过程装备通用零部件
南京工业大学过程装备与控制工程研究所董金善
压力容器（过程装备）零部件是容器不可缺少的组成部分。压力容器特定的操作条件不仅要求其主体必须满足设计要求，而且零部件也应符合结构、材料、性能等方面的要求。作为受压元件的零部件，如同壳体一样，应纳入质量管理与保证的监控范围。所以能否按照要求合理地选用各零部件，对压力容器的整体质量和确保安全使用有着十分重要的意义。
为了便于组织生产，降低成本，利于互换，我国各有关部门对压力容器零部件进行了标准化和系列化工作，并制定了国家标准和满足行业特点的行业标准。随着经济的发展和生产技术的不断提高曾多次修定，目前已日臻完善。
压力容器零部件种类很多，涉及面较广，但总体可以分为两类：
1通用零部件。如筒体、封头、法兰、支座、人孔与手孔、安全附件等。
2各种典型化工设备零部件。包括搅拌器、机械密封、填料密封、管板、塔盘等。
一、筒体
1.1钢制焊接压力容器的筒体
按GB9019—1988《压力容器公称直径》，筒体用钢板卷制时，容器公称直径按表1-1规定，此公称直径指筒体的内径。
表1-1 压力容器公称直径mm
1.2钢管作筒体
钢管作筒体的容器，公称直径按表1-2规定，此公称直径系指钢管的外径。
二、封头
在中、低压压力容器中，与筒体焊接连接而不可拆的端部结构称为封头，与筒体以法兰等连接的可拆端部结构称为端盖。通常所说的封头则包含了封头和端盖两种连接形式在内。压力容器的封头或端盖，按其形状可以分为三类，即凸形封头、锥形封头和平板封头。凸形封头包括：半球形，椭圆形，碟形和球冠形.
其中平板封头在压力容器中除用做人孔及手孔的盖板以外，其他很少采用；凸形封头是压力容器中广泛采用的封头结构形式；锥形封头则只用于某些特殊用途的容器。
JB/T4746－2002《钢制压力容器用封头》
封头 EHA1000×10 JB/T4746－2002 内径为基准的椭圆形封头
封头 EHB273×6 JB/T4746－2002 外径为基准的椭圆形封头
封头 DHA2400×20 JB/T4746－2002 r=0.15Di的碟形封头
封头 DHB2400×20 JB/T4746－2002 r=0.1Di的碟形封头
封头 CHA1000×8 JB/T4746－2002 α=30o的无折边锥形封头
封头 CHB1000×8 JB/T4746－2002 α=45o的无折边锥形封头
封头 CHC1000×8 JB/T4746－2002 α=60o的带折边锥形封头
封头PSH1000×8 JB/T4746－2002 球冠形封头
三、法兰
法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。
●法兰分类
法兰分类主要有以下方法：
1按其被连接的部件分为管法兰和容器法兰。
2按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。
a宽面法兰是指垫片接触面分布于法兰螺栓中心圆内外两侧的法兰连接，一般用于压力很低场合。
b窄面法兰是指垫片接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周内的法兰连接。
3按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。
a整体法兰：指法兰环、颈部及圆筒三者有效地连接成一整体的法兰，共同承受法兰力矩的作用。
b松式法兰：指法兰与圆筒未能有效地连接成一整体的法兰，计算中认为法兰力矩完全由法兰环本身来承担。典型松式法兰有活套法兰。
c任意式法兰：指整体性程度介于上述二者间的法兰。其圆筒与法兰环虽未形成一整体结构，但可作为一个接构元件，共同承受法兰力矩。
●法兰连接设计
法兰连接设计分为三部分：垫片设计、螺栓设计和法兰设计。
a 垫片设计：应根据设计条件和使用介质，选定适当垫片种类、材质、并确定垫片尺寸（内径和外径），以此计算预紧和操作状态下压紧力。
b螺栓设计：在选用适当螺栓材料基础上，根据垫片所需压紧力分别计算螺栓面积，取大者作计算面积，实际螺栓面积应不小于计算面积。螺栓设计的关键是须确定一尽可能小螺栓中心圆直径，通过试算合适螺栓规格和数量进行。
c法兰设计。
垫片强制密封有两个条件：预紧密封条件和操作密封条件。法兰连接在形成预紧密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力称为垫片的密封比压力，用y表示。垫片材料越硬，y越高。法兰连接在形成操作密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力与其内压力的比值，称为垫片系数，用m表示。m 随垫片硬度增大而增大。
密封面主要根据工艺条件、密封口径以及垫片等进行选择。
形式有:
全平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）及环连接面（或称梯型槽）（RJ）等；其中以突面、凹凸面、榫槽面最为常用。
图3-1 各密封面结构简介
突面法兰密封面具有结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里等的优点，由于这种密封面和垫片的接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面。也不宜压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一般使用在PN≤2.5MPa的压力下。
凹凸面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个凹面和一个凸面。安装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封效果优于平面密封。
榫槽面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个榫面和一个槽面。密封面更窄。由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄，更换时较为困难。
法兰强度校核（GB150-1998 P97）
1.轴向应力：
对整体法兰（除图9-1（c）、（g）外）：σH≤1.5［σ］f t与2.5［σ］n t小值。［σ］f t 是法兰材料在设计温度下的许用应力，［σ］n t是壳体或接管材料在设计温度下的许用应力。
对按整体法兰计算的任意法兰及图9-1（g）所示的整体法兰：σH≤1.5［σ］f t与1.5［σ］n t小值。
对图9-1（c）所示的整体法兰：σH≤1.5［σ］f t
2.环向应力：σT≤［σ］f t
3.径向应力：σR≤［σ］f t
4.组合应力：σH+σT≤2［σ］f t及σH+σR≤2［σ］f t
5.剪应力：在预紧和操作两种状态下的剪应分别小于或等于翻边（或圆筒）材料在常温和设计温度下许用应力的0.8倍。
（一）、压力容器法兰
JB4701 ~4707-2000《压力容器法兰》包括：法兰、垫片及等长双头螺柱等8个标准。其中法兰分三种：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰及长颈法兰。
标准适用范围：公称压力0.25MPa至6.40 MPa ，工作温度-70℃至450℃的碳钢、低合金钢制压力容器法兰。
标准中甲、乙型法兰是以板材16MnR，工作温度为200℃时的最大允许工作压力为公称压力作基准；长颈法兰是以锻材16Mn，工作温度为200℃时的最大允许工作压力为公称压力作基准。在同一公称压力下，温度升高或降低，允许的工作压力可以相应地降低或提高；若温度不变而所选的材料不同，则允许的工作压力也不同。
(1)甲、乙型法兰的比较
甲型法兰，特别是当与其相连接圆筒较薄时，由于在圆筒与法兰环焊缝上存在
很高的轴向应力σH，为降低其应力，通常可采取两种处理方法：（1）增加法兰厚度。由于法兰厚度对σH的作用并不明显，因此往往需要增加较大的法兰厚度才能使σH的满足要求。计算表明，此法效果不明显。（2）增加圆筒和焊缝厚度（此结构类似乙型法兰设计结构）。可明显降低σH值。
乙型法兰较甲型法兰有较大强度优势，乙型法兰的使用范围比甲型法兰扩大了许多。
(2)乙型法兰与长颈对焊法兰比较
乙型法兰由于直接加大了圆筒及锥颈的尺寸，对降低σH起着积极的作用，σH的最大值往往发生于锥颈的小端端面上。为有效地降低此起比控制作用的小端σH，更为直接的办法是拉开小端与大端距离，即加长锥颈的长度，使σH在锥颈上有较大的衰减，使σH满足许用应力要求。
对于平焊法兰来说，其锥颈长度取决于焊缝高度。由于焊缝高度是有限的，这就限制了较大地降低小端σH的可能。而锻制法兰可具有较大的锥颈，从而有效地降低其小端σH。
长颈法兰较乙型法兰有较大强度优势，长颈法兰的使用压力等级及尺寸范围比乙型法兰大。
(3)锥颈及法兰环尺寸对法兰应力影响
锥颈及法兰环尺寸对法兰三项主要应力σH（轴向应力）、σR（径向应力）、σT（环向应力）的影响关系较为复杂。增加锥颈尺寸，可以明显降低σH，σT↘（影响较小），σR↗。增加法兰环厚度，可以明显降低σR，σH↘（影响较小），对σT影响更小，且作用效果并不肯定。由此可见：法兰设计中σH过大或过小时，应调整锥颈尺寸；法兰设计中σR过大或过小时，应调整法兰环厚度尺寸；法兰设计中σT过大或过小时，应调整锥颈尺寸。
以上根据法兰不同应力的情况，分别调整“颈”和“环”的做法。
法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各
个方向的强度都得到较充分的发挥。
(4)法兰设计时，须注意以下二点：
①外压法兰与内压法兰
其他设计条件相同时，外压法兰所需螺栓面积较小，法兰力矩值小，法兰厚度小。因此一般外压法兰可以按同等压力的内压法兰选用是安全的。
②宽面法兰与窄面法兰
宽面法兰压紧面积大，特别在操作状态下所需的螺栓载荷较大，所以所需螺栓面积较大，同等设计条件下，宽面法兰所需螺栓面积是窄面法兰的数倍；宽面法兰计算模型将法兰作为沿宽度视作一简支梁考虑，窄面法兰将法兰环作为沿圆周均布作用力矩的环板考虑，而宽面法兰受力较好，因此法兰较薄。
但是由于在压力较高的场合下，螺栓太多会发生布置困难或螺栓中心圆直径太大，法兰径向尺寸极不紧凑。另外宽面法兰密封效果不好。因此一般用于压力很低场合。
（5）法兰类型与垫片、螺柱、螺母材料匹配
垫片是整个法兰连接的基础。垫片材质和型式决定了所需配置螺柱及螺母的要求，同时也直接影响到法兰结构的型式及其所需强度尺寸。
甲型平焊法兰一般采用钢板制作，由于其最大厚度有限，所以只能适用于低压
情况，为此只宜配用软垫片，如石棉橡胶板，匹配螺柱螺母材料均为Q235-A。
对于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰标准中，对PN<1MPa的情况下，采用软垫片所需螺栓载荷较小，因此配置螺柱材料为35钢等；对PN≥1MPa的情况下，由于螺栓载荷逐步变成受操作压力控制。压紧垫片所需螺栓载荷相对为平衡内压轴向力所需的螺栓载荷为小（尤其在大规格直径螺栓规格时），因此采用不同垫片时，它们螺栓载荷相差不很大，标准中允许采用相同的螺柱配置并以要求较大螺栓载荷的垫片进行考虑，螺柱材料为40MnB或40Cr 等，可供匹配垫片包括石棉橡胶板、缠绕垫和包垫。
对于高应力和较大直径规格的法兰，由于所需螺栓载荷很大，因此采用了高强
度的螺柱材料：40MnVB 和35 Cr MoA，以保证法兰有较紧凑的结构尺寸，受力合理，允许匹配的材料包括上述三种。
(6)法兰腐蚀裕量
根据标准法兰长期使用经验，可以认为本标准能适应≤2 mm的腐蚀裕量。对于乙型法兰，当法兰材料对使用介质的腐蚀裕量超过2 mm小于3 mm 时，应加厚短节2 mm。长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于3 mm。
（7）对法兰材料的要求
乙型平焊法兰的强度是按整体法兰进行考虑的，短节材料不仅应具有良好的焊接性，而且直接影响到法兰强度，乙型法兰短节的材料及其制造、检验和验收等方面要求与对接的圆筒相同。
对法兰材料进行正火或完全退火的目的是细化晶粒，改善韧性。参照ASME VIII 和GB150，对15MnVR钢板和厚度大于50mm的20R、16MNR钢板制作的法兰及长颈对焊法兰（轧制和锻制）提出了正火状态下的使用要求。
法兰短节材料应与法兰材料相同。如不相同，其强度级别应不低于法兰材料，且应与法兰材料间有良好的焊接性，并在图样名细栏中注明。短节长度允许加长，加长后，法兰厚度δ与总高度H均在法兰标记中标明。法兰衬环材料由设计者决定。
(8)法兰焊缝检测要求
法兰的拼接焊缝须经百分之百射线或超声检测。
对长颈法兰，当工作压力大于或等于0.8倍本标准中规定的最大允许工作压力时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行100%射线或超声检测，检测方法按JB4730。射线检测II级
合格，超声波检测I级合格。当法兰所在容器图样对容器壳体的检测要求未能满足上述要求
本标准允许对法兰直边段作有限制的削薄，而后直接与圆筒对接，标准对“对接圆筒”的最小厚度作了规定．与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于JB/T4703中规定的对接筒体最小δ0，且筒节长度不小于（DN?δ0）0。5。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度δ0时，应按JB/T4703中的表三要求，调整法兰总高度H（其他尺寸不变），并连同法兰厚度在标记中标明．
(10) 《非金属软垫片》（JB/T4704-2000）、《缠绕垫片》（JB/T4705-2000）、《金属包垫片》（JB/T4706-2000）
(A1)垫片的尺寸公差
垫片的尺寸公差大小不仅对垫片的安装有影响, 对密封性能也有一定影响．本标准尺寸公差与JB/T4704-92规定中相同．
(A2)本标准中缠绕垫的三种形式：
对于突密封面，垫片应带外加强环或带内、外加强环；
对于凹凸密封面，垫片应带内加强环；
对榫槽密封面，选用基本型的垫片。
(11)《压力容器用等长双头螺柱》
(B1)为了满足不同使用工况及使用场合的要求，给使用者更大地灵活性，并遵照GBl50《钢制压力容器》中的规定，结合实际情况，共列入了七种材料．Q235-A按GB/T700的规定；35按GB/T699的规定，应在正火状态下使用；40MnB、40MnVB、40Cr、35CrMoA、25Cr2MoVA 按GB/T3077的规定，并需经调质处理。
(B2) 按照无螺纹部分直径d2的大小的不同，将螺柱分为A型、B型两种。A型螺柱主要是为了满足优先选用滚制螺柱的要求；B型螺柱选用于温度较高的场合，如各种型式热交换器的大法兰螺柱。
(B3) 螺柱材料用于使用温度低于-20℃的螺柱及螺母材料35CRMOA，应进行使用温度下的低温冲击实验。使用温度低于或等于0℃至大于-20℃的螺柱及螺母材料40MnB、40MnVB 应进行使用温度下的冲击实验。冲击实验按GB/T229的规定，冲击功AKV≧27J。
（二）、管法兰
<<容规>>第54条规定：钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照HG20592~HG20635的规定。
国际管法兰标准主要有两个体系，即以德国DIN(包括原苏联)为代表的欧洲管法兰体系和以美国ANSI管法兰为代表的美洲管法兰体系。除此之外，还有日本JIS管法兰，但在石油化工装置中一般仅用于公用工程，而且在国际上影响较小。
化工行业标准HG20592-20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》。
1、H G20592-20614（欧洲体系）
HG管法兰(欧洲体系)的公称压力等级按DIN标准，公称压力范围：0.25 ，0.6，
1.0，1.6，
2.5，4.0，6.3，10.0，16.0，25.0MPa 等10个压力等级。
公称直径范围：10~2000mm。
法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体、承插焊、螺纹、对焊环松
套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种。密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。
(1)板式平焊法兰：
由于取材方便，是化工部门过去广泛使用的管法兰型式。由于板式平焊法兰的刚性较差，在螺栓力作用下，法兰变形引起密封面的转角而导致接头泄漏。原HGJ45板式平焊法兰时，
将其压力等级限制在PN≤1.0MPa，并规定不得用于有毒、易燃易爆和较高真空度要求的化工工艺配管系统。但在实际使用中碰到了一些问题，许多设计、制造、使用部门建议放宽板式平焊法兰的应用范围。在HG20592中参照ISO 7005—1，根据国内的使用情况对板式平焊法兰的压力等级范围进行了调整，从PN≤1.0MPa 提高至PN ≤2.5MPa ，且建议不使用在易燃易爆和高度、极度危害的场合。其密封面型式仅有突面和全平面两种。
（2）带颈平焊法兰和承插焊法兰
参照ISO7005-1的规定，结合几年来的实际使用经验．对带颈平
焊法兰的公称压力范围进行了调整．由PN≤10.0 MPa 调整为PN≤4.0 M Pa。承插焊法兰的公称压力仍为PN≤10.0 MPa。
承插焊法兰虽然仅采用单面填角焊．但由于仅用于DN50以下的小口径管
道上，经核算其焊缝的承载能力还是足够的。
由于带颈平焊法兰或承插焊法兰的结构，尤其是焊接结构的特征，国外对其使
用亦有限制，现摘录供选用时参考；
A在剧烈循环条件下操作的法兰应使用带颈对焊法兰(ANSIB31.3 308.2.4)。
B带颈平焊法兰或承插焊法兰不应使用于有频繁的大幅度温度循环的配管系统(ANSI B31.3 308.2.1)。
C承插焊法兰不应使用于具有缝隙腐蚀或强腐蚀性介质(ANSI B31.3 308.2.1)。
上述“剧烈循环”指的是管道的位移应力即σE≥0.8倍的位移许用应力[σ］A，
或者当量循环数N≥7000的场合。上述定义可详见美国ANSI B31.3或HGJ 8—87《化工管道设计规范》。
由于金属环垫的压紧应力高,而承插焊法兰的承载能力又差于带颈对焊法兰，为
此承插焊法兰未设置环连接面。带颈平焊法兰的密封面型式有全平面、突面、凹凸面和榫槽面四种，承插焊法兰的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面三种。
（3）整体法兰
整体法兰广泛地应用于阀门、泵的设计。整体法兰的适用压力范围和公称直径
参照ISO7005-1和DIN法兰标准定为PN 0．6~25MPa和DN10~2000。整体法兰的密封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
(4)带颈对焊法兰
带颈对焊法兰是承载能力最好的法兰型式。也是化工工程设计中广泛使用
的法兰型式。对焊法兰的压力范围从1.0MPa~25 MPa ;法兰公称直径范围参照ISO7005-1进行调整．PNl.0、1.6MPa由DN600扩大至DN2000，PN 2.5MPa由DN600扩大至DN1000。
带颈对焊法兰密封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
(5)螺纹法兰
螺纹法兰是工程建设中广泛使用的—种法兰结构型式，具有现场安装方便，不
需焊接的优点。螺纹法兰仅适用于英制管系列。螺纹法兰采用的螺纹型式有GB 7306规定的55°圆锥内螺纹Rc、55°圆柱内螺纹Rp及按GB／T 12716规定的60°圆锥管螺纹NPT 等三种。螺纹法兰的公称压力范围和公称直径范围为PN0.6~4.0 MPa，DN10~150 mm。
螺纹法兰密封面型式有全平面、突面等二种。
考虑到螺纹法兰的结构特性，因此不宜用于易燃、易爆和高度以及极度危害的
场合。
(6)对焊环松套法兰和平焊环松套法兰
对焊环松套法兰和平焊环松套法兰主要用于具有腐蚀性介质的管道系统。法兰
和对焊环、平焊环可以采用不同的材料，所以能节省不诱钢的用量、降低法兰成本，提高使用性能。
标准规定对焊环松套法兰的法兰型式均采用板式法兰，其公称压力适用范围为
PN0.6~4.0 MPa ，公称通径为DN10~600 mm。对焊环松套法兰的密封面型式仅有突面一种。
平焊环松套法兰的制作较为简单，尤其适合设备制造厂单件生产，避免单件、
小批采购困难的优点。平焊环松套法兰的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面等多种密封面型式。
(7)法兰盖
法兰盖主要用于管道端部作封头用。为了与法兰匹配，基本上做到一种法兰就
配一个法兰盖，由此确定法兰盖的压力等级和密封面型式、公称通径。但PN1.0、~1.6 MPa 公称通径为DN10~1200 ，PN2.5为DN10~600 mm，比法兰的通径范围略小。
法兰盖的密封面型式：全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
(8)不锈钢衬里法兰盖
不锈钢衬里法兰盖系根据德国DIN，并参考日、美等国公司标准而制定的。
衬里法兰盖的密封面型式：突面、凸面、榫面等三种。
(9)法兰的压力-温度表
法兰的压力一温度表，是指法兰在不同工作温度下所能承受的最大无冲击工作
压力，是法兰选用的重要参数，尤其是对高温下使用的法兰。
(10) 管法兰配套垫片标准
管法兰连接的主要失效形式是泄漏。泄漏与密封结构型式、被连接件的刚性、
密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片作为法兰连接的主要元件，对密封起着重要作用。
近年来国外工业发达国家出于石棉危害人体健康，相继对石棉制品加以禁止或
限制使用。随着引进装置的增多，出于与国际接轨的要求，我国对石棉制品使用的限制也越来越多。为此在本标准中，保留了石棉橡胶板和耐油石棉橡胶板以外，引入了橡胶垫片、合成纤维橡胶垫片和改性或填充聚四氟乙烯板垫片等无石棉垫片品种。
聚四氟乙烯(PTFE)是含氟塑料中的最重要的—种产品。聚四氟乙烯具有许多优
越的性能，如极好的化学稳定性、良好的热性能(-200—+260℃)、电绝缘性、表面不粘性、自润滑性和耐大气老化性等，目前常用的聚四氟乙烯垫片的牌号为G-3510。
2、HG 20615~20635-97（美洲体系）
HG20615~20635-97钢制管法兰美州体系部分是以美国ANSI B16.5、ANSI B16．47(大直径法兰B系列)为法兰部分的编制依据．垫片部分以ANSI B16.20和ISO 7483-91为编制依据，紧固件以ISO7005-1及SH 3404为M制紧固件的编制依据。ISO7483-91即为ISO 7005-1中的PN2.0-42.0MPa法兰配套的垫片标准。
HG美州体系法兰采用了ANSI B16．5全部法兰型式，包括平焊（SO）、对焊（WN）、螺纹(Th)、承插(SW)、松套(LF但不包括对焊环)、法兰盖（BL）、整体（IF，法兰管件）。但在比力等级及公称直径范围作了调整。
（1）密封面型式:
a．选用了突面、环连接面、全平面、大凹凸面及大榫槽面。
b删除了小凹凸面及小榫槽面(工程设计的管法兰从不采用)。
c对焊环(松套法兰)仅保留突面，删除了环连接面(内于国内尚不能制造该种环
连接面对焊环，且工程中使用极少，尚未发现采用场合)。
d．环连接面仅用于WN、BL、IF、SW等整体性较好的法兰型式，而未引入Th、SO、LF等法兰型式。
e.全平面仅用于2.0MPa蒸汽的SO、Th、WN、IF相BL法兰。
对于DN≤600 mm的法兰等效采用了ANSI B16.5，对DN≥650 mm的法兰等效采用ANSI B16.47中的B系列（API1605）。
（2）公称压力范围“
2.0 MPa(Class 150)，5.0 MPa(Class 300)，11.0 MPa(Class 600) ，15.0 MPa(Class 900)，
26.0 MPa(Class 1500) 和42.0MPa (Class 2500)。
（3）公称直径范围：15 -1500 mm 。
四、支座
设备支座用来支承设备重量和固定设备的位置。支座一般分为卧式设备支座、立式设备支座和球形容器支座。
耳式支座JB/T4712.3-2007（2008.2.1实施）
支承式支座JB/T4712.4-2007
立式支座腿式支座JB/T4712.2-2007
裙式支座
支座
鞍式支座JB/T4712.1-2007
卧式支座圈式支座
支腿支座
球形容器支座分为柱式、裙式、半埋式、高架式支座四种。
（一）、卧式设备支座
1、卧式设备支座设计要领
支座的数目水平置于支座上的圆筒形容器，共受力状态和梁相似。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，结容器的运行安全带来不利的影响。
关于支座的承重支座设计时必须考虑它可能承受的最大荷重。因此，对用于盛装气体或密度比水小的液体的卧式容器支座，由于进行水压试验的需要，应按支承装满水的容器来设计。
关于支座型式的选择在一般情况飞建议采用鞍式支座支承卧式容器。对于大直径薄壁容器、真空下操作的容器或需要两个以上支承的容器，一般选用圈座。支腿只适用于轴向弯曲应力比由工作压力所引起的轴向应力小的小型容器，而且其支座处由于反作用力所引起的局部应力，应在容许的范围以内。
图4-1
2、鞍式支座（JB/T4712.1-2007）
JB/T4712.1-2007主要修订内容
增加了DN1000mm~1400mm的150o包角鞍座系列。
适当加宽筋板尺寸b3,相应增加垫板宽度尺寸b4，以满足垫板起加强作用时的尺寸要求。用于接地的螺栓孔位置靠近筋板边缘，以方便操作。
●鞍式支座标准适用范围：
适用于双支点支承的钢制卧式容器的鞍式支座。对多支点支承的卧式容器鞍式支座
其结构型式和结构尺寸亦可参照本标准使用。
●鞍座设计条件：
设计温度：200℃；
地震设防烈度：8度（II类场地）；
●鞍式支座型式特征:
按鞍座实际承载的大小分为轻型(A) 、重型(B)两种.
a. 轻型鞍座120o包角, 带垫板, DN1000~4000;
b. 重型鞍座按包角、制作方式及附带垫板情况分五种型号:
BI--包角120o、焊接制作、带垫板,DN159~4000;
BII--包角150o、焊接制作、带垫板, DN1000~4000;
BIII--包角120o、焊接制作、不带垫板, DN159~900;
BI V--包角120o、弯制、带垫板, DN159~900;
B V--包角120o、弯制、不带垫板, DN159~900;
鞍座分固定式(F)和滑动式(S)两种安装形式。
图4-2
●鞍式支座型式选择：
a.重型鞍座可满足卧式换热器、介质比重较大或L/D较大卧式容器的使用要求；轻
型鞍座则满足介质比重较小（气体）卧式容器的使用要求。但容器直径小于1米鞍座未设轻型结构，原因容器直径太小其重量差别不大。
b.当容器直径小于1米时，分带垫板和不带垫板两种。当容器直径小时，有些容器
的壁厚裕量较大，可不带垫板；但有些容器壁厚裕量较小或筒体材质与鞍座材质差别较大或容器需热处理等，此时须加垫板；当容器直径大时，一般壁厚裕量较小，需加设垫板，以改善支座处受力状况。
c.容器因温度变化，固定侧应采用固定鞍座；滑动侧采用滑动鞍座。固定鞍座一般
设在接管较多的一侧。采用三个鞍座时，中间鞍座宜选固定鞍座，两侧鞍座可选滑动鞍座。
d.若容器壳体有热处理要求时，鞍座垫板应在热处理前焊接在器壁上。
●鞍式支座结构尺寸：
1）鞍座包角θ
增加鞍座包角可以降低鞍座边角处产生的较高应力值。增加θ=150o系列，对于大直径薄壁容器，若使用120o包角鞍座，会在鞍座边角处产生的较高应力值，故增加θ=150o系列。可按容器圆筒强度的需要确定选用120o包角或150o包角的鞍座。
2）鞍座筋板上设置了两个螺栓孔接地之用。
3）垫板结构。为改善容器的受力情况，将垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放；为使垫板按实际需要设置或与容器等厚，标准中垫板厚度允许改变。
●鞍式材料：
鞍式材料为Q235A.也可用其他材料。垫板材料一般应与容器筒体材料相同。当鞍式设计温度≤-20℃时，应根据实际设计条件，如有必要设计者可以对腹板等材料提出附加低温检验要求，或选用其他合适的材料。
●垫板选用：
DN≤900mm容器，重型鞍座分为带垫板和不带垫板两种，符合下列情况之一,必须设置垫板:
a.容器圆筒有效厚度小于或等于3mm时；
b.容器圆筒鞍座处的周向应力(σ5-σ9 )大于规定值时；
c.容器圆筒壳体有热处理要求;
d.容器圆筒与鞍座间温差大于200℃时;
e.当容器圆筒材料与鞍座材料不具有相同或相近化学成分和性能指标时；
●安装位置：
鞍座应尽可能靠近封头，即A应小于或等于Da/4且不宜大于0.2L。当需要时，A 最大不得大于0.25L。
●基础垫板：
当容器基础是钢筋混凝土时，滑动鞍座底板下面必须安装基础垫板。基础垫板必须保持平整光滑，垫板尺寸参照附录C确定。基础垫板由设计者在设计图样上规定其供货关系。
●滑动鞍座螺栓孔长度L：
当容器操作壁温与安装环境温度有较大差异时，滑动鞍座螺栓孔长度L根据容器圆筒金属温度和鞍座间距按附录A核算螺栓孔长度L。鞍座螺栓孔应根据其不同膨胀形式按图11要求进行安装。
图4-3
图4-4
●鞍座设计计算：
1）鞍座受力分析：
a.垂直静载荷：垂直静载荷由容器自重和其内部介质重量引起，产生压应力；
b.静载荷在弧形承压面上所产生的水平推力，产生水平拉应力；
c.由于容器膨胀或收缩，底板上产生的摩擦力，在鞍座底部横断面上产生弯曲应力；
d.风载荷：由于鞍座一般较低，实际计算表明在鞍座上产生的弯曲应力是很低的，
可忽略不计。
e.地震载荷：在鞍座底部横断面上产生弯曲应力；
2）在计算鞍座的允许载荷时，不但要考虑荷载所产生的水平拉应力，还要考虑垂直静荷载产生的压应力以及摩擦力、地震力等作用弯矩产生的弯曲应力。
在JB/T4712.1-2005中，除了按水平拉应力确定鞍座腹板厚度外，还按垂直静荷载以及摩擦力作用弯矩组合载荷计算鞍座的允许载荷。鞍座允许载荷[Q]计算中未考虑地震工况，因为标准中考虑地震设防烈度8度，地震系数K=0.135，小于摩擦力工况中钢对钢摩擦系数f=0.3。故摩擦力工况是最危险的组合工况。
3）当鞍座高度增加时，鞍座允许载荷[Q]随之降低，其值可按附录B确定。
图4-5
（二）、立式设备支座
1、腿式支座（JB/T4712.2-2007）
JB/T4712.2-2007主要修订内容：
1）.增加了H型钢腿式支座系列，支腿最大支承高度由原1200 mm扩大到2000 mm，容器总高由原5000 mm扩大到8000 mm；
2）.各腿式支座系列参数表中的“容器最大总高Hmax”改为“壳体最大切线距Lmax”;
3）.增加了支腿计算方法和例题（附录A）。
●腿式支座标准适用范围：
适用于安装在刚性基础，且符合下列条件的容器：
a.公称直径DN400~1600mm；
b.圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5;
c.容器总高度H1：角钢与钢管支柱≤5000 mm；H型钢支柱5000 mm；
不适用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接的容器，而应选用裙座等支承型式。
●腿式支座设计条件：
a.设计温度：t＝200℃；
b.设计基本风压值：q0=800Pa，地面粗造度为A类；
c.设计地震设防烈度：8度（II类场地土），设计基本地震加速度0.2g。
当容器支腿设计条件与上不符时，可参考附录A的计算方法，通过校核参考使用本标准。
A、AN型支座具有易与容器圆筒相吻合、焊接安装较为容易的优点；
B、BN型支座具有在所有方向上都具有相同截面系数，具有较高抗压失稳能力的优点。标准考虑了支腿与圆筒连接处局部应力问题,故分为带垫板和不带垫板。
●腿式支座布置：
支腿数量一般应采用三个或四个均布。
图4-5 腿式支座布置
图4-6 腿式支座●垫板选用：
符合下列情况之一,应设置垫板。
a.用合金制的容器壳体;
b.容器壳体有热处理要求;
c.与支腿连接处的圆筒有效厚度小于JB/T4712.2-2007表5给出的最小厚度;
垫板厚度一般与容器壳体相等，也可根据需要确定。.
●腿式支座设计计算：
支座连接处局部应力计算复杂,为了方便选用小于JB/T4712.2-2007表5给出的最小厚度,标准中采用比吉拉德法,计算了圆筒的局部应力,得出不同直径,不同材料,不需要设置垫板的圆筒有效厚度的最小值.凡圆筒的有效厚度小于JB/T4712.2-2007表5给出的最小厚度,即需要设置垫板。
3、耳式支座（JB/T4712.3-2007）
耳式支座又称悬挂式支座，一般由两块筋板及一块底版焊接而成。耳座的优点是简单，轻便；缺点是对器壁易产生较大的局部应力。
●JB/T4712.3-2007主要修订内容：
1）增加了加长壁耳式支座系列（C型），并带盖板；对C-3型以上支座采用双螺栓与基础连接；
2）增加了16MnR、0Cr19Ni9、和Cr-Mo钢支座系列，并给出了其允许载荷；
3）给出了设备筒体的许用应力在110MPa、130MPa、150MPa、170MPa时，支座处壳体的允许弯矩；
4）对A、B支座，在两筋板间距b2≥230mm时，增加了盖板结构。
●耳式支座适用范围：
适用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器。
●耳式支座型式：
B、C型用于带保温的立式设备。
压力容器标记管理制度 1.主题内容与适用范围 本制度对制造压力容器的材料和压力容器的主要受压元件的标记管理作 出规定。 本制度适用于压力容器标记管理，对未列入本制度而工艺文件要求标记的其它零部件，可参照本制度执行。 2.需要标记的零部件种类 指压力容器受压元件中的筒体、封头（端盖），换热器管板和换热管、膨胀节、设备法兰、直径大于250mm的接管。 3.标记规定 压力容器用材料经检验合格后方可进行标记。 .压力容器材料及零部件标记位置、内容、方法、标记者、确认者责任等具体规定。 3.2.1板材 3.2.1.1板材标记在板材长度方向的底靠左首位置，表面刷白漆或者黄漆，规格为300×250mm，漆面用红色或者黑色字体标写材料标记内容。 3.2.1.2标记内容有材料牌号、材料规格、材检号、检查员标记。 3.2.1.3不锈钢板材表面不刷油漆，用不含氯离子的记号笔在条规定位置直接标记条规定内容。 3.2.2管材与棒材 3.2.2.1管材、棒材标记在板材长度方向的端部位置，表面刷白漆或者黄漆，长度以能够写下条内容为准，漆面用红色或者黑色字体标写材料
标记。 3.2.2.2标记内容有材料牌号、材料规格、材检号、检查员标记。 3.2.2.3不锈钢管材、棒材表面不刷油漆，用不含氯离子的记号笔在条规定位置直接标记条规定内容。 3.2.3焊材 3.2.3.1焊材的标记直接在材料标识卡片上填写材料牌号、规格、材检号。3.2.3.2焊材的标记要经过焊接责任人的检查与确认。 3.2.4法兰 3.2. 4.1法兰标记在法兰外圆上，采用打钢印的方法进行标记。 3.2. 4.2标记内容有材料牌号、法兰规格、材检号。 3.2.5其他锻件 3.2.5.1锻件直接在材料表面用油漆书写标记内容。 3.2.5.2标记内容有材料牌号、材料规格、材检号。 3.2.6外购封头 3.2.6.1封头标记在外圆沿圆周方向，表面刷白漆或者黄漆，规格为300×250mm，漆面用红色或者黑色字体标写材料标记内容。 3.2.6.2标记内容有材料牌号、材料规格、材检号、检查员标记。 3.2.6.3不锈钢板材表面不刷油漆，用不含氯离子的记号笔在条规定位置直接标记条规定内容。 3.2.7标记位置、内容、方法见本章节附表所示。
中华人民共和国压力容器制造资质级别说明 日期:2005-12-3 23:26:01 来源:来自网络查看:[ ] 作者：不详热度：1991 AR1：指第一、二、三类低、中压容器，高压容器 AR2：指第一、二、三类低、中压容器 AR3：指球形压力容器现场组焊 AR4：指超高压容器 AR5：指医用氧舱 CR1：指液化气体铁路罐车 CR2：指液化气体汽车罐车 DR1：指无缝气瓶 DR2：指焊接气瓶 DR3：指溶解乙炔气瓶 DR4：指特种气瓶 DR5：指液化石油气瓶 BR1：指第一、二类低、中压容器 BR2：指第一类压力容器 注：QP：指球片压制 压力容器制造许可级别划分级别 A 超高压容器、高压容器（A1）； 第三类低、中压容器（A2）； 球形储罐现场组焊或球壳板制造（A3）；
非金属压力容器（A4）； 医用氧舱（A5） A1 应注明单层、锻焊、多层包扎、绕带、热套、绕板、无缝、锻造、管制等结构形式B 无缝气瓶（B1）； 焊接气瓶（B2）； 特种气瓶（B3） B2 注明含（限）溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶。 B3 注明机动车用、缠绕、非重复充装、真空绝热低温气瓶等 C 铁路罐车（C1）； 汽车罐车或长管拖车（C2）； 罐式集装箱（C3） D 第一类压力容器（D1）； 第二类低、中压容器（D2） 注：1. 一、二、三类压力容器的划分按照《压力容器安全技术监察规程》确定； 2. 超高压容器：设计压力大于及等于100MPa 的压力容器；高压容器：设计压力 大于及等于10MPa 且小于100MPa 的压力容器；中压容器：设计压力大于及等 于且小于10MPa 的压力容器；低压容器：设计压力大于及等于且小于的压 力容器。
目录 1、总则 2、设计文件的分类及组成 2.1设计文件的分类 2.2各种设计文件的说明 2.3设计文件的组成 3、图样） 3.1 制图 3.2 图纸幅面 3.3 图样在图纸上的安排原则 3.4 图样上的文字、符号及代号 3.5 不需单独绘制图样的原则 3.6 需单独绘制部件图的原则 3.7 图样的比例 3.8 图样上尺寸标注的补充规定 3.9 零件、部件的件号 3.10 技术特性表 3.11 管口表 3.12 明细栏 3.13 标题栏 3.14 大、小主标题栏 3.15 简单标题栏 3.16 附注 3.17 设备净重 3.18 技术要求和技术条件 3.19底图的描、校签字栏及选用表 3.20 图样的简化画法 4、技术文件 4.1 幅面 4.2 文字、符合及代号 4.3 章、条、款、项的划分、编号和排列格式 4.4 “注”及脚注 4.5 图及表的编排方法 4.6 文件号的编排方法 4.7 编写方法及内容 5 设计文件的修改 5.1 修改原则 5.2 修改方法
1 总则 1.0.1本规定适用于压力容器产品（以下称设备）设计文件的编制。 1.0.2设计文件应按每个设备、通用部件和标准部件单独成套。 1.0.3使用本规定时，必须同时遵守现行国家标准的有关规定及各级标准的管理办法。 1.0.4 与国外发生联系的设备设计文件的编制办法，除参照本规定执行外，可另行规定。 2 设计文件的分类及组成 2.1 设计文件的分类 初步设计文件 按设计阶段分工程图 施工图设计文件通用图 标准图 总图 装配图 设部件图 计零件图 文图样表格图 件特殊工具图 的管口方位图 分预焊件图 类按文件内容分 图纸目录 技术文件技术条件 计算书 说明书 原图及原稿 按使用目的和性质分底图 复印图（蓝图）
紧固件选配规定要点： 管法兰： 法兰，PL,非易燃易爆、非中度有毒，可钢板; SO，非易燃易爆、非高度有毒， WN，高温高压，易燃易爆，高度有毒。注意设计温度配套。 螺栓紧固件：（注意使用温度，只有全螺纹螺柱或不锈钢螺栓可 用于低温） 六角螺栓/螺母，PN16以下，非有毒、易燃、循环，配非金属 平垫片，GB/T5782-2000/ GB/T 6170-2000, 材料标注8.8/8 级 双头螺柱/螺母，PN40以下，非有毒、易燃、循环，垫片不限，GB/T901-1988/ GB/T 6170-2000(PN16以上GB/T 6175-2000)，材料标注8.8/8级（PN16以上标材料牌号30CrMo） 全螺纹螺柱/螺母，PN160以下，无限制，HG/T20613-2009/GB/T6175-2000, 材料标注35CrMo /30CrMo 低温冲击试验，螺栓、螺柱选用35CrMoA,且按GB150-1998第4.5.5，进行低温（设计温度）冲击试验，冲击功不小于27J 垫片，PN16-25以下，可用非金属平垫片，缠绕垫最通用（PN16 以下使用时，要选用WN等刚性较大的法兰）。WN型法兰不配用 非金属平垫片。注意温度使用范围。 容器法兰，按JB/T4710-2000表2配套选取 法兰：结构型式选用可参照管法兰，长颈对焊必须用锻件,低温
冲击试验 螺栓坚固件：螺柱按JB/T4707-2000,螺母，容器法兰未具体规定，本人认为，比较参考管法兰，专用材料采用2型螺母，故同样按GB/T6175-2000-材料标注具体材料 低温工况，，螺柱/螺母都规定选用35CrMoA,冲击试验且按GB150-1998第4.5.5，进行低温（设计温度）冲击试验，冲击功不小于27J 垫片：甲型选平垫片，其它可选多种。
锅炉压力容器 课 程 设 计 设计题目压力容器设计 能源与安全工程学院安全工程专业（二）班 设计者 学号 指导老师田兆君 课程设计时间 2011 年5月29日起至2011年 6月 12日
一、 课程设计题目： 压力容器设计 二、 课程设计工作自 2011 年5月29日起2011年 6月 12 日止 三、 课程设计的内容及要求： 一）基本工艺参数 主要设计参数 二）学生完成的工作 1． 总装备图一张（1号图纸） 要求：图面布局合理，表达清晰，字迹工整，有标题栏、技术要求、技术特性表、管口表 2． 由指导老师指定零件图一张（要求同上） 3． 设计说明书一份 （1）根据工艺参数选定容器及夹套尺寸（包括直径、厚度、夹套与容器间距及连接尺
2．筒体形状 i i D H =1.2， 3．设计压力 P 设计=1.25P 操作 五、参考资料 1、《压力容器与化工设备实用手册》 2、《化工机械基础课程设计指导书》 3、《钢制石油化工压力容器设计规定》 4、《压力容器标准规范汇编》 指导教师： 田兆君 负责教师： 田兆君 学生签名： 程锋 附注：任务书应该附在已完成的课程设计说明书首页
锅炉压力容器课程设计 1 前言 锅炉、压力容器广发应用于电力、机械、化工、轻工、交通等运输部门及日常生活中， 与我们的日常生活息息相关。且随着社会经济的发展，对锅炉、压力容器的需求数量也日益增加。通过对锅炉压力容器的分析，运用锅炉压力容器应力分析、强度设计、制造质量控制及安全装置相关的知识，了解其工作原理与各个部分的相关作用及其工作原理，并分析锅炉中可能出现的相关问题和缺陷并作出预防，从而加强对锅炉的认识。 2 相关计算 一、筒体及封头的几何尺寸确定: （1）筒体及封头的形式：选择圆柱筒体及标准椭球形封头。 （2）确定筒体及封头直径： 由P 设计 =1.25P 操作 知 P 设计=1.25*0.4=0.5MPa 筒体直径确定: i i D H =1.2 D i =2r 得出 D=1.168m 封头直径确定：由上可知 D=1.168m （3）选定封头的尺寸： 封头内直径为1168mm 选取D N =1200mm 通过查询《压力容器与化工设备实用手册》第258页 选取直边高度为40mm （41m D V V H i i 089.131 .1271 .05.14 /2 封头 =-= -= π 取公称直径尺度为1H =1000mm （5）选取夹套直径：D=1400mm 。
压力容器法规、标准介绍 一、压力容器法.规、标准体系 我国的特种设备法规体系主要分以下五个层次 法律—行政法规—部门规章—安全技术规范—引用标准”。 第一层次：法律 根据宪法和立法法的规定，由全国人民代表大会及其常委会制定法律。 如《安全生产法》、《劳动法》、《产品质量法》、《计量法》、《标准化法》、《行政许可法》等； 2012年8月，十一届全国人大常委会第二十八次会议初次审议了《中华人民共和国特种设备安全法（草案）》。 第二层次：行政法规 由国家最高行政机关—由国务院制定的行政法规 《特种设备安全监察条例》（第373号国务院令）,2003年3月公布，自2003年6月1日起施行。 2009年1月14日《国务院关于修改(特种设备安监察条例)的决定》（第549号国务院令）公布。 第三层次：行政规章 由国务院各部门制定的部门规章，如： 《锅炉压力容器制造监督管理办法》(总局令第22号)自2003年1月1日起施行； 《特种设备作业人员监督管理办法》（总局令第140号）自2011年7月1日起施行； 第四层次：安全技术规范(规范性文件) 是政府对特种设备的安全性能和相应的设计、制造、安装、改造、维修、使用和检验检测等所作出的一系列规定，是必须强制执行的文件，安全技术规范是特种设备法规标准体系的主体，是在世界经济一体化中各国贸易性保护措施在安全方面的体现形式，其作用是把法律、法规和行政规章的原则规定具体化。 TSG Z0004-2007特种设备制造、安装、改造、维修质量保证体系基本要求 TSG Z0004-2007特种设备制造、安装、改造、维修许可鉴定评审细则 TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则 TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0002-2005 超高压容器安全技术监察规程 TSG R7001-2004 压力容器定期检验规则 TSG R6001-2008压力容器安全管理人员和操作人员考核大纲 TSG R3001-2006压力容器安装改造维修许可规则
武汉工程大学 课程设计 题目：液氨储罐设计 院系：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期：2010年12月25日
设计任务书 设计题目：液氨储罐设计 设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。 包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。 已知工艺参数如下： 最高使用温度：T=50℃； 公称直径：DN=3000㎜； 筒体长度（不含封头）：Lo=5900㎜。 任务下达时间：2010年11月19日 完成截止时间：2010年12月30日
目录 设计任务书 1 前言 (1) 2 设计选材及结构 (2) 2.1 工艺参数的设定 (2) 2.1.1设计压力 (2) 2.1.2筒体的选材及结构 (2) 2.1.3封头的结构及选材 (2) 3 设计计算 (4) 3.1 筒体壁厚计算 (4) 3.2封头壁厚计算 (4) 3.3压力试验 (5) 4 附件的选择 (6) 4.1人孔的选择 (6) 4.2人孔补强的计算 (7) 4.3进出料接管的选择 (9) 4.4液面计的设计 (10) 4.5安全阀的选择 (10) 4.6排污管的选择 (10) 4.7 鞍座的选择 (11) 4.7.1鞍座结构和材料的选取 (11) 4.7.2容器载荷计算 (12) 4.7.3鞍座选取标准 (12) 4.7.4鞍座强度校核 (13) 5 容器焊缝标准 (14) 5.1压力容器焊接结构设计要求 (14) 5.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (14) 5.3管法兰与接管的焊接接头 (14) 5.4接管与壳体的焊接接头 (14)
《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。
学习总结——对压力容器设备法兰标准的一些总结(2008-11-14 07:54:43) 1.甲型平焊法兰直接与容器的筒体或封头焊接，法兰在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯矩。法兰自身刚度小，所以其适用范围也较小。 2.乙型平焊法兰比甲型平焊法兰增加了一个厚度一般大于筒体壁厚的短节，这样既可增加整个法兰的刚度又可使容器器壁避免承受附加弯矩。 3.长颈对焊法兰是用根部增厚的颈取代了乙型法兰的短节，从而更有效地增大了法兰的整体刚度。由于去掉了乙型法兰与短节的焊缝，所以也消除了可能发生的焊接变形及可能存在的焊接残余应力。 标准设备法兰是在规定设计温度为200℃，材料为16MnR或16Mn锻件，根据不同形式的法兰，规定了垫片的型式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同直径和不同压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。由于标准法兰是以16MnR或16Mn锻件来制定的，所以，如果法兰材料强度低于16MnR 或使用温度高于200℃，则其最大允许工作压力低于公称压力；反之，若法兰材料强度高于16MnR或使用温度低于200℃，则其最大允许工作压力便高于公称压力。法兰的最大允许工作压力与公称压力孰高孰低，完全取决于法兰材料和使用温度。 在法兰连接中，法兰与壳体是焊在一起的，安装时，法兰与螺柱的温度相同，而操作时，法兰随壳体温度有所升高，一般法兰的温升值往往大于螺柱的温升值，于是法兰沿其厚度方向的热变形（即法兰增厚值）将大于螺柱的热伸长量。由于法兰盘在沿其厚度方向的刚度远大于螺柱，所以在容器操作时，可以认为螺柱根本限制不了法兰的增厚，反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之外，还要产生一定量的弹性变形。螺柱上所受到的附加轴向拉力的大小除与材料的弹性模量（E）、泊松比（ν）值有关外，还取决于螺柱与法兰工作时的温差以及螺柱杆的粗细。螺柱的最危险截面在车螺纹处，采用A型螺柱其危险截面上的附加热应力要比B型螺柱的附加热应力大，所以在使用温度较高时，优先选用B型螺柱。 1.设计整体法兰时，如果强度不能满足要求，可试着做以下调整：首先检验垫片尺寸和螺栓、螺栓孔中心圆直径是否尽可能的小，以最大限度的降低作用于法兰的弯矩；在此条件满足的前提下，若是轴向应力不能满足要求，则可增加锥颈厚度和锥颈高度；若是径向应力或环向应力不能满足要求，则可增加法兰盘厚度。 2.鞍座处筒体的周向压应力随鞍座包角θ和鞍座宽度以及筒体壁厚等的增加而减小。当周向压应力不满足校核条件时，一般不考虑增加筒体壁厚，而首先考虑在鞍座和筒体之间增设鞍座垫板以对筒体进行局部加强，这可有效降低周向压应力。若加垫板不能满足要求，可适当增大鞍座包角θ或鞍座宽度，或二者同时增加；若上述措施仍不能满足要求时，可考虑在鞍座面上增设加强圈。对需要进行整体热处理的卧式容器，最好增设鞍座垫板，且应在热处理前焊好，以防热处理时鞍座处被压瘪。
焊接结构课程设计任务书
目录 第一章．设计选材及结构 (3) 1.设计压力 (3) 2.筒体的选材及结构 (3) 3.封头的结构及选材 (3) 第二章．设计计算 (4) 1. 筒体壁厚及长度计算 (4) 2．封头壁厚计算 (5) 3.压力试验 (5) 第三章．人孔补强设计方法判别 (6) 第四章．接管、法兰、垫片和螺栓的选择 (7) 第五章．鞍座选型和结构设计 (10) 第六章．容器焊缝标准 (12) 第七章．筒体和封头的校核 (12) 1. 筒体轴向应力校核 (15) （1）由弯矩引起的轴向应力 (14) （2）设计压力引起的轴向应力 (14) （3）轴向应力组合与校核 (14) 2.筒体和封头切向应力校核 (15) 第八章．焊缝接头的布置 (15) 第九章．外层绝热材料 (16) 7 总结 ................................................. 错误！未定义书签。参考文献 . (19)
第一章． 设计选材及结构 1.设计压力 设计压力：2.16 MPa 的压力合适。0.6MP p 10a a MP ≤<属于中压容器[5]。 设计温度：为-40℃～40℃条件下工作属于低温容器。 2.筒体的选材及结构 16MnDR 3.封头的结构及选材 筒体的公称直径Di 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。 设计L/D=4 V ＝123 m 公式 计算出Di ＝1.589mm 圆整后Di ＝1600mm 采用EHA 椭圆形封头 表2.1 椭圆封头标准 公称直径 DN/mm 总熔深H/mm 容积V/3 m 质量Kg 1600 425 0.5864 323.4 封头取与筒体相同材料。 %) 51(m 124 32+＝πL Di
压力容器零部件设计 一、压力容器的封头设计 ???????????????????????平板形封头 带折边锥形封头无折边锥形封头锥形封头无折边球形封头头带折边球形（碟形）封半椭球（椭圆形）封头半球形封头凸形封头 封头
椭圆形封头的最小厚度 标准椭圆形封头：δe≥0.15%Di 非标准椭圆形封头：δe≥0.30%Di 内压碟形封头 e i e t W C t i C MR P P R MP δφδσφσδ5.0][2][5.0][2+=-=最大允许工作压力：壁厚：
碟形封头的最小厚度 标准碟形封头：δe≥0.15%Di 非标准碟形封头：δe≥0.30%Di （1）受内压(凹面受压)球冠形端封头 封头的计算厚度按式(7-6)计算： 式中：Q ——系数，由GB150图7—5查取。 （2） 受外压(凸面受压)球冠形端封头 封头的计算厚度按下列两种方法确定，取其较大值： a) 按球形封头计算公式确定的外压球壳厚度； b) 按式(7-6)计算得到的厚度。 （3） 两侧受压的球冠形中间封头 （3.1）当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时，封头计算厚度应分别按下列两 种情况计算，取较大值： （3.2）当能够保证在任何情况下封头两侧的压力同时作用时，可以按封头两侧的压力差进行计 算： 在任何情况下，与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小于封头厚度。否则，应在封头与圆筒间设置 加强段过渡连接。圆筒加强段的厚度应与封头等厚；端封头一侧或中间封头两侧的加强段长度L 均应不小于2 c t i c p D P -= φσδ][2Q δ 0.5Di
第一章法规与标准 1--1压力容器设计必须哪些主要法规和规程？ 答：1.《特种设备安全监察条例》国务院 2003.6.1 2.《压力容器安全技术监察规程》质检局 2000.1.1 3.《压力容器、压力管道设计单位资格许可与管理规则》质检局 2003.1.1 4.《锅炉压力容器制造监督管理办法》质检局 2003.1.1 5.GB150《钢制压力容器》 6.JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》 7.JB/T4735《钢制焊接常压容器》 8.GB151《管壳式换热器》。 1—2 压力容器设计单位的职责是什么？ 答：1.应对设计文件的准确性和完整性负责。 2.容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。 3.容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。 1—3 GB150-1998《钢制压力容器》的适用和不适用范围是什么？ 答： 适用范围： 1.设计压力不大于35Mpa的钢制压力容器。 2.设计温度范围根据钢材允需的使用温度确定。 不适用范围： 1.直接火焰加热的容器。 2.核能装置中的容器。 3.经常搬运的容器。 4.诸如泵、压缩机、涡轮机或液压缸等旋转式或往复式机械设备中自成整体或作为组成部件 的受压容器。 5.设计压力低于0.1Mpa的容器。 6.真空度低于0.02Mpa的容器。 7.内直径小于150mm的容器。 8.要求做疲劳分析的容器。 9.已有其它行业标准管辖的压力容器，如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用压力 容器和搪玻璃容器。 1—4 《压力容器安全技术监察规程》的适用与不适用范围是什么？ 答：使用范围：（同时具备以下条件） 1.最高工件压力（P W）大于等于0.1Mpa（不含液体压力）的容器。 2.内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于0.15m,且容积V大于等于0.25m3的容器； 3.盛装介质为气体、液化气体、或最高工作温度高于等于标准沸点的液体的容器。 不适用范围： 1.超高压容器。 2.各类气瓶。 3.非金属材料制造的压力容器。 4.核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军事装备用的压力容器、锅炉安 全技术监察适用范围内的直接受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等）。 5.正常运行最高工件压力小于0.1Mpa的压力容器（包括在进料或出料过程中需瞬时承受压力 大于等于0.1Mpa的压力容器，不包括消毒、冷却等工艺过程中需要短时承受压力大于等于 0.1 Mpa的压力容器）。 6.机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或气缸，但不含造纸、 纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器）。 7.无壳体的套管换热器、波纹管换热器、空冷换热器、冷却排管。
**** 储罐C-2013001-JS 强度计算书 第 1 页共 9 页 强度计算按GB150-1998 《钢制压力容器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》及质检特函〔2010〕86 号函<关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见 >进行计算。 目录 一、技术参数????????????????????2 二、筒体强度计算??????????????????2 三、筒体开孔及开孔补强计算?????????????3 四、封头强度计算??????????????????6 资料来源编制 校核 标准化 提出部门审核 标记处数更改文件号签字日期批准文号批准 序 目符 计算公式数据单位 项计算依据号号
一、技术参数 1.最高工作压力 2. 3.设计压力 4.最高工作温度 5.设计温度 6.介质 7.选用材料 8.许用应力 9.许用应力 10.许用应力 二、筒体强度计算 **** 储罐C-2013001-JS 强度计算书 第 2 页共 9 页 符 计算依据计算公式数据单位号 P e给定 1.25Mpa GB150.1-2011 Pc Pc=(1.05~1.1)Pe =1.25 × 1.1=1.375 1.375MPa P19 te任务书给定193℃t c193+(15~30)210℃饱和水蒸气任务书给定 GB150-2011Q345R/GB713 、 20/GB8163、 P4720/NB47008 t 根据 GB150.2-2011 GB713 B-1碳素钢和低合金 钢钢板许用应力，筒体材料 Q345R，板厚＜ 16mm，184.2MPa 温度 193℃所得应力值 t 根据 GB150.2-2011 GB713 B-3碳素钢和低合金 钢钢板许用应力，人孔圈及接管材料184.2MPa 20/GB8163 ，板厚＜ 16，温度 193℃所得应力值 t 根据 GB150.2-2011 GB/6479 B-6碳素钢和低 合金钢钢管许用应力，接管材料20 钢，板厚184.2MPa 15mm，温度 193℃所得应力值 1.筒体内直径D n1400mm 2.S S=δ+C+ =6.17+1.8+2.03=10 10mm 筒体壁厚 为除去负偏差的圆整量 3.筒体壁厚附加量C C1=0.8 ； C2=1 ； C=C1+C2=1.8 1.8mm GB150- 4.焊缝系数2011局部无损检测0.85 P13
压力容器零部件2009
年过程装备通用零部件 南京工业大学过程装备与控制工程研究所董金善压力容器（过程装备）零部件是容器不可缺少的组成部分。压力容器特定的操作条件不仅要求其主体必须满足设计要求，而且零部件也应符合结构、材料、性能等方面的要求。作为受压元件的零部件，如同壳体一样，应纳入质量管理与保证的监控范围。所以能否按照要求合理地选用各零部件，对压力容器的整体质量和确保安全使用有着十分重要的意义。 为了便于组织生产，降低成本，利于互换，我国各有关部门对压力容器零部件进行了标准化和系列化工作，并制定了国家标准和满足行业特点的行业标准。随着经济的发展和生产技术的不断提高曾多次修定，目前已日臻完善。 压力容器零部件种类很多，涉及面较广，但总体可以分为两类： 1通用零部件。如筒体、封头、法兰、支座、人孔与手孔、安全附件等。 2各种典型化工设备零部件。包括搅拌器、机械密封、填料密封、管板、塔盘等。 一、筒体 1.1钢制焊接压力容器的筒体 按GB9019—1988《压力容器公称直径》，筒体用钢板卷制时，容器公称直径按表1-1规定，此公称直径指筒体的内径。 1.2钢管作筒体
钢管作筒体的容器，公称直径按表1-2规定，此公称直径系指钢管的外径。 二、封头 在中、低压压力容器中，与筒体焊接连接而不可拆的端部结构称为封头，与筒体以法兰等连接的可拆端部结构称为端盖。通常所说的封头则包含了封头和端盖两种连接形式在内。压力容器的封头或端盖，按其形状可以分为三类，即凸形封头、锥形封头和平板封头。凸形封头包括：半球形，椭圆形，碟形和球冠形. 其中平板封头在压力容器中除用做人孔及手孔的盖板以外，其他很少采用；凸形封头是压力容器中广泛采用的封头结构形式；锥形封头则只用于某些特殊用途的容器。 JB/T4746－2002《钢制压力容器用封头》 封头 EHA1000×10 JB/T4746－2002 内径为基准的椭圆形封头 封头 EHB273×6 JB/T4746－2002 外径为基准的椭圆形封头 封头 DHA2400×20 JB/T4746－2002 r=0.15Di的碟形封头 封头 DHB2400×20 JB/T4746－2002 r=0.1Di的碟形封头 封头 CHA1000×8 JB/T4746－2002 α=30o的无折边锥形封头 封头 CHB1000×8 JB/T4746－2002 α=45o的无折边锥形封头 封头 CHC1000×8 JB/T4746－2002 α=60o的带折边锥形封头 封头PSH1000×8 JB/T4746－2002 球冠形封头 三、法兰 法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。
压力容器设计要点 第十章压力容器设计参数的选取 10.1 设计压力 在压力容器的设计中，除注明者外压力均值表压力。 设计压力为压力容器的设计载荷之一，其值不低于正常工况下容器顶部最高工作压力。 设计压力与相应的设计温度一起作为设计载荷。 各种厚度的关系示意图2-10-1 10.2 设计温度 对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。在任何情况下金属温度不得超过钢材的允许使用温度。 安装在室外无保温的容器，按以下规定选取： （1）盛装压缩气体的贮罐，最低设计温度取环境温度减3℃。 （2）盛装液体体积占容器1/4以上的贮罐，最低设计温度取环境温度。10.4 设计中应考虑的载荷 不同的工艺条件和工况时，设计中还应考虑以下载荷： （1）内压、外压或最大压差； （2）液体静压力； （3）容器的自重，以及正常工作下或压力试验状态下内装填料的重力载荷；
（4）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷； （5）风载荷、地震载荷、雪载荷。 （6）支座、底座圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力； （7）连接管道和其他部件的作用力； （8）温度梯度或膨胀量不同引起的作用力； （9）包括压力急剧波动的冲击载荷； （10）冲击反力； （11）运输或吊装时的作用力。 10.6 焊接接头分类和焊接接头系数 为弥补焊缝对容器整体强度的消弱，在强度计算中引入焊接接头系数。 第十一章压力容器零部件的结构和计算 11.1 圆筒和球壳 1、概述 圆筒和球壳是压力容器最基本的组成部分，也是压力容器主要受压元件。
2 内压计算 （1）圆筒厚度计算 1）圆筒中径公式[1] 2）圆筒中径公式适用范围。K《1.5。 3）多层圆筒的计算 4）焊接接头系数 （2）球壳的厚度计算 1）球壳中径公式[1] 2）球壳中径公式的适用范围 3 外压计算 容器承受内压时，壳壁内为拉应力；而容器承受外压时，壳壁内为外压力。内压容器失效时强度问题，而外压容器往往其压应力尚未达到屈服时就会出现扁塌现象，这就是外压容器的弹性失稳。 4 外压圆筒加强圈设计 当原有结构不能满足要求时，需要外设加强圈。 11.2 封头 1 封头型式及选用 2 凸形封头设计 1 椭圆形封头 1）应力状况 2）内压作用下厚度计算 3）外压作用下计算 2 蝶形封头 1）应力状况 2）内压和外压作用下厚度计算 （3）球罐形封头 （4）带法兰的凸形封头
法兰标准及选用 石油、化工上用的法兰标准有两类，一类是压力容器法兰标准，一个类是管法兰标准。 ㈠压力容器法兰标准 1．平焊法兰平焊法兰的两种类型的比较情况如下表所示，参见示意图。 2．对焊法兰 长颈对焊法兰由于具有厚度更大的颈(示意图c)，因而使法兰盘进一步增大了刚性。故规定用于更高的压力范围(PN 0.6MP a～6.4MP a)和直径范围(DN300mm～2000mm)，适用温度范围为-20℃～450℃。由表4-16中可看出，乙型平焊法兰中DN 2000mm以下的规格均已包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。这两种法兰的联接尺寸和法兰厚度完全一样。所以DN2000mm以下的乙型平焊法兰，可以用轧制的长颈对焊法兰代替，以降低法兰的生产成本。
平焊与对焊法兰都有带衬环的与不带衬环的两种。当设备是由不锈钢制作时，采用碳钢法兰7加不锈钢衬环，可以节省不锈钢。示意图中所示为带衬环的甲型平焊法兰。 使用法兰标准确定法兰尺寸时，必须知道法兰的公称直径与公称压力。压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径取同一系列数值。例如DN 1000mm的压力容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。 表4-16 压力容器法兰分类和规格
法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。因为在制定法兰尺寸系列、计算法兰厚度时，是以16MnR在200℃时的机械性能为基准制定的。所以规定以此基准所确定的法兰尺寸，在200℃时，它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。例如，所谓公称压力PN O.6MPa的法兰，就是指具有这样一种具体尺寸的法兰，该法兰是用16MnR制造的，在200℃时，它的最大允许操作压力是0.6MPa。如果把这个PN0.6MPa的法兰用在高于200℃的条件下，那么它的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa。反之，如果将它用于低于200℃的条件下，仍按200℃确定其最高工作压力。如果把法兰的材料改为Q235-A，那么Q235一A钢的机械性能比16MnR差，这个公称压力PN0.6MPa的法兰，即使是在200℃时操作，它的最大允许操作压力也将低于它的公称压力。反之，如果把法兰的材料由16MnR改为15MnVR，那么，由于15MnVR的机械性能优于16MnR，这个公称压力PN0.6MPa的法兰，在200℃操作时，它的最大允许操作压力将高于它的公称压力。总之，只要法兰的公称直径、公称压力确定了，法兰的尺寸也就确定了。至于这个法兰允许的最大操作压力
焊接工艺说明书 一.零件的名称及批量 名称：压力容器1 批量：100件/年 二.零件的作用 分部件名称：1.瓶体； 2.瓶嘴； 三.零件的工艺分析 （一）.结构分析：1.金属材料的焊接性 2.金属材料的选择及利用 3.划分结构 的零部件 4.焊接的结构形式 5.焊缝布置 6.装配焊接顺序； （二）.方法分析：1.从焊接材料分析选择焊接方法 2.从焊接方法直接考虑； （三）.缺陷分析: 1.材料焊接性 2.焊接应力 3.焊接变形。 四.确定毛坯的制造形式 1.瓶体上部：产量100件，由于加工面只存在圆弧面和平面，结构较为简单，可 使用拉深成型并冲孔； 2.瓶体下部：产量100件，直接由板材拉深成型； 3.瓶嘴：产量100件，拉深成型并车内螺纹。 五.零件的焊接工艺分析 （一）.结构分析 1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性包括两个方面的内容：一是焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现给中裂纹的可能性；二是焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的机械性能及其他特殊性能。 2.金属材料的选择及利用
焊接母材选择20钢。如上图所示，可以看到20钢的化学成分及抗拉强度σ b 、抗压强度σs、延伸率δ等机械性能。同时根据碳当量法：C egu =C+Mn/6+1/5 （Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu）来估算及测定该碳钢的焊接性。当C egu ≤0.4%时，钢 材的淬硬性倾向不明显，可焊性优良，焊接时不需要预热。由计算可得，20（ C egu ）≤0.4%。 3.划分结构的零部件 零件整体为支座，依据结构和焊接位置可将其划分为三个分部件，为：瓶嘴、瓶体上部、瓶体下部。具体可由补绘的CAD部件图中查看。 4.焊接的结构形式 在此零件的焊接工艺中，焊缝的接头形式主要是不开坡口的角接接头以及对接接头。对接接头不开坡口，因为压力容器壁薄，不易开坡口。焊接时应尽量减少焊缝金属的填充量，便于装配和保证焊接接头的质量，应尽量考虑下列几条原则: (1)是否能保证焊接焊透； (2)应尽量可能的提高生产率，节省填充金属； (3)焊后焊件变形应尽可能小。 5.焊缝布置 该零件的焊缝主要形式为环缝平焊，因有的焊缝位于底面和侧边，应考虑使用翻转架和支撑板。支板垂直焊接于横底板正中，其焊缝位于支板与横底板两接触边；横底板和下底板的焊接为四条焊缝，两条角焊缝，两条对接焊缝，两块下底板分别焊接于横底板下，并与两端对齐。 6.装配焊接顺序 焊接顺序为：①瓶体上部-瓶嘴；②主环缝（瓶体上部-瓶体下部）；（二）.方法分析 焊接母材为20钢，属于低碳钢，其塑性好，含碳及其他合金少，淬硬倾向小，具有良好的焊接性能，一般不需要进行焊前预热和焊后热处理。几乎可采用所有的焊接方法进行焊接，且都能够保证焊接接头的良好质量。常用的焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和电渣焊等。由于工件产量小，整体形状不大且较为简单，因此选用焊接方法较为简单的手工电弧焊或者二氧化碳气体保护焊。在此，具体选用手工电弧焊和埋弧自动焊。 六.零件的焊接工艺确定
NB/T 47020~47027-2012 〈压力容器法兰，垫片、紧固件〉 1.NB/T 47020-2012压力容器法兰分类与技术条件 ●引用标准进行了更新 ●取消了法兰用材料Q235A和15MnVR ●增加了长颈法兰用锻件材料14Cr1MO ●长颈对焊法兰的尺寸作了进一步扩充 ●增加了垫片规格，与长颈对焊法兰系列规格相一致 ●Q235B钢板不得用作毒性程度为高度或极度危害介质的 压力容器法兰 ●法兰用厚度大于50mm的Q245R、Q345R钢板应正火状态 下使用 ●甲型、乙型法兰的法兰环与圆筒或短节的连接焊缝应全 焊透，长颈法兰与圆筒的对接焊缝应全焊透 ●对长颈法兰当工作压力大于或等于0.8倍本标准中规定 的最大允许工作压力时，法兰与圆角的对接焊缝必须100%射线检RTⅡ级合格 ●对甲型平焊法兰、乙型平焊法兰，法兰与圆筒或短节间 的连接焊缝表面100%磁粉或渗透，检测Ⅰ级合格 ?NB/T 47020-2012规定用作法兰钢板应符合GB 150-2011 的规定。
?Q235B，Q235C钢板用作容器法兰的限制。 1)钢的化学成分应符合GB/T 700-2006的规定，钢板的 质保书中磷的含量P≤0.035%，硫的含量S≤0.035% 的要求。 2)厚度等于大于6mm的钢板应进行冲击试验，结果应符 合GB/T 700-2006的规定。 3)设计压力小于1.6MPa。 4)使用温度Q235B为20~300℃ Q235C为0~300℃ 5)用作其他受压元件（除容器壳体外）Q235B为30mm Q235C为40mm 6)Q235系列的钢板不得用于毒性程度为极度和高度危 害的介质。 2.NB/T 47021-2012 甲型平焊法兰 ●引用标准进行了更新 ●材料牌号进行了相应的更新 ●将衬环平密封面的衬环尺寸D3增至尺寸D2 3.NB/T 47022-2012 乙型平焊法兰 ●引用标准进行了更新 ●材料牌号进行了相应的更新 ●将衬环平密封面的衬环外径尺寸D3增至D2
压力容器的强度计算 本章重点要讲解内容： （1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则； （2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差； （3）掌握内压圆筒的厚度设计； （4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。 （5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。 第一节设计参数的确定 1、我国压力容器标准与适用范围 我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。 JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。 2、容器直径（diameter of vessel） 考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。 表1 压力容器的公称直径（mm） 如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。 表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）
3、设计压力（design pressure） （1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力） ?工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 ①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压 试验的压力和卧置时不同； ②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶 部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。 ③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。 ?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。 ①对最大工作压力小于0.1Mpa 的内压容器，设计压力取为0.1Mpa； ②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。 ③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下， 可能达到的最高金属温度确定。（详细内容，参考GB150-1998，附录B（标准的附 录），超压泄放装置。） ?计算压力P C是GB150-1998 新增加的内容，是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，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去 静压力。 ①注意与GB150-1989 对设计压力规定的区别； 《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。当容器受静压力值大于5％设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。 使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的设计压力。 ②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。 ③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。 4、设计温度（Design temperature） 设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。主要用于确定受压元件的材料选用、强度计算中材料的力学性能和许用应力，以及热应力计算时设计到的材料物理性能参数。 ●设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度； ●当设计温度在0℃以下时，不得高于元件金属可能达到的最低温度； ●当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温度； 5、许用应力(Maximum allowable stress values) 许用应力是以材料的极限应力除以适当的安全系数，在设计温度下的许用应力的大小，直接决定容器的强度，GB150-1998 对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力。 表3 钢制压力容器中使用的钢材安全系数