压力容器的强度计算.
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压力容器设计中的材料选择与强度计算研究
压力容器设计中的材料选择与强度计算研究摘要：压力容器设计中的材料选择和强度计算是紧密相连的环节。
材料的选择直接影响到容器的性能和使用寿命，而强度计算则为容器提供了设计和改进的依据。
在材料选择方面，需要综合考虑材料的强度、耐蚀性、耐热性、可焊性等因素；在强度计算方面，根据容器的使用条件和设计规范，进行应力和变形的分析和评估。
关键词：压力容器设计；材料选择；强度计算引言压力容器的材料选择与强度计算是压力容器设计过程中的两个核心研究方向。
正确选择合适的材料能够保证容器的安全性和可靠性，强度计算则能够评估材料在工作条件下的应力和变形情况，确保容器的设计满足强度要求。
1强度计算在压力容器设计中的作用强度计算是一种基于工程原理和材料科学的精确计算方法，旨在确保压力容器具备足够的强度，以承受内部压力和外界负载的作用。
强度计算能够帮助工程师确定合适的材料特性及其最大应力极限。
通过分析压力容器内外的各种压力、温度和环境影响等因素，准确地预测材料在不同工作条件下的应力分布。
根据这些计算结果，设计人员可以选择具有足够强度和耐久度的材料，确保在长期使用过程中不会出现破坏或损坏。
强度计算为工程师提供了评估压力容器结构安全性的依据。
通过对容器壁厚、焊接缝、支撑结构等重要组成部分进行详细的应力分析和振动计算，可以判断结构是否足够牢固，并且在受到冲击负载时是否能够有效承受。
这些计算结果直接影响到容器的安全运行和防止事故发生。
强度计算还有助于优化设计方案，提高压力容器的性能和可靠性。
通过反复计算和模拟不同参数和结构的组合，工程师可以找到最佳的设计方案，既满足强度要求，又使材料利用率达到最大化。
这不仅节省了成本，还提高了容器的效率，减少了对环境的影响。
2压力容器设计中的材料选择2.1金属材料压力容器是一种用于储存和输送气体或液体的关键设备。
在压力容器设计中，强度计算是一个重要的步骤，用于确定容器的结构是否能够承受内部压力和外部负载。
压力容器设计外压筒体坚强设计强度计算
L's 1.1 Do e
加强圈实际加强范围 Ls （当与相邻加强圈有重叠时，则重叠部分 各算一半，当与凸形封头相邻时，应计入封头曲面深度的1/3） 圆筒起加强作用部分面积 As' 圆筒与加强圈组合截面形心高度 H As' = Lsδ
n
=
H
As ( Z 0 n ) As' n / 2 As As'
加
型钢截面惯性矩 I1
圆筒起加强作用部分惯性矩I2
强
圈
mm4
强
度
计
算
8.33E+05 1.71E+06 2.56E+06 94.14 9.40E-04 4.71E+05 合格 mm4 mm4 mm mm
4 4
非型钢截面惯性矩 I1' 加强筋与圆筒惯性矩之和I3
1.44E+04
mm
4
组合截面惯性矩 Is 外压应力系数 B 查表确定外压应变系数 A 所需要的惯性矩 I 校 核
设计温度下加强圈材料的弹性模量 Et
（请在12行和13行输入加强圈尺寸） 加强筋截面面积 As 加强筋截面形心高度 Zo a1 加强筋尺寸 b1 圆筒外直径 Do 单个加强圈有效加强范围 Ls'
10 100
e
mm mm mm mm mm mm2 mm
圆筒的有效厚度 δ
10.7 145.00 100 1.20E+03 31.45
Is = I1(或I1') Do e ( As / Ls )
MPa
（查GB 150.1～150.4-2011图4-3～图4-12）
Do2 Ls ( e As / Ls ) I A 10.9
容器失效准则强度理论计算法则资料
压力容器强度计算概述——设计压力选取
表 设计压力选取 设 计 压 力 1.0~1.10 倍工作压力； 不低于（等于或稍大于）安全阀开启压力（安全 阀开启压力取 1.05~1.10 倍工作压力） ； 取爆破片设计爆破压力加制造范围上限； 取无安全泄放装置时的设计压力,且以 0.1Mpa 外 压进行校核； 设计外压力取 1.25 倍最大内外压力差或 0.1Mpa 两者中的小值； 设计外压力取 0.1Mpa； 设计外压力按无夹套真空容器规定选取 1 设计内压力按内压容器规定选取；
压力容器强度计算概述——术语厚度
3、厚度
（1）计算厚度δ：由计算压力计算（设计压力加静压力）得到，容器受压元件为满足 强度及稳定性要求，按相应公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。 （2）设计厚度δd：计算厚度与腐蚀裕量之和。 （3）名义厚度δn（即图样标注厚度）：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至 钢材（钢板或钢管）标准规格的厚度。 （4）有效厚度δe：名义厚度减去厚度附加量（腐蚀裕量与钢材厚度负偏差之和）。 （5）最小实测厚度：实际测量的容器壳体厚度的最小值。厚度校核时如果局部减薄 用《检规》的G0校核，如果均匀减薄，则需要考虑腐蚀余量后校核。 （6）厚度附加量：设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢板（或钢管） 厚度负偏差C1及腐蚀裕量C2。<制造减薄量C3> 注意：容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度δmin： 对碳素钢、低合金钢，不小于3mm 对高合金钢，不小于2mm
压力容器强度计算概述——术语压力
1、压力（除注明者外，压力均为表压力）
（5）最大允许工作压力[Pw]：指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。 该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。 最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压力（安全阀开启 压力或爆破片设计爆破压力）的依据。 （6）安全阀的开启压力 PZ：安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时，在 安全阀进口测得的压力。介于容器最大工作压力和设计压力之间。 （7）爆破片的标定爆破压力Pb：爆破片铭牌上标明的爆破压力。1.0-1.1
任务四 压力容器的强度计算及校核
项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断，K＞1.2为厚壁容器，K≤1.2为薄壁容器。
工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作，需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体1.壁厚计算公式圆筒体计算壁厚：圆筒体设计壁厚：球形容器计算壁厚：球形容器设计壁厚：式中δ——圆筒计算厚度，mmδd——圆筒设计厚度，mmpc——计算压力，MPa。
pc=p+p液，当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略Di——圆筒的内直径，mm[σ]T——设计温度T下，圆筒体材料的许用应力，MPa（可查表）φ——焊接接头系数，φ≤1.0C2——腐蚀裕量，mm2.壁厚校核计算式在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算，如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。
这时容器的材料及壁厚都是已知的，可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。
式中δe——圆筒的有效厚度，mm设计温度下圆筒的计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]：设计温度下球壳计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
二、封头的强度计算1.封头结构封头是压力容器的重要组成部分，常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖），如图1-4所示。
工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头，最常用的是标准椭圆形封头。
以下只介绍椭圆形封头的计算，其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。
图1-4 封头的结构型式2.椭圆形封头计算椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成，如图1-5所示。
直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种，直边h的取值可查表1-7。
表1-7 椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位：mm图1-5 椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于2时，称为标准椭圆形封头。
压力容器的强度计算
• M——碟形封头的形状系数 • M的取值见表8-4
•
§16-2 容器设计(PASS)
• 壁厚的计算
简 化
•
§16-2 容器设计(PASS)
• 碟形封头球面内半径Rci可以取等于封头直 径Di或0.9 Di，令Rci＝α Di
•式中α＝0.9或1，常用值为0.9
碟形封头的厚度如果太薄，也会发生内压下的弹性失 稳。所以规定：对于Rci＝0.9Di。r＝0.17Di的碟形封头， 其计算厚度不得小于封头内直径的0.15％。如果折边半径 小于0.17Di（但不允许小于0.1Di），其计算厚度不得小 于0.3％Di。
头要比凸形封头厚得多。
（3）平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径较小的容器中，采用平 板封头比较经济简便。 承压设备的封头一般不采用平板形，只是压力容器的人孔、手孔以及在操 作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。
（4）高压容器中，平板封头用得较为普遍。 这是因为高压容器的封头很厚，直径又相对较小，凸形封头的制造较为困难。
•3.厚度系数在确定工作应力和最大许可压力时的应用:
•厚度系数β
β＝δe / δ
•(16-13)
•厚度系数反映了筒体厚度上的富裕程度。
•(16-14)
•(16-15)
•
§16-2 容器设计
•三、内压凸形封头壁厚的确定:
1. 封头的分类:
•
§16-2 容器设计
•2.内压凸形封头包括四种形式：
•(a)标准椭圆形，(b)半球形，(c)碟形,(d)无折边球形。
§16-3 容器参数的确定
•一、设计压力 ：
1.设计压力：
设计压力是在相应的设计温度下用以确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器 设计压力。其值稍高于最大工作压力。
压力容器强度校核公式
压力容器强度校核 筒体壁厚校核公式 软件模板 计算公式：'22[]c it cP D C P δσφ=+-筒校核备注：c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力φ ：焊缝系数若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9 局部无损检测， φ=0.8 '2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用。
封头壁厚校核公式1.椭圆形封头软件模板 计算公式：'22[]0.5c i t cP D C P δσφ=+-封校核备注：c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力φ ：焊缝系数：若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9 局部无损检测， φ=0.8 '2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用2.球形封头软件模板 计算公式：'24[]c it cP D C P δσφ=+-封校核备注：c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力φ ：焊缝系数：若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9 局部无损检测， φ=0.8'2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用。
任务四 压力容器的强度计算及校核
项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器，通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断，K＞1.2为厚壁容器，K≤1.2为薄壁容器。
工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作，需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体1.壁厚计算公式圆筒体计算壁厚：圆筒体设计壁厚：球形容器计算壁厚：球形容器设计壁厚：式中δ——圆筒计算厚度，mmδd——圆筒设计厚度，mmpc——计算压力，MPa。
pc=p+p液，当液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略Di——圆筒的内直径，mm[σ]T——设计温度T下，圆筒体材料的许用应力，MPa（可查表）φ——焊接接头系数，φ≤1.0C2——腐蚀裕量，mm2.壁厚校核计算式在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算，如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。
这时容器的材料及壁厚都是已知的，可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。
式中δe——圆筒的有效厚度，mm设计温度下圆筒的计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]：设计温度下球壳计算应力σT：σT值应小于或等于[σ]Tφ。
二、封头的强度计算1.封头结构封头是压力容器的重要组成部分，常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头（即平盖），如图1-4所示。
工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头，最常用的是标准椭圆形封头。
以下只介绍椭圆形封头的计算，其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。
图1-4 封头的结构型式2.椭圆形封头计算椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成，如图1-5所示。
直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种，直边h的取值可查表1-7。
表1-7 椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位：mm图1-5 椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于2时，称为标准椭圆形封头。
100立方0.2Mpa不锈钢储罐压力容器强度计算书
内筒体下段内压计算 计算单位 工程公司计算所依据的标准GB/T 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p c 0.52 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm材料S30408(Rp1.0)# ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ]166.60 MPa 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度下屈服点 R eL 250.00 MPa 负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 0.00 mm 焊接接头系数 φ1.00厚度及重量计算计算厚度 δ = ct ic ][2P D p -φσ = 4.69mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 7.70 mm 名义厚度 δn = 8.00 mm 重量899.22Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值 p T = 1.10p [][]σσt = 0.3900MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 76.17 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [p w ]= 2δσφδe t i e []()D += 0.85302MPa 设计温度下计算应力 σt= ee i c 2)(δδ+D p = 101.56 MPa [σ]tφ 166.60 MPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格内容器上封头内压计算计算单位 工程公司 计算所依据的标准GB/T 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.35 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm 曲面深度 h i 750.00 mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度许用应力 [σ] 166.60 MPa 负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 0.50（封头加工减薄量） mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验 试验压力值p T = 1.10pt][][σσ= 0.3900MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 112.60MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 1.0000计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 3.15mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 5.20 mm 最小厚度 δmin = 4.50 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量468.64Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.57705MPa结论 合格内筒下封头压力计算计算单位 工程公司 计算所依据的标准GB/T 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.55 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm 曲面深度 h i 750.00 mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度许用应力 [σ] 166.60 MPa 负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 0.90（封头加工减薄量） mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验 试验压力值p T = 1.10pt][][σσ= 0.3900MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 86.13MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 1.0000计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 4.96mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 6.80 mm 最小厚度 δmin = 4.50 mm 名义厚度 δnh = 8.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量625.86Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.75440MPa结论 合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。
压力容器强度计算公式及说明
压力容器强度计算公式及说明压力容器壁厚计算及说明一、压力容器的概念同时满足以下三个条件的为压力容器,否则为常压容器。
1、最高工作压力P ：9.8×104Pa ≤P ≤9。
8×106Pa ，不包括液体静压力；2、容积V ≥25L ，且P ×V ≥1960×104L Pa ；3、介质：气体，液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。
二、强度计算公式1、受内压的薄壁圆筒当K=1.1～1。
2,压力容器筒体可按薄壁圆筒进行强度计算，认为筒体为二向应力状态,且各受力面应力均匀分布，径向应力σr =0，环向应力σt =PD/4s ，σz = PD/2s ，最大主应力σ1＝PD/2s ，根据第一强度理论，筒体壁厚理论计算公式,δ理＝PPD －σ][2 考虑实际因素,δ＝P PD φ－σ][2+C 式中,δ—圆筒的壁厚（包括壁厚附加量)，㎜；D — 圆筒内径，㎜;P — 设计压力，㎜；［σ] - 材料的许用拉应力，值为σs /n ，MPa ；φ- 焊缝系数,0.6～1.0；C — 壁厚附加量，㎜。
2、受内压P 的厚壁圆筒①K ＞1.2，压力容器筒体按厚壁容器进行强度计算，筒体处于三向应力状态，且各受力面应力非均匀分布(轴向应力除外)。
压力容器强度计算公式及说明 径向应力σr ＝--1(222a b Pa 22r b ）环向应力σθ＝+-1(222a b Pa 22r b ）轴向应力σz =222a b Pa -式中,a —筒体内半径，㎜；b-筒体外半径,㎜;②承受内压的厚壁圆筒应力最大的危险点在内壁，内壁处三个主应力分别为：σ1＝σθ＝P K K 1122-+σ2=σz =P K 112-σ3=σr =—P第一强度理论推导处如下设计公式σ1＝P K K 1122-+≤［σ]由第三强度理论推导出如下设计公式σ1－σ3＝P K K 1122-+≤[σ]由第四强度理论推导出如下设计公式：P K K 132-≤[σ］式中,K ＝a/b3、受外压P 的厚壁圆筒径向应力σr ＝－--1(222a b Pb 22r a )环向应力σθ＝－+-1(222a b Pb 22r a ）4、一般形状回转壳体的应力计算经向应力 σz =s P 22ρ环向应力 sP t z=+21ρσρσ式中,P —内压力，MPa ；ρ1—所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径,㎜；(纬）ρ2-所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径，㎜；(经)s-壳体壁厚,㎜。
压力容器强度计算
19
几个厚度之间关系
1、计算厚度 2、设计厚度 d 3、名义厚度 n 4、有效厚度 e
pc Di 2[ ]t pc
d C2
n d C1
d n C
圆整量， (C1为钢材厚度负偏差)。
e d n1、压力容器设计方法 2、压力容器失效形式 3、强度判据和强度理论 4、圆筒的厚度计算 5、封头的厚度计算 6、压力容器开孔及补强设计
2
1.压力容器设计方法
常规设计：
它以薄膜应力分析和弹性 失效设计准则为基础进行压 力容器的强度设计，在开孔 接管等局部应力较复杂的部 位采用经验设计的方法进行 处理。
3
目前各国压力容器设计中 仍大量采用常规设计的方法
2． 压力容器失效形式
1、失效的概念
压力容器因机械载荷或温度载荷过高而 丧失正常工作能力。
2、压力容器及过程设备的失效形式
强度失效
刚度失效
4
失稳失效
泄漏失效
2． 压力容器失效形式
1、强度失效
因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称 为强度失效。容器中某最大应力点超过屈服点 后就会出现不可恢复的变形。随着载荷的增大， 容器的朔性区不断扩大，当载荷大到某一极限 时，朔性区就会扩展到一定的一定范围，容器 便会失去了承载能力。
例1 一个内压圆筒，设计压力p＝0.8MPa，设计温度t＝100 ℃， 圆筒内径Di＝1000mm，焊缝采用双面对焊，局部无损探伤； 工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率为 Ka＜0.1mm／y，设计受命B＝20y，试在Q235-B、16MnR两种材 料中选用两种作筒体材料，并分别确定两种材料下简体壁厚各 为多少，由计算结果讨论选择哪种材料更省料。
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第11章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6、焊接接头系数（Joint efficiency ）的影响（1）焊接接头的影响焊接接头是容器上比较薄弱的环节，较多事故的发生是由于焊接接头金属部分焊接影响区的破裂。
一般情况下，焊接接头金属的强度和基本金属强度相等，甚至超过基本金属强度。
但由于焊接接头热影响区有热应力存在，焊接接头金属晶粒粗大，以及焊接接头中心出现气孔和未焊透缺陷，仍会影响焊接接头强度，因而必须采用焊接接头强度系数，以补偿焊接时可能产生的强度消弱。
焊接接头系数的大小取决于焊接接头型式、焊接工艺以及焊接接头探伤检验的严格程度等。
（2）焊接接头系数的选取：由接头形式和无损探伤的长度确定●双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100％无损探伤，φ ＝1.00； 局部无损探伤， φ ＝0.85；●单面焊的对接接头，沿焊接接头根部全长具有紧贴基本金属的垫板：100％无损探伤， φ ＝1.00； 局部无损探伤， φ ＝0.8；●无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝，无垫板： φ＝0.6；第二节 内压容器筒体与封头厚度的设计1、内压圆筒（cylindrical shell ）的厚度设计（1）理论计算厚度δ（required thickness ）GB150-1998 定义：按各章公式计算得到的厚度，为能安全承受计算压力P C （必要时尚需计入其他载荷）。
内压圆筒壁内的基本应力是薄膜应力，由第三强度理论可知薄膜应力的强度条件为： t r ][3σσσθ≤= ，t r PD ][23σδσ≤=（1） 式中： t ][σ--制造筒体钢板在设计温度下的许用应力；考虑到焊接接头的影响，公式（1）中的许用应力应使用强度可能较低的焊接接头金属的许用应力，即把钢板的许用应力乘以焊缝系数。
φσδσt r PD ][23≤=，则有：i t PD 2[]δσφ≥ 式中D 为中径，当壁厚没有确定时，则中径也是待定值，利用D=D i +δ则有：c i t cP D =2[]-P δσφ （2） 公式（2）一般被简化为：c i t P D =2[]δσφ（3） （2）设计壁厚d δ（design thickness ） 计算壁厚δ与腐蚀余量C 2之和称为设计壁厚。
可以将其理解为同时满足强度、刚度和使用寿命的最小厚度。
2d C δδ=+ （4）C 2为腐蚀裕度 根据介质对选用材料腐蚀速度和设计使用寿命共同考虑。
C 2=k· a ， mm ；k —腐蚀速度（corrosion rate ），mm/a ； a —设计年限（desired life time ）。
对碳素钢和低合金钢，C 2≥ 1mm ；对于不锈钢，当介质腐蚀性能极微时，取C 2＝0。
（3）名义厚度d δ（normal thickness ） 设计厚度d δ加上钢板负偏差C 1后向上圆整至刚才标准规格的厚度，即标注在设计图样上的壳体厚度。
1n d C δδ=+∆+ （5） C 1—钢板负偏差。
任何名义厚度的钢板出厂时，都允许有一定的负偏差。
钢板和钢管的负偏差按钢材标准的规定。
当钢板负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6％时，负偏差可忽略不计。
钢板厚度（mm ）2 2.2 2.5 2.8~3.0 3.2~3.5 3.8~4.0 4.5~5.5 负偏差（mm ）0.18 0.19 0.2 0.22 0.25 0.3 0.5 钢板厚度（mm ）6~7 8~25 26~30 32~34 36~40 42~50 52~60 负偏差（mm ）0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3(4) 有效厚度e δ名义厚度n δ减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差，从性质上可以理解为真正可以承受介质压强的厚度，成为有效厚度。
数值上可以看作是计算厚度加上向上钢材圆整量。
12e n C C δδ=-- （6） 厚度系数β：圆筒的有效厚度和计算厚度之比称为圆筒的厚度系数。
（5）最小厚度min δ为满足制造、运输及安装时刚度要求，根据工程经验规定的不包括腐蚀裕量的最小壁厚。
○1碳素钢和低合金钢制造的容器，最小壁厚不小于3mm ； ○2高合金钢制容器，（如不锈钢制造的容器），最小壁厚不小于2mm 。
当筒体的计算厚度小于最小厚度，应取最小厚度作为计算厚度，这时筒体的名义厚度可以分为两种不同的情况分别计算。
（1） 当min 1->C δδ，n min 2=+C +,()δδ∆∆可以等于零（2） 当min 1-C δδ<时，必须考虑钢板负偏差，n min 21=+C +C +δδ∆表5 钢板的常用厚度表表6 几种厚度之间的相互关系2、内压球壳（sphere）的厚度设计球壳的任意点处的薄膜应力均相同，且mσσθ=，根据薄膜应力第三强度条件：[]4trPDθσσσφδ==≤采用内径表示：,4[]4[]c i c icP D P DmmPδδσφσφ==-或者简化为(7)其他的厚度计算与筒体一样。
3、内压封头的厚度设计（1）半球形封头（hemispherical head）半球形封头的厚度采用球壳的壁厚设计公式进行计算。
图1 半球形封头示意图图2 椭圆形封头示意图（2）标准椭圆形封头（ellipsoidal head）如图所示，由半个椭球和一段高为h0的圆筒形筒节（称为直边）构成，封头曲面深度4iDh=，直边高度与封头的公称直径有关。
封头的公称直径DN ≤2000 >2000封头的直边高度h025 40对于标准椭圆封头，最大的薄膜应力位于椭球的顶部，大小和圆筒的环向应力完全相同，其厚度和圆筒形的计算一样。
但是和下面的GB150-1998 规定的不太一样，主要是因为在简化是产生的，影响不大。
K2[]0.5c itcp Dpδσφ=-（8）K为椭圆封头形状系数，⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=2)2(261iihDK标准椭圆封头为K=1.02[]0.5c itcp Dpδσφ=-应当注意，承受内压时椭圆封头的赤道处为环向压缩应力，为了避免失稳，规定标准椭圆的计算厚度不得小于封头内径的0.15%。
（3）碟形封头又称带折边球形封头，有三部分组成，以R i为半径的球面壳体、半径为r的圆弧为母线所构成的环状壳体（折边或过渡圆弧）。
●球面半径R i一般不大于筒体直径D i；●折边半径r在任何情况下不得小于球面半径的10%，其应大于三倍的封头厚度。
图3 碟形封头碟形封头厚度的计算公式：2[]0.5c icMp Rpδσφ=-（9）式中：M—碟形封头形状系数134iRMr⎛=+⎝碟形封头的厚度如果太薄，则会出现内压下的弹性失稳，所以规定：ieDM%15.0,34.1≥≤δ；ieDM%3.0,34.1≥>δ（4）球冠形封头（没有折边）封头的结构，为了进一步降低凸形封头的高度，将碟形封头的过度圆弧和直边部分去掉，将球面部分直接焊接到圆柱壳体上，如下图所示。