压力容器简介与薄膜应力

压力容器基础知识题目及答案1.压力容器有哪几种常见的应力？对压力容器安全性有什么影响？薄膜应力：受内压的压力容器，由于壳体在介质压力的作用下要向外扩张，容器抵抗扩张而在器壁上产生的拉伸应力。

薄膜：由于直径对壁厚而言绝对的大，将壁厚视为薄膜，忽略了延容器直径方向的尺寸（壁厚），即容器直径方向的剪切应力，这样只有平面的拉伸应力了。

薄膜应力是压力容器的主应力。

温差应力：热胀冷缩使物体的固有特性，如果物体的温度发生变化，而它又受到相邻不见的牵制约束而不能自由地热胀冷缩，则此物体内部就产生了应力。

局部应力：由于容器局部受力，在材料内部产生的应力称为局部应力。

各种应力可以叠加形成应力集中，应力集中的部位容易产生缺陷并使已有缺陷扩展，最终形成事故。

焊缝和几何形状不连续的部位如开孔的边缘就是应力集中的部位。

2.对于用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢的含碳量，《压力容器安全技术监督规程》中是如何要求的？用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25％。

在特殊条件下，如选用含碳量大于0.25％的钢材，应限定碳当量不大于0.45％，在制造单位征得用户同意，并经过制造单位压力容器技术型噢能够负责人批准，提供材料抗裂性试验报告和焊接工艺评定报告，再按照规程中相关规定办理批准手续。

3.实际操作中操作工常易发生哪些违章的错误操作?①.错误操作阀门;②.带压紧固螺栓和法兰紧固结构；③.快开式压力容器紧固啮合不到位升压;开盖时表压不为零开盖;④.用安全泄压装置进行工艺排放;⑤. 擅自运行缺陷和故障设备;⑥. 颠倒工艺程序或改变工艺条件。

4实际操作中遇到安全阀密封泄漏，不能保证工作压力的情况，你应怎样正确操作及处理？原因：安全阀故障密封泄漏。

处理：应立即停车泄压后更换安全阀。

安全阀送修送检。

禁止压重物密封或拆阀运行。

5.实际操作中遇到停车关闭进气阀，打开排气阀排放介质后长时间压力表指针不回零的情况请你判断其原因是什么？你应怎样正确操作及处理？原因：A. 压力表失灵；B.进、排气阀损坏。

第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力章小结本章介绍了容器承压时器壁内存在的三种性质不同的应力，即一次薄膜应力，一次弯曲应力和边界应力。

这三种应力在容器的强度计算中将不同程度的涉及。

其中一次薄膜应力是最基本的，在下一章中容器强度计算的讨论基本上是以薄膜应力为基础展开的，所以在三种应力中，薄膜应力是必须掌握的重点。

一次弯曲应力虽然也是十分重要的，但是在压力容器中以弯曲为主的受压元件较少，所以从强度计算的数量来说远少于薄膜应力。

二次应力由于它的产生原因不同于一次应力，而且又是考虑容器强度问题时不能回避的应力，所以对于二次应力的产生原因、性质特点、限制条件我们都作了定性的分析讨论。

通过这种讨论应该了解在什么情况下以及为什么可以不考虑二次应力而在另外一些情况下又为什么必须考虑二次应力。

有了这个基础，才能够理解下一章将要讨论的压力容器强度计算与结构设计中对一些问题的处理。

7.1 回转壳体中的薄膜应力1.容器是化工生产所用各种设备外部壳体的总称。

2.容器一般是由筒体、封头、法兰、支座、接管及人孔等元件构成。

筒体和封头是容器的主体。

3.压力容器壳体除平板形封头外都是回转壳体。

4.以任何直线或平面曲线为母线，绕其同平面曲线为母线，绕其同平面内的轴线旋转一周后形成的曲面，称为回转曲面。

5.过球形壳体上任何一点和球心，不论从任何方向将球形壳体截开两半，都不可以利用受力平衡条件求得截面上的薄膜应力为σ=pD/4δ。

6.与圆筒形壳体相比，球形壳体上的薄膜应力只有圆筒形壳体上最大薄膜应力值得一半。

7.圆锥形壳体中间面的母线虽然也是直线，但它不是平行于回转轴，而是与回转轴相交，其交角称为圆锥形壳体的半锥角。

正是由于这个缘故，圆锥形壳体中面上沿其母线上各点的回转半径不相等。

因此，圆锥形壳体上的薄膜应力从大端到小端是不一样的。

7.2边界区内二次应力1.筒体与封头在连接处所出现的这种自由变形的不一致，必然导致在这个局部的边界地区产生相互约束的附加内力，即边界应力。

第七章_压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力在压力容器设计中，薄膜应力、弯曲应力和二次应力是三种主要的应力类型，对容器的结构和稳定性有着至关重要的影响。

了解和掌握这三种应力的性质和计算方法，对于设计者来说是至关重要的。

一、薄膜应力薄膜应力是一种主要的应力类型，通常发生在压力容器表面。

它是由容器内外的压力差引起的。

在压力容器设计中，薄膜应力是必须考虑的重要因素之一。

它可以通过薄膜应力强度因子进行计算，这个强度因子通常由经验公式和实验数据确定。

对于圆形平盖和球形封头，薄膜应力的计算公式可以分别简化为对圆板和球壳的薄膜应力计算公式。

对于其他更复杂的形状，如椭圆或锥形，则需要使用更复杂的公式进行计算。

二、弯曲应力弯曲应力通常发生在压力容器的部分区域，例如在容器壁的局部区域或连接处。

这种应力是由于容器内外的压力差和容器结构的自重引起的。

弯曲应力的计算通常需要考虑多种因素，如材料的弹性模量、泊松比、压力以及容器的几何形状和尺寸等。

在压力容器设计中，弯曲应力可以通过有限元分析等方法进行计算和评估。

这种方法可以更准确地模拟容器的实际结构和载荷条件，从而得到更精确的弯曲应力结果。

三、二次应力二次应力是由于局部区域的薄膜应力和弯曲应力的组合而产生的。

它通常发生在压力容器的某些特定区域，如连接处或容器壁的局部区域。

二次应力的计算需要考虑多种因素，如材料的弹性模量、泊松比、压力以及容器的几何形状和尺寸等。

在压力容器设计中，二次应力的计算通常需要通过有限元分析等方法进行。

这种方法可以更准确地模拟容器的实际结构和载荷条件，从而得到更精确的二次应力结果。

同时，二次应力的分布和大小也需要通过实验进行验证和校核。

四、设计建议在压力容器设计中，为了降低薄膜应力、弯曲应力和二次应力对容器结构的影响，以下一些建议可以作为参考：1.优化容器的几何形状和尺寸：通过改变容器的几何形状和尺寸，可以降低应力集中程度，从而降低薄膜应力、弯曲应力和二次应力的大小。

压力容器薄膜应力理论分析本章重点内容及对学生的要求：（1）压力容器的定义、结构与分类；（2）理解回转薄壳相关的几何概念、第一、二主曲率半径、平行圆半径等基本概念。

（3）掌握回转壳体薄膜应力的特点及计算公式。

第一节 压力容器概述1、容器的结构如图1所示，容器一般是由筒体（壳体）、封头（端盖）、法兰、支座、接管及人孔（手孔）视镜等组成，统称为化工设备通用零部件。

图1 容器的结构示意图2、压力容器的分类压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故的危害性程度各不相同。

压力容器的分类也有很多种，一般是按照压力、壁厚、形状或者在生产中的作用等进行分类。

本节主要介绍以下几种：○1按照在生产工艺中的作用 反应容器（R ）：主要用来完成介质的物理、化学反应，利用制药中的搅拌反应器，化肥厂中氨合成塔，。

换热容器（E ）：用于完成介质的热量交换的压力容器，例如换热器、蒸发器和加热器。

分离压力容器（S ）：完成介质流体压力缓冲和气体净化分离的压力容器，例如分离器、干燥塔、过滤器等；储存压力容器（C ，球罐代号为B ）：用于储存和盛装气体、液体或者液化气等介质，如液氨储罐、液化石油气储罐等。

○2按照压力分 外压容器：容器内的压力小于外界的压力，当容器的内压力小于一个绝对大气压时，称之为真空容器。

内压容器：容器内的压力大于外界的压力。

低压容器（L ）： MPa P MPa 6.11.0<≤；中压容器（M ）：M P a P MP a 1016.0<≤ 高压容器（H ）：M P a P MP a 10010<≤ 超高压容器（U ）：P M P a ≤1○3《压力容器安全监察规程》 一类容器：有下列情况之一的A 非易燃或无毒介质的低压容器；B 易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器；二类容器：有下列情况之一的A 剧毒介质的低压容器；B 易燃或者有毒介质的低压反应容器和储运容器；C 中压容器；D 内径小于1m 的低压废热锅炉三类容器：有下列情况之一的A 高压、超高压容器；B 剧毒介质，且最高工作压力与容积的乘积MPa L V P W ∙≥∙200C 易燃或者有毒介质且MPa L V P W ∙≥∙500的中压反应容器；或者M P a L V P W ∙≥∙500的中压储运容器； D 中压废热锅炉或内径大于1m 的低压废热锅炉。