．4 钢锻件 4. 5 焊接材料 4．6 采用国外钢材的要求 4．7 钢材的代用规定 4．8 特殊工作环境下的选材 5．压圆筒和压球体的计算 5. 1 压圆筒和压球体计算的理论基础5．2 压圆筒计算 5．3 球壳计算 6．外压圆筒和外压球壳的设计 6．1 受均匀外压的圆筒（和外压管子）6．2 外压球壳 6．3 受外压圆筒和球壳计算图的来源简介6．4 外压圆筒加强圈的计算 7．封头的设计和计算 7．1 封头标准
7．2 椭圆形封头 7. 3 碟形封头 7．4 球冠形封头 7．5 锥壳 8．开孔和开孔补强 8．1 开孔的作用 8．2 开检查孔的要求 8．3 开孔的形状和尺寸限制 8．4 补强要求 8．5 有效补强围及补强面积 8．6 多个开孔的补强 9 法兰连接 9．1 简介 9．2 法兰连接密封原理 9. 3 法兰密封面的常用型式及优缺点9．4 法兰型式 9．5 法兰连接计算要点 9．6 管法兰连接 10．压力容器的制造、检验和验收 10．1 制造许可 10．2 材料验收及加工成形 10. 3 焊接
2013/7/15 压力容器设计人员综合考试题 (闭卷) 姓名：得分 一、填空（本题共 25 分，每题 0.5 分） 1 、结构具有抵抗外力作用的能力，外力除去后，能恢复其原有形状和尺寸的这种 性质称为弹性。 点评：这是材料力学的基本定义，压力容器的受压元件基本上应该具有这个性质。 2 、压力容器失效常以三种形式表现出来：①强度；②刚度；③稳定性。 点评：该失效形式是压力容器标准所要控制的几种失效形式。 3 、当载荷作用时，在截面突变的附近某些局部小范围内，应力数值急剧增加，而离开这个区域稍远时应力即大为降低，趋于均匀，这种现象称为_应力集中。 点评：这是弹性力学的基本概念。常见于压力容器的受压元件。 4 、有限元法单元基本方程｛F｝e = [K]｛δ｝e所表示的是单元节点力与单元 节点位移之间的关系。 点评：这是一道拉开分数档次的题，考查所掌握的基础理论深度。该题是有限元数值分析中最基本概念。 5 、厚度 16mm 的 Q235—C 钢板，其屈服强度 ReL 的下限值为 235MPa 。 点评：该题主要是考察对压力容器常用材料钢号含义的掌握，并不是考查对具
体数字的记忆。 6 、在正常应力水平的情况下，Q245R 钢板的使用温度下限为 -20℃。 点评：该题出自 GB150.2，表 4，考查设计人员对材料温度使用范围的掌握 。 7 、Q345R 在热轧状态下的金相组织为 铁素体加珠光体。 点评：考查设计人员的综合知识，提示大家应该掌握常用材料的金相组织的知 识深度。 8 、用于壳体的厚度大于 36 mm 的 Q245R 钢板，应在正火状态下使用。 点评：该题出自 GB150，4.1.4 条款，考查对常用压力容器材料订货技术条件 掌握的熟练程度。 9 、GB16749 规定，对于奥氏体不锈钢材料波纹管，当组合应力_ σR ≤2σS t _时，可不考虑疲劳问题。 点评：考查波纹管的基础知识的掌握，同时这里包含一个结构安定性的力学概念 10、 波纹管的性能试验包括刚度试验、稳定性试验、__疲劳试验__。 点评：考查波纹管的基础知识的掌握， 11、 GB150 规定的圆筒外压周向稳定安全系数是 3.0 ,球壳及成形封头的外压 稳定安全系数是 15 。 点评：GB150 释义P41。考查设计人的基础知识和标准的理解掌握。
《过程设备设计基础》 教案 4—压力容器设计 课程名称：过程设备设计基础 专业：过程装备与控制工程 任课教师：
第4章压力容器设计 本章主要介绍压力容器设计准则、常规设计方法和分析设计方法，重点是常规设计的基本原理和设计方法。 §4-1 概述 4.1概述 教学重点:压力容器设计的基本概念、设计要求 教学难点：无 压力容器发展趋势越来越大型化、高参数、选用高强度材料，本章着重介绍压力容器设计思想、常规设计方法和分析设计方法。 什么是压力容器的设计？ 压力容器设计是指根据给定的工艺设计条件，遵循现行规范标准的规定，在确保安全的前提下，经济正确地选取材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。 结构设计--------确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配和维修等要求。 强（刚）度设计--------- 确定结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性要求，以确保容器安全、可靠地运行。 密封设计--------选择合适的密封结构和材料保证密封性能良好。 4.1.1设计要求 设计的基本要求是安全性和经济性的统一，安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济，经济性包括材料的节约、经济的制造过程和经济的安装维修。 4.1.2设计文件
压力容器的设计文件包括：设计图样 技术条件 设计计算书 必要时包括设计或安装使用说明书. 分析设计还应提供应力分析报告 强度计算书包括： ★设计条件、所用的规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。 ★装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量安全阀排量和爆破片泄放面积。 ★当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量技术监督局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和 计算结果等内容。 设计图样包括：总图和零部件图 总图包括压力容器名称、类别、设计条件； 主要受压元件设计材料牌号及材料要求； 主要受压元件材料牌号及材料要求； 主要特性参数（如容积、换热器换热面积和程数） 制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求 ；安全附件的规格；压力容器铭牌位置； 包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其他特殊要求。 4.1.3设计条件 设计条件可用设计条件图表示(设计任务所提供的原始数据和工艺要求) 设计条件图包含设计要求、简图、接管表等 简图------- 示意性的画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其他需要表达的内容。 设计要求-------工作介质、压力和温度、操作方式与要求和其他。 为便于填写，设计条件图又分为 一般设计条件图 换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等 塔器条件图：应注明塔型、塔板数量及间距、基本风压和地震设计烈度和场地土类别 搅拌容器条件图：应注明搅拌器形式及转向、轴功率等。
永远不说永远，从来不说重来，生命不相信如果，不要让每一次过错与错过都重新来过 目录 第1章引言1 第2章概述3 2.1 分析设计直接法概述3 2.2 术语和定义5 2.2.1 与失效相关的术语5 2.2.2 与载荷有关的术语9 2.2.3 与模型有关的术语13 2.2.4 与厚度相关的术语15 2.2.5 与响应相关的术语15 2.2.6 与设计校核有关的术语17 2.3 载荷特征值和特征函数概述21 2.3.1 承压设备指令中的要求21 2.3.2 根据PED要求得到的载荷特征值和特征函数22 2.4 设计模型和本构关系概述24 2.4.1 设计模型24 2.4.2 材料本构关系概述26 第3章设计校核与载荷工况33 3.1 设计校核33 3.2 载荷工况34 3.3 步骤38 3.3.1 步骤一建立载荷工况清单38 3.3.2 步骤二建立设计校核表39 3.3.3 步骤三建立设计模型40 3.3.4 步骤四进行校核40 3.3.5 步骤五结论41 3.4 工程实际案例41 第4章总体塑性变形设计校核(GPD-DC)42 4.1 前言42 4.2 步骤44 4.3 设计模型45 4.4 载荷设计值48 4.5 原理49 4.6 应用准则51 4.7 工程实际案例51 第5章渐增塑性变形设计校核(PD-DC)52 5.1 引言52 5.2 步骤57
5.3 设计模型58 5.4 载荷设计函数60 5.5 原理60 5.6 应用准则61 5.7 工程实际案例63 第6章稳定性设计校核(S-DC)64 6.1 引言64 6.2 步骤73 6.3 设计模型73 6.4 载荷设计值与载荷设计函数75 6.5 原理76 6.6 应用准则76 6.7 工程实际案例76 第7章疲劳设计校核(F-DC)77 7.1 引言77 7.1.1 疲劳设计校核概述77 7.1.2 未焊接区域循环疲劳设计校核概述79 7.1.3 焊接区域疲劳设计校核(F-DC)概述84 7.2 步骤88 7.3 设计模型89 7.3.1 焊接区的要求89 7.3.2 未焊接区要求89 7.3.3 焊接区与非焊接区的通用要求89 7.4 载荷设计值和设计函数90 7.5 原理91 7.6 未焊接区的修正系数91 7.6.1 塑性修正系数91 7.6.2 有效应力集中系数93 7.6.3 表面粗糙度修正系数94 7.6.4 厚度修正系数94 7.6.5 平均应力修正系数95 7.6.6 温度修正系数95 7.7 焊接区域的修正系数96 7.7.1 塑性修正系数96 7.7.2 厚度修正系数96 7.7.3 温度修正系数97 7.8 设计疲劳曲线97 7.8.1 焊接区域的设计疲劳曲线97 7.8.2 非焊接区域的设计疲劳曲线98 7.9 循环计数98 7.9.1 概述98 7.9.2 水库循环计数法99
压力容器的强度与设计 （江苏省压力容器检验员培训考核班专题讲座） 第三节强度理论 一、压力容器的失效 压力容器在设定的操作条件下，因尺寸、形状或材料性能发生改变而完全失去或不能达到原设计要求（包括功能和寿命等）的现象，称为压力容器失效。尽管失效的原因多种多样，失效的最终表现形式均为泄漏、过度变形和断裂。 压力容器的失效形式大致可分为强度失效、刚度失效、稳定失效和泄漏失效等四大类。 1.强度失效 因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效。包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等。 韧性断裂：是压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限而发生的断裂。其特征是断后有肉眼可见的宏观变形，断口处厚度显著减薄；没有或偶尔有碎片。厚度过薄和内压过高是引起压力容器韧性断裂的主要原因。 脆性断裂：是指变形量很小、且在壳壁中的应力值远低于所用材料的强度极限时所发生的断裂。这种断裂是在较低应里状态下发生，故又称为低应力脆断。其特征是断裂时容器没有鼓胀，即无明显的塑性变形；其断口齐平，并与最大应力方向垂直；断裂的速度极快，常使容器断裂成碎片。材料脆性和缺陷两种原因都会引起压力容器发生脆性断裂。 疲劳断裂：压力容器在服役中，在交变载荷作用下，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生断裂失效的过程，称为疲劳断裂。交变载荷是指大
小和（或）方向都随时间周期性（或无规则）变化的载荷，它包括压力波动、热应力变化、开车停车等；原材料或制造过程中产生的裂纹，在交变载荷的反复作用下扩展也会导致压力容器的疲劳破坏。 由于疲劳源于局部应力较高的部位，如接管根部，往往在压力容器工作时发生，因而破坏时容器总体应力水平较低，没有明显的变形，是突发性破坏，危险性很大。随着交变载荷反复作用次数的增加，疲劳裂纹不断扩展。只有当疲劳裂纹扩展到一定值时，才回发生疲劳破坏。因此，疲劳破坏需要有一定时间。 蠕变断裂：压力容器在高温下长期受载，随时间的增加材料不断发生蠕变变形，造成厚度明显减薄与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂的现象，称为蠕变断裂。按断裂前的变形来划分，蠕变断裂具有韧性断裂的特征；按断裂时的应力来划分，蠕变断裂又有脆性断裂的特征。 腐蚀断裂：压力容器在腐蚀环境下长期受载而导致的断裂，称为腐蚀断裂。因均匀腐蚀导致的厚度减薄，或局部腐蚀造成的凹坑，所引起的断裂一般有明显的塑性变形，具有韧性断裂的特征；因晶间腐蚀、应力腐蚀等引起的断裂没有明显的塑性变形，具有脆性断裂的特征。 2．刚度失效 由于构件的过量弹性变形引起的失效，称为刚度失效。如制造、运输和吊装过程中，若发生过量弹性变形，易引起刚度失效。 3. 稳定失效 在压应力作用下，压力容器突然失去其原有的规则形状而坍塌所引起的失效称为稳定失效。容器弹性失稳的一个重要特征是弹性挠度与载荷不成比例，且临界压力与材料的强度无关，主要取决于容器的尺寸和材料的弹性性质。但当容器中的应力水平超过材料的屈服点而发生非弹性失稳时，临界压力还与材料的强度有关。 4. 泄漏失效 由于泄漏而引起的失效,称为泄漏失效。泄漏不仅有可能引起中毒、