GB150压力容器培训
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GB-150 钢制压力容器
1.Q345R 的屈服强度ReL 的下限值为345 MPa 。
2.在正常应力水平情况下，Q235R 的使用温度下限为 。
3.用于壳体的厚度大于 30 mm 的20R 应在正火状态下使用。
4.为什么容器用钢要降低硫磷含量？磷铁生成低熔点共晶体，分布在晶界，减弱晶面结合，使焊缝发脆，降低冲击韧性，而硫化物在加热时出现脆性，有热裂倾向。
5.GB150规定的外压周向稳定安全系数是 3.0 ，在GB150的公式和图表中是怎样体现的？6.对于同时承受两个室压力作用的受压元件，其计算压力应考虑两室间可能出现的最大压力差。
7.焊接系数的取值取决于 焊接接头的型式 和 无损检测长度比例 。
8.对于不能以GB150来确定结构尺寸的受压元件，GB150允许用 应力分析验证性实验分析 和 对比经验设计 方法设计。
9.内压圆筒厚度计算公式为ct i c P D P -=φσδ][2。
10.钢材的许用应力应同时考虑材料的抗拉强度、 屈服强度 、 持久强度 和蠕变极限。
11.圆筒中径公式假设圆筒中的应力沿壁厚都是均匀分布的，实际上高压厚壁圆筒中的环向应力沿壁厚是不均匀分布的，最大环向应力位于圆筒 内 壁。
12.周边简支的圆平板，在内压作用下，最大应力发生在平板 中心 ，周边固支的圆平板，最大应力发生于 边缘 ，是 弯曲 应力。
13.整体补强的型式有：a.增加壳体厚度；b.采用厚壁管；c.整体补强 锻件 。
14.壳体圆形开孔时，开孔直径是指接管内径加 2 倍厚度附加量。
15.椭圆封头和碟形封头在过渡区开孔时，所需补强面积A 的计算中，壳体计算厚度是指 椭圆封头的计算厚度 ，而在0.8i D 范围内开孔时，壳体计算厚度按锥壳计算。
16.垫片起到有效密封作用的宽度位于垫片的 外径 侧。
17.当螺栓中心圆b D 受法兰径向结构要求控制时，为紧缩b D ，宜改选直径较小的螺柱。
18.垫片系数m是针对法兰在操作状态下，为确保密封面具有足够大的流体阻力，而需作用在垫片单位密封面积上的压紧力与流体压力的比值，垫片愈硬，m愈大。
压力容器设计审核人员培训_GB150.2-2011_压力容器_第2部分
6~12 ＞12~16 ＞16~150 ＞12~20 ＞12~150
＜6
热轧ห้องสมุดไป่ตู้ 控轧、
正火
热轧、控轧 正火
0℃冲击
-20℃冲击 （协议） 免做冲击
6~20 ＞20~25 ＞25~200 ＞20~30 ＞30~200
热轧、 控轧、
正火
热轧、控轧 正火
0℃冲击 -20℃冲击 （协议）
10~60
正火
-20℃冲击
不低于Ⅱ级
9
7） 第5章钢管中增加了2个低合金钢钢管
（09MnNiD和08Cr2AlMo），2个奥氏体型 高合金钢无缝钢管（1Cr19Ni9和 0Cr25Ni20），4个奥氏体-铁素体型高合金 钢无缝钢管（S21953、S22253、S22053和 S25073），高合金钢焊接钢管列入5个奥氏 体型钢号（S30408、S30403、S31608、 S31603和S32168）和3个奥氏体-铁素体型 钢号（S21953、S22253、S22053）；
28
4.1.4 下列碳素钢和低合金钢钢板,应在正火 状态下使用：
a) 用于多层容器内筒的 Q245R 和 Q345R； b) 用于壳体的厚度大于 36mm 的 Q245R 和 Q345R； c) 用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等) 的厚度大于50mm 的 Q245R 和 Q345R。
29
表2 ：碳素钢和低合金钢钢板许用应力 30
15
制冷压力容器执行的标准： NB/T47012-2011《制冷装置用压力容器》 代替 JB/T4750；
简单压力容器执行的标准：TSG R0003《简单压力容器安全技术监察规程》
16
三、总则
3.1 本标准对压力容器受压元件所采用的钢 板、钢管、钢锻件和螺柱（含螺栓）用钢 材做出了相关规定。与受压元件相焊接的 非受压元件用钢应是焊接性良好的钢材。 压力容器受压元件是：包括容器直接 承受工作压力的受力部件。压力容器非受 压元件是：如支座附板、塔式容器的裙座、 加劲板等。
压力容器设计审核人员培训 GB150.3-2011 压力容器 第3部分：设计
的，认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，这
对薄壁容器是适合的。
27
但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并
不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存
在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹
性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映
了其分布。
28
厚壁和薄壁圆筒的概念：按照承压回转壳 体的无力矩理论是指壁厚和直径的比值；若壁 厚超过直径的1/10则被称为“厚壁筒”；反之， 则为“薄壁筒”。与这个指标相当的是“径 比”K，K=DO/Di,当K大于1.2时为“厚壁筒”，
小于或者等于1.2时为“薄壁筒”。
29
由拉美公式知：
σt=Pc(K2+1)/(K2-1)
厚壁筒中存在的三个方向的应力，其中只 有轴向应力是沿厚度均匀分布的。环向应力和 径向应力均是非均匀分布的，且内壁处为最大 值。筒壁三向应力中，周向应力最大，内壁处 达最大值，外壁处为最小值，内外壁处的应力 差值随K= D0 / Di增大而增大。当K=1.5时， 由薄壁公式按均匀分布假设计算的环向应力值 比按拉美公式计算的圆筒内壁处的最大环向应 力要偏低23%，存在较大的计算误差。
40
临界压力值受若干因素影响，如受容 器筒体几何尺寸及几何形状的影响，除此之外， 载荷的均匀和对称性、筒体材料及边界条件等 也有一定影响。 a. 影响因素δ/D 两个圆筒形外压容器， 当其他条件（材料、直径D、长度L）一定，而 厚度不同时，当L/D相同，δ/D大者临界压力高， 其原因是筒壁较厚抗弯曲的能力强；
δ=
PcDi t 4[ ] Pc
32
上式即为GB150.3-2011第94页式3-8
适用范围：
Pc≤0.6［ζ］t φ 此时计算应力大于按弹性力学计算的厚 壁球壳的最大应力，且误差在10%左右。
对薄壁容器是适合的。
27
但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并
不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存
在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹
性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映
了其分布。
28
厚壁和薄壁圆筒的概念：按照承压回转壳 体的无力矩理论是指壁厚和直径的比值；若壁 厚超过直径的1/10则被称为“厚壁筒”；反之， 则为“薄壁筒”。与这个指标相当的是“径 比”K，K=DO/Di,当K大于1.2时为“厚壁筒”，
小于或者等于1.2时为“薄壁筒”。
29
由拉美公式知：
σt=Pc(K2+1)/(K2-1)
厚壁筒中存在的三个方向的应力，其中只 有轴向应力是沿厚度均匀分布的。环向应力和 径向应力均是非均匀分布的，且内壁处为最大 值。筒壁三向应力中，周向应力最大，内壁处 达最大值，外壁处为最小值，内外壁处的应力 差值随K= D0 / Di增大而增大。当K=1.5时， 由薄壁公式按均匀分布假设计算的环向应力值 比按拉美公式计算的圆筒内壁处的最大环向应 力要偏低23%，存在较大的计算误差。
40
临界压力值受若干因素影响，如受容 器筒体几何尺寸及几何形状的影响，除此之外， 载荷的均匀和对称性、筒体材料及边界条件等 也有一定影响。 a. 影响因素δ/D 两个圆筒形外压容器， 当其他条件（材料、直径D、长度L）一定，而 厚度不同时，当L/D相同，δ/D大者临界压力高， 其原因是筒壁较厚抗弯曲的能力强；
δ=
PcDi t 4[ ] Pc
32
上式即为GB150.3-2011第94页式3-8
适用范围：
Pc≤0.6［ζ］t φ 此时计算应力大于按弹性力学计算的厚 壁球壳的最大应力，且误差在10%左右。
GB150培训课件
6
二.压力容器制造的主要特点
2. 在制造的全过程中要采用多种冷、热加工
方法,其中热加工(焊接、热处理、热成形)
以其技术的复杂性、质量要求的多样性以及
质量检验的难度，成为影响产品安全运行的
关键。
7
三.压力容器产品质量的主要特点
压力容器产品的质量主要是安全要求，
而非性能要求，因此采取严格的市场准入(单
15
pc 0.4[ ]t
六. GB150《钢制压力容器》
• 5内压圆筒和内压球壳
• 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。 • 适用范围 ： Pc≤0.4［σ］tφ • 计算厚度 δ=pcDi/2［σ］tφ-pc • 球壳:环向应力和径向应力相等。按中径公式可推导 出，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。 • 适用范围 ：球壳Pc ≤0.6［σ］tφ • 计算厚度 δ=pcDi/4［σ］tφ-pc
t
KPc Di
K 其中：
max (封头上最大总应力） 表示为封头形状系数， （园筒周向应力）
标准椭圆形封头K=1 。 K ≤ 1时δe≥0.15%Di，K≥ 1时δe ≥ 0.3%Di。
22
六. GB150《钢制压力容器》
• 2）碟形封头：
• 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。
10
四. 《固定式压力容器安全技术监察规程》 ★TSG R0004-2009《容规》附件A *记忆诀窍
二.压力容器制造的主要特点
2. 在制造的全过程中要采用多种冷、热加工
方法,其中热加工(焊接、热处理、热成形)
以其技术的复杂性、质量要求的多样性以及
质量检验的难度，成为影响产品安全运行的
关键。
7
三.压力容器产品质量的主要特点
压力容器产品的质量主要是安全要求，
而非性能要求，因此采取严格的市场准入(单
15
pc 0.4[ ]t
六. GB150《钢制压力容器》
• 5内压圆筒和内压球壳
• 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。 • 适用范围 ： Pc≤0.4［σ］tφ • 计算厚度 δ=pcDi/2［σ］tφ-pc • 球壳:环向应力和径向应力相等。按中径公式可推导 出，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。 • 适用范围 ：球壳Pc ≤0.6［σ］tφ • 计算厚度 δ=pcDi/4［σ］tφ-pc
t
KPc Di
K 其中：
max (封头上最大总应力） 表示为封头形状系数， （园筒周向应力）
标准椭圆形封头K=1 。 K ≤ 1时δe≥0.15%Di，K≥ 1时δe ≥ 0.3%Di。
22
六. GB150《钢制压力容器》
• 2）碟形封头：
• 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。
10
四. 《固定式压力容器安全技术监察规程》 ★TSG R0004-2009《容规》附件A *记忆诀窍
压力容器设计审核人员培训_GB150.3-2019_压力容器_第3部分：设计_第5、6章
GB 150.3规定：锥壳半顶角≤60°时按圆筒 计算，大于60°时按圆板计算（或应力分析）。
35
对于以薄膜应力承载的锥壳，其壁厚按当量圆 筒计算。但在锥壳与相邻圆筒连接部位由于变形协 调引起的附加应力的作用尚需另行考虑。附加应力 的大小与锥壳半顶角大小直接相关。半顶角较小时， 锥壳与圆筒连接处变形协调产生的附加应力很小， 不会影响锥壳的计算厚度。但半顶角较大时，其边 界力和由此引起的附加应力会大大增加，为此导致 加厚锥壳与圆筒连接部位的厚度。
25
（2）边缘影响及边缘应力 两处边界，圆筒与环壳对接的边界
1，环壳与球壳对接的边界2 见下图
26
碟形封头中边界力作用示意图
27
28
3）r/Ri对碟形封头应力的影响： a.当r/Ri较小时（≤0.16）边界2上的作用力对整
个封头中的应力起很大的影响。
b.当r/Ri＞0.16时，M值受其影响很小，这是整 个封头仅受边界1（即封头底边）的影响，其受力 情况已与椭圆封头相近了。
4）变形特征：
内压作用下有趋圆特征，存在着失稳可能。封 头上周向压缩应力随其Ri/r的增大而加剧，从而很 容易发生失稳，GB150.3（表5-3）对Ri/r不超过10， 即是基于这种考虑的。
外压过渡区不存在失稳，“趋扁”；仅对球面 部分进行外压计算。
29
3. 球冠形封头 一）内压作用
（1） 与筒体的连接方式 通常是部分球壳与圆筒连接
37
关于折边结构GB 150.3规定：
锥壳大端，当半顶角α30°时，可采用无折边 结构；当α ≤ 45°时，大端应采用带过渡段的折边 结构。当α ≤ 60°时，大端和小端均应采用带过渡 段的折边结构。大端折边锥壳的过渡段转角半径r应
不小于封头大端内直径的10%，且≥3δr；小端折边
35
对于以薄膜应力承载的锥壳，其壁厚按当量圆 筒计算。但在锥壳与相邻圆筒连接部位由于变形协 调引起的附加应力的作用尚需另行考虑。附加应力 的大小与锥壳半顶角大小直接相关。半顶角较小时， 锥壳与圆筒连接处变形协调产生的附加应力很小， 不会影响锥壳的计算厚度。但半顶角较大时，其边 界力和由此引起的附加应力会大大增加，为此导致 加厚锥壳与圆筒连接部位的厚度。
25
（2）边缘影响及边缘应力 两处边界，圆筒与环壳对接的边界
1，环壳与球壳对接的边界2 见下图
26
碟形封头中边界力作用示意图
27
28
3）r/Ri对碟形封头应力的影响： a.当r/Ri较小时（≤0.16）边界2上的作用力对整
个封头中的应力起很大的影响。
b.当r/Ri＞0.16时，M值受其影响很小，这是整 个封头仅受边界1（即封头底边）的影响，其受力 情况已与椭圆封头相近了。
4）变形特征：
内压作用下有趋圆特征，存在着失稳可能。封 头上周向压缩应力随其Ri/r的增大而加剧，从而很 容易发生失稳，GB150.3（表5-3）对Ri/r不超过10， 即是基于这种考虑的。
外压过渡区不存在失稳，“趋扁”；仅对球面 部分进行外压计算。
29
3. 球冠形封头 一）内压作用
（1） 与筒体的连接方式 通常是部分球壳与圆筒连接
37
关于折边结构GB 150.3规定：
锥壳大端，当半顶角α30°时，可采用无折边 结构；当α ≤ 45°时，大端应采用带过渡段的折边 结构。当α ≤ 60°时，大端和小端均应采用带过渡 段的折边结构。大端折边锥壳的过渡段转角半径r应
不小于封头大端内直径的10%，且≥3δr；小端折边
GB150及压力容器设计基础解析课件
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）。
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——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：
H4Di2 NhomakorabeaPc
Di
Di Pc
4
t
Pc Dil
2 ·l
Pc Di
2
t
1
Pc Di
4 t
2
Pc Di
2 t
中径（Di+δ）替代Di
1
Pc Di
4 t
Pc
2
Pc Di
2 t
Pc
适用范围Pc 0.4 ,相当于K 1.5
边缘区域总体上不考虑边缘应力的影响（锥壳除外）：封头与筒体分 别计算，不考虑结构不协调而引起的应力
❖ 确定材料许用应力的安全系数
对于板材、锻件、管材和密封螺栓具有不同的确定许用应力的系数 螺栓因工作条件不明确无法预测，因此安全系数较大 直径越小的螺栓安全系数越大，是因为过力超载更容易拧断
GB150 钢制压力容器
2、受压元件——封头
2.2 封头
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——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：
H4Di2 NhomakorabeaPc
Di
Di Pc
4
t
Pc Dil
2 ·l
Pc Di
2
t
1
Pc Di
4 t
2
Pc Di
2 t
中径（Di+δ）替代Di
1
Pc Di
4 t
Pc
2
Pc Di
2 t
Pc
适用范围Pc 0.4 ,相当于K 1.5
边缘区域总体上不考虑边缘应力的影响（锥壳除外）：封头与筒体分 别计算，不考虑结构不协调而引起的应力
❖ 确定材料许用应力的安全系数
对于板材、锻件、管材和密封螺栓具有不同的确定许用应力的系数 螺栓因工作条件不明确无法预测，因此安全系数较大 直径越小的螺栓安全系数越大，是因为过力超载更容易拧断
GB150 钢制压力容器
2、受压元件——封头
2.2 封头
压力容器的设计审核人员培训 GB150.3 压力容器 第3部分的设计 第56章课件共96页文档
（1）局限性 （2）自限性
15
2）计算公式
因K为封头上的最大应力与对接圆筒中的环向薄膜应 力的比值，则封头计算厚度为对接圆筒计算厚度的K倍。 又圆筒壁厚为等径球壳壁厚的2倍，故有椭圆形封头厚度： δ=K×δ圆筒≈2Kδ球壳
4 2K tc D pipc2K t cD p 0i.5pc
近似可理解为圆筒厚度的K倍。
该式去除Q后即为内压圆筒厚度计算式。
上述球冠形封头的应力受边界力的影响及
其许用应力的调整(放宽至3［σ］)，是通
过系数Q来体现的。Q应根据结构参数(球
冠内半径Ri与封头内直径Di之比)和压力参 数按相应曲线查取。（GB150.3图5-5～图
5-7） 31
（4） 圆筒加强段
球冠形封头的计算方法系由解析法应力分析 得出，分析中设定圆筒取与球冠等厚。由于该计 算厚度大于内压圆筒计算厚度，从经济性考虑， 圆筒通常仅设一段与球冠等厚的短节，称为加强 段。
19
2）对对接圆筒的影响。 外压圆筒计算长度L的意义：
L为两个始终保持圆形的刚性截面之 间的距离。椭圆封头曲面深度的1/3处可 视为能保持圆形的截面，为此由两个椭 圆封头与圆筒相连接的容器，该圆筒的 外压计算长度L=圆筒长度+两个椭圆封 头的直边段长度+两倍椭圆封头曲面深度 的1/3。
20
2.碟形封头 受力、变形特征，应力分布，稳定，
内容简介
GB150.3-2019《压力容器 第3部分：设计》第5、6章
一、封头 二、开孔和开孔补强
1
一、封头
压力容器常用的封头有凸形封头、锥 形封头、偏心锥壳、变径段、平盖、和紧 缩口。其中凸型封头包括半球形封头、椭 圆形封头、碟形封头和球冠形封头。
2
15
2）计算公式
因K为封头上的最大应力与对接圆筒中的环向薄膜应 力的比值，则封头计算厚度为对接圆筒计算厚度的K倍。 又圆筒壁厚为等径球壳壁厚的2倍，故有椭圆形封头厚度： δ=K×δ圆筒≈2Kδ球壳
4 2K tc D pipc2K t cD p 0i.5pc
近似可理解为圆筒厚度的K倍。
该式去除Q后即为内压圆筒厚度计算式。
上述球冠形封头的应力受边界力的影响及
其许用应力的调整(放宽至3［σ］)，是通
过系数Q来体现的。Q应根据结构参数(球
冠内半径Ri与封头内直径Di之比)和压力参 数按相应曲线查取。（GB150.3图5-5～图
5-7） 31
（4） 圆筒加强段
球冠形封头的计算方法系由解析法应力分析 得出，分析中设定圆筒取与球冠等厚。由于该计 算厚度大于内压圆筒计算厚度，从经济性考虑， 圆筒通常仅设一段与球冠等厚的短节，称为加强 段。
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2）对对接圆筒的影响。 外压圆筒计算长度L的意义：
L为两个始终保持圆形的刚性截面之 间的距离。椭圆封头曲面深度的1/3处可 视为能保持圆形的截面，为此由两个椭 圆封头与圆筒相连接的容器，该圆筒的 外压计算长度L=圆筒长度+两个椭圆封 头的直边段长度+两倍椭圆封头曲面深度 的1/3。
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2.碟形封头 受力、变形特征，应力分布，稳定，
内容简介
GB150.3-2019《压力容器 第3部分：设计》第5、6章
一、封头 二、开孔和开孔补强
1
一、封头
压力容器常用的封头有凸形封头、锥 形封头、偏心锥壳、变径段、平盖、和紧 缩口。其中凸型封头包括半球形封头、椭 圆形封头、碟形封头和球冠形封头。
2
压力容器培训GB150
压力容器培训GB150
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。
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
压力容器培训GB150
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。 外压容器园筒壁厚的计算，主要是为了防止在外压作用下壳体的失稳。 为了防止失稳，应使壳体防止失稳的许用压力[P]大于或等于计算压力 Pc.园筒稳定安全系数取3.0，球壳稳定安全系数取14.52。 1）周向失稳计算 外压容器壳体壁厚计算一般采用图算法，根据壳体直径（或半径），计 算长度，假设壁厚(δe)和所用材料牌号，利用图表查取系数，然后代入 公式得到许用外压力[P]，使[P]≥Pc ；否则重新计算直至合格为止。 2）轴向失稳计算 由园筒或管子的半径，壁厚δe和所用材料牌号，用图表查取系数，代入 公式得B值，使计算压力Pc小于或等于许用轴向压缩应力。许用轴向压缩 应力取设计温度下材料许用应力[σ]和B值的较小值。
压力容器培训GB150
1、总论
各厚度之间的相互关系
压力容器培训GB150
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。
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。
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
压力容器培训GB150
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。 外压容器园筒壁厚的计算，主要是为了防止在外压作用下壳体的失稳。 为了防止失稳，应使壳体防止失稳的许用压力[P]大于或等于计算压力 Pc.园筒稳定安全系数取3.0，球壳稳定安全系数取14.52。 1）周向失稳计算 外压容器壳体壁厚计算一般采用图算法，根据壳体直径（或半径），计 算长度，假设壁厚(δe)和所用材料牌号，利用图表查取系数，然后代入 公式得到许用外压力[P]，使[P]≥Pc ；否则重新计算直至合格为止。 2）轴向失稳计算 由园筒或管子的半径，壁厚δe和所用材料牌号，用图表查取系数，代入 公式得B值，使计算压力Pc小于或等于许用轴向压缩应力。许用轴向压缩 应力取设计温度下材料许用应力[σ]和B值的较小值。
压力容器培训GB150
1、总论
各厚度之间的相互关系
压力容器培训GB150
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。
压力容器设计审核人员培训 GB150.3-2011 压力容器 第3部分 设计 第7章、附录C 、附录D
45
应力分析模型
46
47
法兰强度校核条件： H
1.5[ ]tf min 2.5[ ]tn
H 轴向应力
[ ] 设计温度下法兰的许用应力
t f
[ ]tn 设计温度下圆筒材料的许用应力
48
R [ ]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt f
T [ ]
t f
R 径向应力
6
⑶．榫槽面(tongue-groove seal face) 榫槽面是由一对相配合的榫面和槽面组成的密封面， 密封垫片较窄，易被压紧，密封性好，适用于压力较高， 介质易燃、易爆、有毒的场合。但更换垫片困难，装配时 应注意保护好密封榫面。
7
⑷．环面(ring joint)
环面是由一对相配合的环面组成的密封面，这种密封 面适配金属环垫片。用于温度、压力较高或有波动，介质渗 透性较强的场合。
8
3、标准管法兰的选用 HG/T20592～20635-2009
⑴ HG/T20592 ～20614-2009 PN系列（欧洲体系） A、B两个系列 A系列为国际通用系列（俗称英制管） B系列为国内沿用系列（俗称公制管） 采用B系列的管法兰应在公称直径DN的数值后标注（B） ⑵ HG/T20615 ～20635-2009 Class系列（美洲体系） 注意：两个体系间不能互相配用
当介质为水，蒸汽，空气，煤气，氨，碱液， 惰性气体等，而工作条件为压力波动小，不经常 拆卸的场合，我们经常选用石棉橡胶垫片。 石棉橡胶垫片不能用于按照真空设计的设备 中，因为石棉橡胶垫片存在微小的孔隙，这样就 不能保证真空度,在这种情况下应该使用橡胶圈或 者缠绕垫片。缠绕垫片分为4 种基本形式：即基 本型(A 型) ，带内环型(B 型) ，带外环型(C 型)和 带内外环型(D 型) 。A 型适用于槽密封面，D 型 适用于突面，B 型适用于凹凸面。
应力分析模型
46
47
法兰强度校核条件： H
1.5[ ]tf min 2.5[ ]tn
H 轴向应力
[ ] 设计温度下法兰的许用应力
t f
[ ]tn 设计温度下圆筒材料的许用应力
48
R [ ]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt f
T [ ]
t f
R 径向应力
6
⑶．榫槽面(tongue-groove seal face) 榫槽面是由一对相配合的榫面和槽面组成的密封面， 密封垫片较窄，易被压紧，密封性好，适用于压力较高， 介质易燃、易爆、有毒的场合。但更换垫片困难，装配时 应注意保护好密封榫面。
7
⑷．环面(ring joint)
环面是由一对相配合的环面组成的密封面，这种密封 面适配金属环垫片。用于温度、压力较高或有波动，介质渗 透性较强的场合。
8
3、标准管法兰的选用 HG/T20592～20635-2009
⑴ HG/T20592 ～20614-2009 PN系列（欧洲体系） A、B两个系列 A系列为国际通用系列（俗称英制管） B系列为国内沿用系列（俗称公制管） 采用B系列的管法兰应在公称直径DN的数值后标注（B） ⑵ HG/T20615 ～20635-2009 Class系列（美洲体系） 注意：两个体系间不能互相配用
当介质为水，蒸汽，空气，煤气，氨，碱液， 惰性气体等，而工作条件为压力波动小，不经常 拆卸的场合，我们经常选用石棉橡胶垫片。 石棉橡胶垫片不能用于按照真空设计的设备 中，因为石棉橡胶垫片存在微小的孔隙，这样就 不能保证真空度,在这种情况下应该使用橡胶圈或 者缠绕垫片。缠绕垫片分为4 种基本形式：即基 本型(A 型) ，带内环型(B 型) ，带外环型(C 型)和 带内外环型(D 型) 。A 型适用于槽密封面，D 型 适用于突面，B 型适用于凹凸面。
压力容器设计审核人员培训_GB150.3-2019_压力容器_第3部分：设计
24
由上述公式可以得出以下结论： a、圆筒体上周向（环向）应力σt是经向 （轴向）应力σm的两倍，而周向应力作用于纵 向截面 ，环向应力所作用与环纵向截面。
25
b、由于周向应力σt是经向应力σm的 两倍，由此可知，周向应力所作用的纵向 截面是危险截面。这里可以说明为什么在 焊接接头分类里，圆筒体的纵焊缝为A类焊 接接头，环焊缝为B类焊接接头；在筒体上 开椭圆形人孔时使长轴垂直与筒体轴线。
43
（2）长圆筒、短圆筒及刚性圆筒
承受外压的圆筒形壳体，按不同的几 何尺寸失稳时的不同形式（波形数不同）， 将圆筒分为长圆筒、短圆筒及刚性圆筒等 三种。
长圆筒是指筒体的L/D值较大，筒体 两端边界的支撑作用可以忽略，筒体失稳 时Pcr仅与δ/D有关，而与L/D无关。长圆 筒失稳时波形数n为2。
短圆筒是指筒体两端边界的支撑作用 不可忽略，筒体失稳时Pcr与L/D及δ/D均 有关。短圆筒失稳时波形数n＞2的整数。
长圆筒临界压力 Pcr=2.2E( e ) 3
Do
E——圆筒材料在设计温度下的弹性模数 由上式可见，长圆筒临界压力仅与筒体δe/Do及E有
关。式仅限于弹性范围内使用，即失稳时应力应低于屈服 强度。
46
短圆筒临界压力
( e ) 2 .5
Pcr=2.59E
Do L
Do
刚性圆筒由临界压力引起的临界应力为 Qcr= PcrD/2δe
22
将Di=D-δ代入公式,以计算压力Pc代替设 计压力P得出
PcDi
2tPc
此式称为内压圆筒的计算公式（中径公式）。
（GB150.3-2019 第94页式3-1 ）
23
（3）公式来由：
内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与 内压的静力平衡条件得出的。旋转薄壳 无力矩理论是其理论基础，第一强度理 论是其制定的理论依据。
由上述公式可以得出以下结论： a、圆筒体上周向（环向）应力σt是经向 （轴向）应力σm的两倍，而周向应力作用于纵 向截面 ，环向应力所作用与环纵向截面。
25
b、由于周向应力σt是经向应力σm的 两倍，由此可知，周向应力所作用的纵向 截面是危险截面。这里可以说明为什么在 焊接接头分类里，圆筒体的纵焊缝为A类焊 接接头，环焊缝为B类焊接接头；在筒体上 开椭圆形人孔时使长轴垂直与筒体轴线。
43
（2）长圆筒、短圆筒及刚性圆筒
承受外压的圆筒形壳体，按不同的几 何尺寸失稳时的不同形式（波形数不同）， 将圆筒分为长圆筒、短圆筒及刚性圆筒等 三种。
长圆筒是指筒体的L/D值较大，筒体 两端边界的支撑作用可以忽略，筒体失稳 时Pcr仅与δ/D有关，而与L/D无关。长圆 筒失稳时波形数n为2。
短圆筒是指筒体两端边界的支撑作用 不可忽略，筒体失稳时Pcr与L/D及δ/D均 有关。短圆筒失稳时波形数n＞2的整数。
长圆筒临界压力 Pcr=2.2E( e ) 3
Do
E——圆筒材料在设计温度下的弹性模数 由上式可见，长圆筒临界压力仅与筒体δe/Do及E有
关。式仅限于弹性范围内使用，即失稳时应力应低于屈服 强度。
46
短圆筒临界压力
( e ) 2 .5
Pcr=2.59E
Do L
Do
刚性圆筒由临界压力引起的临界应力为 Qcr= PcrD/2δe
22
将Di=D-δ代入公式,以计算压力Pc代替设 计压力P得出
PcDi
2tPc
此式称为内压圆筒的计算公式（中径公式）。
（GB150.3-2019 第94页式3-1 ）
23
（3）公式来由：
内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与 内压的静力平衡条件得出的。旋转薄壳 无力矩理论是其理论基础，第一强度理 论是其制定的理论依据。
GB150-2011 材料、制造及检验培训
GB150.2-2011 材料
13. ☆ 6. 钢锻件的使用限制：
材料 20
16Mn 15CrMo 16MnD
公称厚度 mm 热处理状态 低温限制 ℃
≤300
≤300 ≤500 ≤100
N，N+T
N，N+T，Q+T N+T，Q+T Q+T
0/0℃冲击
0/0℃冲击
-20/20℃冲击
-20/20℃冲击
材料 化学成分
设计压力 介质限制 用于壳体厚度
Q235-B Q235-C
P≤0.035%，S≤0.035%
≤1.6MPa 不得用于极度、高度危害 ≤16mm
用于受压元件厚度
使用温度范围 备注 应用说明 标准比较
≤30mm
20～300℃
≤40mm
0～300℃ 用于0～20℃时，应附加0℃ 横向冲击试验，KV2≥27J。
14. ☆ 7. 紧固件用钢的使用限制：
材料 20
35 40MnB 40Cr
螺柱规格 热处理状态 低温限制 ℃
≤M27
≤M27 ≤M36 ≤M36
N
N Q+T Q+T
-20
0 0 0
30CrMoA
35CrMoA 奥氏体 铁素体 备注
≤M56
≤M105 ≤M48 ≤M27
Q+T
Q+T S Q+T
-20 -50
冷拔/冷轧，高级精度 -10 ℃/0 ℃ -20 ℃/0 ℃ 外径≥70,且壁 1.S含量≤0.020%； 厚＞ 6.5mm时， 2.外径≥70,且壁 分别进行厚＞ 6.5mm时， 20/0℃的冲击 分别进行0/试验，平均值 20℃的冲击试验， ≥31J。 平均值≥31J/34J。
GB150总论及压力容器法规体系培训讲义-文档资料
公司培训 讲义
◆压力容器类别划分
•
压力容器按其压力、容积、介质（压力容器的三要素）以及 材料、使用方式等划分为一、二、三类(按容规:多腔容器,按级 别高的腔确定容器类别, 按各腔类别分别提出制造要求)。 • 压力容器的类别划分依据《容规》。 • 一类压力容器类别最低，三类压力容器类别最高。类别高的压 力容器的要求（对材料的检验、复验、制造等）相应也高。
公司培训 讲义 10.) JB 4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》 11.) JB 4709-2000《钢制压力容器焊接工艺规程》 12.) JB/T 4730.1→4730.6-2005《承压设备无损检测》 13.) JB/T 4780-2002《液化天然气罐式集装箱》 14.)JB/T 4781-2005《液化气体罐式集装箱》 15.) JB/T 4782-2007《液体危险货物罐式集装箱》 16.) JB/T 4783-2007《低温液体汽车罐车》 17.) JB/T 4784-2007《低温液体罐式集装箱》 18.) GB/T 19905-2005 《液化气体运输车》 19.)国外标准(ASME/ED/ADR/AS等) 20.)JB/T4735《钢制焊接常压容器》 21.)API620《大型焊接低温储罐的设计与建造》
公司培训 讲义 • 8、 压力无损检测方法及应用 • 压力容器常用的无损检测方法主要有目视、射线、超声、 • 渗透、磁粉、涡流等。每种检测方法均有其优点和局限性。 • 目视(VT)---表观肉眼可检查的缺陷（包括使用放大镜检查） • 射线(RT)---检测内部体积形缺陷 • 超声(UT)---检测内部线形和面形缺陷(6-400mm)； • 磁粉(MT)---检测碳钢类等铁磁性材料表面及近表面缺陷； • 渗透(PT)---检测表面开口性缺陷； • 涡流(ET)---检测表面和近表面缺陷。
GB150_钢制压力容器培训
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）。
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
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。
2、受压元件——封头
2、受压元件——封头
2.2.1 计算公式
KPc Di
2 t 0.5Pc
其中：K
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
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
1、总论
各厚度之间的相互关系
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：
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
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。
2、受压元件——封头
2、受压元件——封头
2.2.1 计算公式
KPc Di
2 t 0.5Pc
其中：K
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
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
1、总论
各厚度之间的相互关系
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：
压力容器检验员培训大纲
压力容器检验员（RQ-1）培训大纲中国特种设备检验协会前言为规压力容器检验员（RQ-1）培训工作，中国特种设备检验协会组织业有关专家编写了本大纲。
参与本大纲编写的检验机构及人员如下：市特种设备检测中心克、梁勇军、贺小刚、京、牛小驰省市特种设备监督检验中心汪杰中国特种设备检验协会国锋、金山中国特种设备检验协会2013年8月30日目录压力容器检验员(RQ-1)培训大纲 (1)附件 A 压力容器检验员(RQ-1)理论知识的培训容 (3)附件 B 压力容器检验员(RQ-1)实际操作技能的培训容 (18)附件C 压力容器检验员(RQ-1)实际操作实习基本要求 (29)附件D 压力容器检验员(RQ-1)实际操作实习记录 (30)附件E 压力容器检验员(RQ-1)取证专业培训活动课程安排 (37)附件F 压力容器常用法规标准目录 (40)压力容器检验员(RQ-1)培训大纲第一条为规压力容器检验员培训工作，根据《特种设备检验人员考核规则》的有关规定，制定本大纲。
第二条本大纲适用于压力容器检验员（RQ-1）的培训工作。
第三条本大纲规定的压力容器检验员（RQ-1）培训容分为理论知识和实际操作技能两部分，理论知识对应《特种设备检验人员考核规则》规定的考试科目A、科目B；实际操作技能对应该规则的科目C。
第四条理论知识（科目A、科目B）的培训分为以下容：（一）特种设备安全监察；（二）压力容器事故知识；（三）检验检测监督管理；（四）压力容器专业基础；（五）压力容器设备；（六）换热容器能效知识；（七）压力容器的故障与失效；（八）压力容器的运行及使用管理；（九）检验检测方法及检验检测设备；（十）压力容器定期检验；（十一）压力容器定期检验安全与防护知识。
本大纲针对上述各项容，分解为具体的项目以及细分的项目，针对每个项目，提出培训基本要求，明确涉及的法规标准以及隶属的考试科目。
理论知识（科目A、科目B）的具体培训容见本大纲附件A。
032332_压力容器标准培训资料——GB150_钢制压力容器__压力容器安全技术监察规程_解析
≥150mm 0.025m3 (高压容器除外） 气体、液化气体、最高工作温度高于 标准沸点的液体。
-0.1≤ p ≤ -0.02 0.1≤ p ≤ 35 ≥150mm
压力容器 划定范围
1.容器与外部管道连接时： ——焊接连接的第一道环向接头坡口端面； ——法兰连接的第一个法兰密封面； ——螺纹连接的第一个螺纹接头端面； ——专业连接件或管件连接的第一个密封面。 2. 接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件。 3. 非受压元件与受压元件的焊接接头（不包括非受压元件）
3）低压容器为第一类压力容器(本条第1款、第2款规定的除外)。
注：1. 按《容规》划分类别的压力容器必须是符合第2条适用范围的压 力容器。 2. 第2条第2款中所列的压力容器其设计、制造和安装、使用管理与修理改造应符合《容规》的要 求。 3. 多腔压力容器的类别划分： 1）分别按各腔的设计压力、容积等进行类别划分； 2）按照类别高的压力腔作为该容器的类别，并按该类别进行使用管理； 3）按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。 4. 图样中技术特性表中的容器类别应按“第三类”、 “第二类”、“第一类”的型式标注。
1、总论
1.1 GB150适用范围
(GB150 Pg1)
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
1、总论
1.2 GB150管辖范围
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 (GB150 Pg3)
Pz 安全泄放装置动作压力
-0.1≤ p ≤ -0.02 0.1≤ p ≤ 35 ≥150mm
压力容器 划定范围
1.容器与外部管道连接时： ——焊接连接的第一道环向接头坡口端面； ——法兰连接的第一个法兰密封面； ——螺纹连接的第一个螺纹接头端面； ——专业连接件或管件连接的第一个密封面。 2. 接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件。 3. 非受压元件与受压元件的焊接接头（不包括非受压元件）
3）低压容器为第一类压力容器(本条第1款、第2款规定的除外)。
注：1. 按《容规》划分类别的压力容器必须是符合第2条适用范围的压 力容器。 2. 第2条第2款中所列的压力容器其设计、制造和安装、使用管理与修理改造应符合《容规》的要 求。 3. 多腔压力容器的类别划分： 1）分别按各腔的设计压力、容积等进行类别划分； 2）按照类别高的压力腔作为该容器的类别，并按该类别进行使用管理； 3）按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。 4. 图样中技术特性表中的容器类别应按“第三类”、 “第二类”、“第一类”的型式标注。
1、总论
1.1 GB150适用范围
(GB150 Pg1)
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
1、总论
1.2 GB150管辖范围
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 (GB150 Pg3)
Pz 安全泄放装置动作压力
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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