玻璃钢内压容器壁厚计算

玻璃钢储罐生产应重视厚度的设计计算谢春良;骆立刚【摘要】Although the quantity of glass fiber reinforced plastic ( FRP) tank increases every year, the quality has not been improved simultaneously, the reasons mostly being insufficient wall thickness and low quality of internal and external surfaces arising from the negligence to relevant quality standards and the insufficient attention to tank thickness design calculation of manufacturing enterprises. Emphasizes the importance of the thickness design calculation of FRP tank and discusses the calculation method, which aims to help improve the quality of FRP tanks and therefore avoid potential accidents due to inferior tank quality.%我国玻璃钢储罐用量逐年增加，但其产品质量并没有同步提升。

存在的主要问题是储罐壁厚不足和内外表面质量不符合要求等。

原因在于设备制造企业对相关标准的忽视和对玻璃钢储罐厚度设计计算的不重视。

强调了玻璃钢储罐厚度设计计算的重要性，并论述了其设计计算方法，以期对提高玻璃钢储罐产品质量及消除事故隐患有所帮助。

【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P12-14)【关键词】玻璃钢储罐;储罐壁厚;设计;标准【作者】谢春良;骆立刚【作者单位】浙江省特种设备检验研究院;浙江省特种设备检验研究院【正文语种】中文【中图分类】TQ053.20 引言随着我国经济的快速发展，各种化工产品的用量逐年增加。

压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式容器标准：《GB 150-2011压力容器》《NB/T 47003.1-2009钢制焊接常压容器》钢材标准：《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》―― GB 150碳素钢和低合金钢的钢板标准牌号Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 《GB/T 3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》——GB150 Q235B钢板标准《GB 24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带》――GB150高合金钢的钢板标准《GB/T 4237-2007不锈钢热轧钢板和钢带》―― NB/T 47003高合金钢板标准，化学成分、力学性能《GB/T 3280-2007不锈钢冷轧钢板和钢带》《GB/T 20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》《GB/T 699-1999优质碳素结构钢》牌号08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn《GB/T 700-2006 碳素结构钢》――牌号Q195、Q215、Q235、Q275《GB/T 709-2006热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量级允许偏差》不锈钢牌号对照表圆筒直径：钢板卷焊的筒体，规定内径为公称直径。

其值从300〜6000mm , DN1000 以内50mm 进一档，DN1000 〜6000mm 以100mm 进一档。

钢板厚度：《GB 150-2011压力容器》，Q235B钢板厚度，用于容器壳体时 < 16mm用于其他受压元件时 < 30mm《NB/T 47003.1-2009钢制焊接常压容器》不包括腐蚀裕量的圆筒最小厚度：对碳素钢及低合金钢为3mm;对高合金钢为2 mm。

3.1.5按限定应变准则计算示例设计一个玻璃钢稀硫酸加酸罐，浓度35%，密度1.25，工作压力常压，介质装液4m 3。

总高限制4 m ，地面面积限制10m 2。

自然进出工质，出液口高度不限，接管、液位显示按工艺条件指标要求执行。

1.选材及铺层设计树脂选用不饱和聚酯树脂3301作内外表面层。

191作强度层，E m =3×103MPa ；ρm =1.25g/cm 3，υm =0.35。

增强材料选用中碱正交平衡无捻粗纱方格布和玻璃纤维短切毡。

玻璃布单位面积质量800g/m 2，玻璃布玻璃钢的树脂重量含量为35%。

短切毡采用纤维d=10μm ；L=50mm 的无纺布；毡布单位面积质量450g/m 2。

短切毡玻璃钢的数脂含量为45%。

E f =7.5×105MPa ；ρf =2.5 g/cm 3；υf =0.18。

用选择的树脂和纤维织物，通过将来制作设备的工人按照工艺制作出大量试样。

试样在硫酸浓度35%的介质中浸泡后测试，拉伸应变在0.105%后产生声发射。

确定限定的应变值为0.095%。

铺层的层间结构采用内防腐蚀层-过渡层-强度层-外防腐层的铺层。

内防腐蚀层树脂含量80%，厚度1mm ，表面毡增强；过渡层树脂含量60%，厚度2mm ，短切毡增强；强度层由玻璃布和短切毡的单层板交替铺叠；外防腐层的树脂含量80%，厚度1mm ，表面毡增强。

2. 容器几何设计容器总体积：4÷0.8=5 m 3，装入80%体积为4m 3。

容器直径和筒体长度：选用标准椭圆封头，总体积由筒体和封头之和。

按 V =π(D i 2)2L +π12D i 3取筒体长径比D i =0.618×L ， 则：5×109=π(D i 2)2D i 0.618+π12D i 3 即 5×109=1.53D i 3 所以：D i =1483mm 。

筒体长度：L=D i ÷0.618=1483÷0.618=2400mm 。

一、各参数如下：序号符号数值1C 1=22C 2=0.53δ=204δH =255δO =17.56δHO =22.57R i =17508R m =1760.09L=950010H=87511A=120012W=9.2E+0513q=86.0959914b=40015b 1=60016b 2=273.817F= 3.7E+0518P=0.1019[σ]cr 20[σ]t 21玻璃钢和钢制-三鞍座卧式容器的设计及计算HG20582-1998和GB150-89)解释筒体负偏差，钢材按标准取值，若小于6%可以忽略不计，玻璃钢按壁厚的1腐蚀余量(不小于1.0mm计算)，mm;,筒体内半径，mm筒体平均半径，R m =R i +δ/2,mm 筒体长度（两封头切线间距离），mm 封头内壁曲面深度，mm筒体壁厚（包含壁厚附加量），mm 封头壁厚（包含壁厚附加量），mm 筒体计算壁厚（不包含壁厚附加量），mm 封头计算壁厚（不包含壁厚附加量），mm 加强圈宽度，mm（玻璃钢容器考虑外加强筋，厚度δ筋=20mm）圆筒有效宽度，mm 每个支座的反力，N 设计压力，Mpa边支座中心线到近端封头切线的距离，mm,卧式容器鞍座的最佳位置，首先0.2L，其次尽量使A≤0.5R m容器壳体及充满介质时的总重量（包含所有附属装置及保温层等），N 设备总重量W的单位长度重量载荷，N/mm支座轴向宽度，mm,b一般可取大于或等于 。

容器材料许用临界压力，Mpa设计温度下容器材料的许用应力，Mpa 设计温度下加强圈材料的许用应力，Mpa22θ=12023A O = 2.7E+0424I O = 2.9E+0625C /=16.526d=20.027k=128δp =1229δpo =1130b 3=873.831δ筋=2032δo筋=19.0一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积，㎜2一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积对中心轴的惯性矩，㎜4组合截面中心轴到筒体最远点距离，mm,计算方法见材料力学P146。

压力容器壁厚计算
椭圆型封头
压力容器壁厚计算公式：
圆桶壁厚:封头壁厚S':
S
计算壁厚,mm P
计算压力,MPa D
内径，mm σ
设计温度下材料的许用应力,MPa（150℃以下Q235钢取113)φ焊接接头系数(一般取0.8)K
封头形状系数（标准椭圆形封头K=1）条件：
P
0.60MPa D
800.00mm σ
113.00MPa ρ
7930.00kg/m3φ
0.80K
1.00计算结果：
圆桶壁厚S
2.66mm 封头壁厚S' 2.6592798mm
设计圆桶壁厚：20
mm 设计封头壁厚：20
mm 桶体高度：
1800mm 圆桶的内表面积：
4.5216m2圆桶的体积：
0.90432m3圆桶的质量：
717.126kg 封头的内表面积：
0.785m2封头的质量：
124.501kg 容器共有2
个椭圆形封头容器的内表面积：
6.0916m2容器的总重：966.128kg
常规压力容器，CS每吨制造价：10000SUS304每吨制造价：60000内衬天然橡胶3mm，单价每平米：160内衬天然橡胶5mm，单价每平米：250EPOXY 防腐，单价每平米：85FRP 防腐，单价每平米：150容器的制造价：9661.2776衬胶费用：1522.9总价：11184.178
X 1.2=13421.013P PD s -=σφ2P
KPD
s 5.02'-=σφ。

压力容器壁厚计算公式压力容器是用于存储或传递压缩气体、液体、气固混合物或纯固体物质的容器。

它们在许多工业和农业应用中起着重要的作用，如石油化工、核能、航空航天等领域。

压力容器的设计需要考虑许多因素，其中之一是壁厚的计算。

1.设计压力（P）：设计压力是指容器的最大使用压力。

它通常由设计标准或规范中规定的最大压力确定。

2.直径（D）：直径是指容器横截面的最大宽度。

在计算壁厚时，需要考虑所选材料的强度和直径的大小。

3.容器材料：容器材料是选择合适的材料进行壁厚计算的重要因素。

材料的强度和抗压性能直接影响壁厚的计算。

4.强度计算：根据所选材料的特性，可以使用不同的强度计算公式，如薄壁理论、光滑壁薄壁理论、屈曲强度等来计算壁厚。

根据ASME（美国机械工程师学会）的规定，常用的薄壁理论公式如下：t=(P*D)/(2*S*F-0.2*P)其中，t表示壁厚，P表示设计压力，D表示直径，S表示所选材料的允许应力，F表示安全系数。

根据这个公式，壁厚的计算与设计压力、直径、材料的强度及安全系数有关。

这个公式是基于假设容器的压力均匀分布在容器壁上，并且不考虑应力集中和其他非均匀应力因素。

因此，在实际设计过程中，还需要考虑其他因素，如焊缝的强度、结构的稳定性等。

此外，在进行壁厚计算时，还需要参考相关的设计规范和标准，如ASME标准Section VIII，其中提供了更为详细和准确的壁厚计算方法，并考虑了更多的因素。

总之，压力容器壁厚的计算是设计过程中不可或缺的一部分，它需要考虑设计压力、直径、材料的强度等因素，并使用合适的计算公式和规范来确保容器的安全使用。

在实际设计过程中，还需要注意其他因素的影响，并根据实际情况进行调整。

大罐壁厚设计计算书1.计算参数计算参数包含几何参数和工程设计参数（见表1、表2），以下计算书中统一按照将罐体分作七段阶梯计算，更加优化成本。

计算中涉及到的一些材料力学性能参数数据，主要参考经验数据（见表3）。

表1 设计参数参数名称代号数值单位设计压力P 1960 Pa操作负压Po 490 Pa介质容重γ1000 kg/m³风压Mf 500 Pa雪压Wx 350 Pa 顶部活载Pw 1200 Pa许用应变【ξ】0.10%地震烈度7安全系数n 10表2 几何参数参数名称代号数值单位储罐内径Di 16000 mm储罐高度H 11900 mm分段高度H1 11900 mm分段高度H2 10000 mm分段高度H3 8000 mm分段高度H4 6000 mm分段高度H5 4000 mm分段高度H6 2760 mm分段高度H7 760 mm注：其中红色部分数据为待输入数据。

2计算壁厚（基于ASME-RTP-1-2007) 2.1接触型Hoop Loading ： Axial Loading ：whereDi —— inside diameter, in. n ——design factor ，n=10.N ax —— axial force per circumferential inch of shell, lb/in. P 总 —— total internal pressure, psig (internal pressure plus hydrostatic head)，P 总 = P+ρɡH i.Sa —— ultimate axial tensile strength, psi Sh —— ultimate hoop tensile strength, psi ta —— total wall thickness, in., for axial stressth —— total wall thickness, in., for circumferential tressnS D P t i /2h h 总=nS N t a/a ax=2.2缠绕型Hoop Loading ： Axial Loading ： whereE h —— hoop tensile modulus2.3薄壁模型(常压下）当K ≤1.2为薄壁容器 ；K ＞1.2则为厚壁容器。