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4.3 常规设计 4.3.1 概述 4.3.2 圆筒设计4.3.1 概述将容器受力按照静载荷处理，以最大拉应力准则求得强度计算公式。
对于边缘应力问题，根据经验或分析设计结果，对结构形状给予限制。
常规设计采用弹性失效设计准则。
4.3.2 圆筒设计圆筒形容器是最常见的一种压力容器，广泛应用于各种类型的化工容器中。
（1）结构通常，分为单层式和多层组合式。
①单层式对于中低压圆筒，直接用薄钢板卷制而成。
每个筒节有一道纵焊缝，筒节之间为环焊缝。
对于高压厚壁容器，结构形式有如下几种：整体锻造式：质量得到保证，材料损耗大，尺寸小，成本高。
锻焊式：在整体锻造的基础上，筒节之间进行环焊缝连接，满足长度方向的要求。
对焊缝质量要求高。
锻焊式：工艺简单，生产率高，但厚板质量不易保证。
②多层组合式对于厚壁高压圆筒，往往采用多层组合式结构，主要有多层式和绕带式两种。
多层式：包括热套式结构、层板包扎式结构、绕板式结构等。
绕带式：这是一种以钢带缠绕在内简上以获得大厚度简壁的方法。
钢带厚4～8mm，宽40～120mm，缠绕时有倾斜角26º～31º。
扁平钢带倾角错绕式厚壁圆筒结构为我国首创，已被列入ASME －1和ASME－2的规范案例。
中径公式的意义实际上就是用薄壁圆筒的壁厚计算式来计算厚壁筒的壁厚。
p123 “表4-1”给出了厚壁筒壁厚的各种计算公式，下图给出各种强度理论、中径公式的计算结果和实验值的比较。
当按照塑性失效设计准则和爆破失效设计准则计算厚壁筒壁厚时，参照p57、p58和p130。
③多层厚壁圆筒计算参见p130。
(3) 设计参数的确定压力容器设计参数主要有：设计压力、设计温度、厚度、厚度附加量、焊缝系数和许用应力。
①设计压力（Design Pressure）设计压力是容器顶部的最高压力，其值不低于正常工作情况下容器顶部可能达到的最高压力。
在相应设计温度下，确定容器壳壁计算厚度及其他元件尺寸时，还需要考虑液柱静压、重量、风载荷、地震、温差及附件重等等载荷，因此必须结合具体情况进行分析。
压力容器的正确设计是保证容器安全运行的基本环节。
在国内外，由于设计不当而发生破坏事故是屡见不鲜的。
美国某公司，由于设计方面的原因而导致的事故，占事故总数的18.3%。
国内，由于设计不当，或者没经过认真的设计计算而造成容器在运行中发生事故也是比较多的。
可见，压力容器的设计在保证其安全运行方面的重大作用。
压力容器设计就是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。
结构设计主要是确定合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求；强（刚）度设计的内容主要是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求；密封设计主要是选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。
一、压力容器设计的基本要求压力容器的设计要求在石油、化工产业的生产过程非常复杂，设备生产过程中任何设备出了事故都会影响产品质，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全，造成事故和财产损失，因此石油化工使用的压力容器一般需要满足以下几个方面的要求: 1）保证完成工艺生产。
石油化工使用的压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格(直径、厚度、容积)和结构(开孔接管、密封等)。
2)运行完全可靠。
化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧一起火灾，甚至发生爆炸等恶行事故。
压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。
3)预订的使用寿命。
影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器壁厚减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。
4)制造、检验、操作和维修方便。
提出这一要求的目的，一方面是基本安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时消除;5)经济性。
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。
