压力容器设计方案基础
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压力容器的设计方案步骤1.确定设计目标和使用条件:首先需要明确设计压力容器的使用目标和条件,包括容器的工作压力、工作温度、容量和所处环境等。
2.材料选择:根据容器的使用条件和要求,选择合适的材料进行容器的制造。
常用的压力容器材料有碳钢、不锈钢和铝合金等。
3.容器结构设计:确定容器的结构形式和尺寸。
结构设计包括容器的壁厚、底部形式、连接方式和支撑结构等。
根据容器的工作压力,需要进行强度计算和结构优化,确保容器能够承受内部和外部的力和压力。
4.强度计算和最大允许应力分析:根据容器的结构形式和制造材料,进行强度计算和最大允许应力分析。
主要包括容器的轴向应力、周向应力和切向应力的计算,以及承载能力和安全系数的评估。
5.容器的密封设计:确保容器的密封性能,避免泄漏和破裂。
根据容器的使用条件和介质特性,选择合适的密封材料和密封方式,如垫片密封、法兰密封或螺纹连接等。
6.容器的安全阀和压力传感器设计:为了确保容器的安全运行,需要设计并安装安全阀和压力传感器。
安全阀用于在容器内部压力超过设计值时,释放压力以防止容器破裂。
压力传感器用于实时监测容器的内部压力,以便及时采取措施。
7.容器的制造和检验:根据设计方案,选择合适的制造工艺进行容器的制造。
制造过程需要注意材料的质量控制、焊缝的质量检查和容器的外观检验等。
制造完成后,需要进行压力测试、水压试验和射线检测等,以确保容器的安全性和可靠性。
8.容器的安装和维护:根据容器使用的具体情况,进行容器的安装和维护。
安装过程需要注意容器的固定和支撑,以确保容器的稳定性。
维护过程包括容器的定期检查和保养,以延长容器的使用寿命。
综上所述,压力容器的设计方案步骤涵盖了设计目标和使用条件的确定、材料选择、容器结构设计、强度计算和应力分析、密封设计、安全阀和压力传感器设计、容器的制造和检验、容器的安装和维护等。
通过合理的设计方案,能够确保压力容器的安全运行和可靠性。
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。
压⼒容器设计基础讲义压⼒容器设计基础讲义第⼀部分、压⼒容器设计基础知识第⼀章压⼒容器失效模式压⼒容器在载荷作⽤下丧失了正常的⼯作能⼒称为失效。
压⼒容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。
压⼒容器失效常以三种形式表现出来:强度、刚度、稳定性。
压⼒容器建造标准中主要考虑的失效模式:1)短期失效模式:(1)脆性断裂(2)韧性断裂(3)超量变形引起的接头泄漏(4)超量局部应变引起的裂纹形成或韧性剪切(5)弹性、塑性或弹塑性失稳2)长期失效模式:(1)蠕变断裂(2)蠕变超量变形(3)蠕变失稳(4)冲蚀、腐蚀(5)环境助长开裂,如:应⼒腐蚀开裂3)循环失效(1)扩展性塑性变形(2)交替塑性(3)弹性应变疲劳或弹-塑性应变疲劳(4)环境助长疲劳,如:腐蚀疲劳第⼆章 GB150适⽤范围(1)适⽤的设计压⼒①对于钢制容器不⼤于35MPa;②其它⾦属材料制容器的设计压⼒适⽤范围按相应引⽤标准确定。
(2)适⽤的设计温度范围①设计温度范围:-269℃~900℃。
②钢制容器不得超过按GB 150.2 中列⼊材料的允许使⽤温度范围。
③其他⾦属材料制容器按本部分相应引⽤标准中列⼊的材料允许使⽤温度确定。
(3)下列各类容器不在标准的适⽤范围内:①设计压⼒低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器;②《移动式压⼒容器安全监察规程》管辖的容器;③旋转或往复运动机械设备中⾃成整体或作为部件的受压器室(如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等);④核能装置中存在中⼦辐射损伤失效风险的容器;⑤直接⽕焰加热的容器;⑥内直径(对⾮圆形截⾯,指截⾯内边界的最⼤⼏何尺⼨,如:矩形为对⾓线,椭圆为长轴)⼩于150mm的容器;⑦搪玻璃容器和制冷空调⾏业中另有国家标准或⾏业标准的容器。
(4)对不能按 GB 150.3确定结构尺⼨的容器或受压元件,允许采⽤以下⽅法进⾏设计:①按照附录C的规定,进⾏验证性实验分析(如实验应⼒分析、验证性液压试验)。
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)董金善南京工业大学过程装备研究所第一节概述一、容器的结构在工厂中可以看到许多设备。
在这些设备中,有的用来储存物料,如各种储罐、计量罐;有的进行热量交换,如各种换热器、蒸发器、冷凝器、结晶器等;有的用来进行化学反应,如反应釜、聚合釜、发酵罐、合成塔等。
这些设备虽然尺寸大小不一,形状结构不同,内部构件的型式更是多种多样,但是它们都有一个外壳,这个外壳就叫作容器。
容器一般是由筒体(圆筒)、封头(端盖)、法兰、支座、接管、人孔(手孔)、视镜、安全附件等组成(图1)。
它们统称为压力容器通用零部件,常、低压压力容器通用零部件大都已有标准,设计时可直接选用。
图-1 容器的结构二、压力容器常用标准1.国务院《特种设备安全监察条例》(2003)2.国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》 (1999)3.国家质量监督检验检疫总局《特种设备行政许可工作程序》 (2003)4.国家质量监督检验检疫总局《特种设备行政许可实施办法》 (2003)5.国家质量监督检验检疫总局《特种设备行政许可分级实施范围》(2003)6.国家质量监督检验检疫总局《锅炉压力容器制造监督管理办法》(2003)7.国家质量监督检验检疫总局《锅炉压力容器制造许可工作程序》(2003)8.国家质量监督检验检疫总局《锅炉压力容器制造许可条件》 (2003)9.国家质量监督检验检疫总局《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》 (2003)10.国家质量监督检验检疫总局《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》 (2002)11.G B150-1998《钢制压力容器》12.G B151-1999《管壳式换热器》13.J B/T4735-1997《钢制焊接常压容器》14.J B4710-1992《钢制塔式容器》15.J B4731-XXXX《钢制卧式容器》16.H G/T20569-1994《机械搅拌设备》17.G B12337-1998《钢制球形储罐》18.G B16749-1997《压力容器波形膨胀节》19.J B4732-1994《钢制压力容器-分析设计标准》20.H G20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》21.H G20581-1998《钢制化工容器材料选用规定》22.H G20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》23.H G20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》24.H G20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》25.H G20585-1998《钢制低温压力容器技术规定》26.H G20531-1993《铸钢、铸铁容器》27.J B/T4734-2002《铝制焊接容器》28.J B/T4745-2002《钛制焊接容器》29.G B/T15386-1994《空冷式换热器》30.G B16409-1996《板式换热器》31.H G/T2650-1995《钢制管式换热器》32.G B5842-1996《液化石油气钢瓶》33.J B/T4750-2003《制冷装置用压力容器》34.J B/T6539-1992《微型空气压缩机用钢制压力容器》35.J B8701-1998《制冷用板式换热器》36.J B/T4751-2003《螺旋板式换热器》37.G B18442-2001《低温绝热压力容器》38.G B12130-1995《医用高压氧舱》39.G B9019-1988《压力容器公称直径》40.J B/T4700~4707-2000《压力容器法兰》41.H G20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》42.G B/T9112~9124-2000《钢制管法兰》43.J B/T74~90-1994《管路法兰及垫片》44.J B/T4746-2002《钢制压力容器用封头》45.J B/T4736-2002《补强圈》46.H GJ527-1990《补强管》47.J B/T4712-1992《鞍式支座》48.J B/T4713-2007《腿式支座》49.J B/T4724-1992《支承式支座》50.J B/T4725-1992《耳式支座》51.G B16749-1997《波形膨胀节》52.H G501~502-1986《压力容器视镜》53.H G21588~21591-1995《玻璃板液面计》54.H G21592-95《玻璃管液面计》55.H G/T21584-95《磁性液面计》56.H G21514~21527-1995《碳钢、低合金钢人孔》57.H G21528~21535-1995《碳钢、低合金钢人孔》58.H GJ504~509-1986《不锈钢人孔》59.H GJ510~513-1986《不锈钢手孔》60.H G21537-1992《填料箱》61.H G21571~21572-1995《机械密封》62.H G21563~21569-1995《搅拌传动装置》63.H G5-220~222-1965《搅拌器》64.H G/T21574-1994《设备吊耳》65.G B41-1986《I型六角螺母-C级》66.G B6170-1986《I型六角螺母-A和B级》67.G B5780-1986《六角头螺栓-C级》68.G B5782-1986《六角头螺栓-A和B级》69.J B/T4714-1992《浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数》70.J B/T4715-1992《固定管板式换热器型式与基本参数》71.J B/T4716-1992《立式热虹吸式重沸器型式与基本参数》72.J B/T4717-1992《U型管式换热器型式与基本参数》73.H G21503-1992《钢制固定式薄管板列管换热器》74.G B567-1989《拱形金属爆破片形式与参数》75.G B/T14566-93《正形金属爆破片形式与参数》76.G B/T14567-93《反形金属爆破片形式与参数》77.G B/T14568-93《开缝形金属爆破片形式与参数》78.H G/T20668-2000《化工设备设计文件编制规定》79.T CED41002-2000《化工设备图样技术要求》80.G B6654-1996《压力容器用钢板》81.G B713-1986《锅炉用碳素钢和低合金钢板》82.G B3531-1996《低温压力容器用低合金钢钢板》83.G B4237-1992《不锈钢热轧钢板》84.G B8165-1987《不锈钢复合钢板》85.G B8163-1999《输送流体用无缝钢管》86.G B9948-1988《石油裂化用无缝钢管》87.G B6479-1986《化肥设备用高压无缝钢管》88.G B5310-1995《高压锅炉用无缝钢管》89.G B/T14976-94《流体输送不锈钢无缝钢管》90.G B13296-91《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》91.J B4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》92.J B4727-2000《低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》93.J B4728-2000《压力容器不锈钢锻件》94.G B/T983-1995《不锈钢焊条》95.G B/T5117-1995《碳钢焊条》96.G B/T5118-1995《低合金钢焊条》97.G B5293-1985《碳素钢埋弧焊用焊剂》98.G B12470-1990《低合金钢埋弧焊用焊剂》99.G B/T14957-1994《熔化焊用钢丝》100.GB/T14958-1994《气体保护焊用钢丝》101.GB/T8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》102.JB/T2835-1979《低温钢焊条》103.JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》104.JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》105.JB4730-1994《压力容器无损检测》106.JB/T4711-2003《压力容器涂敷与运输包装》107.JB/T613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》108.HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》109.GB/T18182-2000《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》三、压力容器许可证1. 锅炉制造许可证3. 压力容器设计许可证注:①锅炉设计图纸由省级交由被核准的检验检测机构鉴定;②气瓶(B类)、氧舱设计图纸由总局核准的检验检测机构鉴定;③客运索道、大型友游乐设施设计图纸由总局核准的检验检测机构鉴定。
压力容器制作方案
压力容器是一种用于贮存或运输压缩气体或液体的设备。
为了防止发生安全事故,压力容器的制作和使用必须遵循严格的标准和规定。
1. 设计方案
在设计压力容器时,必须考虑到容器的承载能力和稳定性,以及容器所承受的压力和温度等因素。
采用CAD技术绘制出容器的三维立体图,进行模拟计算和强度分析,以确保容器的稳定性和安全性。
2. 材料选择
合适的材料是制作高质量压力容器的基础。
常用的压力容器材料包括碳钢、不锈钢、铝合金等。
在选择材料时需考虑到材料的机械性能、耐腐蚀性、可焊性等因素。
应尽量选择符合国家标准和行业规范的材料。
3. 制造工艺
制造压力容器的工艺是至关重要的。
必须选用适合的制造方法
和工艺流程,如焊接、冲压、铸造等。
所有的制造过程必须精细、严格控制,以确保容器的质量和安全性。
4. 检测与验收
制造完毕的压力容器必须经过严格的检测和验收程序。
检测包
括外观检查、尺寸检验、强度试验、泄漏检测等。
只有通过所有
检验和验收才能投入使用。
5. 养护与维护
压力容器的养护和维护是延长其使用寿命和确保其安全性的重
要措施。
应定期进行外观检查和液位测量,避免容器内部产生腐
蚀或结构松动等问题。
一旦发现问题,应及时维修或更换。
总之,压力容器的制作和使用必须遵循严格的标准和规定,以
确保容器的稳定性和安全性。
除了在制作过程中选用合适的材料
和工艺,定期维护和检验也非常重要。
只有充分理解和掌握这些制作方案,我们才能制作出高质量的压力容器。
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10.4 D类压力容器热处理10.5 试板和试样10.8 无损检测10. 9 液压试验10.10 容器出厂证明文件。
11.安全附件和超压泄放装置11.1 安全附件11.2 超压泄放装置11.3 压力容器的安全泄放量11.4 安全阀三、GB151-1999《管壳式换热器》01 简述02 标准与GB150-1998《钢制压力容器》的关系。
压力容器设计方案
压力容器设计方案
压力容器是一种用于存储压缩气体或液体的设备,广泛应用于工业、化工、石油、冶金等领域。
在设计压力容器时,需要注重容器的安全、可靠性、耐用性和经济性。
以下是一个针对压力容器设计的方案,包括材料选择、结构设计和安全措施。
材料选择:
压力容器的材料选择至关重要,必须具有高强度、良好的耐压性、耐蚀性和耐磨性。
常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。
根据容器的用途和工作环境的要求,选择适当的材料进行制造。
结构设计:
压力容器的结构设计应考虑容器的强度和刚度,以承受内部的压力和外部的负荷。
一般可采用球形、圆筒形或椭圆形结构。
设计时必须合理计算容器壁的厚度,以保证容器的安全运行。
安全措施:
为确保压力容器的安全运行,需要采取一系列安全措施。
首先是安装压力传感器和温度传感器,实时监测容器内的压力和温度,并及时采取措施调整运行状态。
其次是设置安全阀和爆破片,当容器内压力超过安全值时,安全阀会自动打开,释放过压气体,保护容器不会因过高压力而爆炸。
同时,还应定期进行容器的检测和维护,确保其正常运行。
此外,对于高压容器,可以考虑使用双壳结构,即在容器外再
加一层外壳,以增加容器的安全性和耐久性。
另外,可在容器内部加装隔热层,避免外界温度影响容器内液体或气体的温度。
总之,压力容器的设计方案需要综合考虑材料选择、结构设计和安全措施等多个因素。
只有在科学合理设计的基础上,才能保证压力容器的安全可靠运行。