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。
压力容器的强度计算第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 allowableworking 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。
设计计算书Design Calculation Sheet1. 设计参数和条件Design Data and Condition:1) 设计所遵循的规范Applicable Design Code:ASME SectionⅧ，Div.1, 20132) 设计压力(p) : 内部1.3MpaDesign Pressure (p): Internal 1.3 MPa3) 设计温度: 60℃Design Temperature: 60℃4) 焊接接头系数(E): 壳体为0.85，封头为0.85(无缝)Joint Efficiency (E): 0.85 for Shell and 0.85 for Heads（seamless）5) 材料最大许用应力Material Max. Allowable Stress:Based on ASME Code Sec.Ⅱ, Part D Table 1A壳体和封头: SA516 Gr. 485，60℃时为138MPaShell & Heads: SA516 Gr. 485 Material Max. Allowable Stress is 138MPa at 60℃；接管: SA105M钢，60℃时为138MPaNozzles：SA105M Steel Material Max. Allowable Stress 138 MPa at 60℃；6) 媒介: 空气Medium: Air (Non lethal)7) 封头类型: 2:1椭圆封头Head type: 2:1Ellipsoidal Head；8) 其他载荷: 依据“客户设计说明书”（Doc. No. TS-15-01 Rev.0）Others Loadings: As Shown in“Customer’s Design Specification”(Doc. No. TS-15-01 Rev. 0)9) 腐蚀余度:2.0 mmCorrosion Allowance: 2.0 mm10) 容器外形和尺寸：依据“客户设计说明书”（Doc. No. TS-15-01 Rev.0）Layout of Vessel and Dimension:As Shown in“Customer’s Design Specification”(Doc. No. TS-15-01 Rev. 0) 11) 钢印要求: 要求ASME标识Stamp required: ASME Certification Mark required12) NB要求: 不要求NB钢印NB stamp required: NO “NB” stamp required.Verify for UG-22 LoadingPressure符号 Symbols:t= 壳体要求最小厚度，mmt = minimum required thickness of shell, mm P = 内部设计压力, 1.3MPaP = internal design pressure, 1.3 MPa [see UG-21] R = 预计容器筒内半径， 250mmR = inside radius of the shell course under consideration, 250mm S = 最大许用应力值，138MPaS = maximum allowable stress value, 138MPa [ see ASME Code Part II DTable 1A for material SA-516 Gr.485] E = 焊接接头系数，0.85E = joint efficiency, 0.85 [see Table UW-12(1)]Since P=1.3MPa is less than 0.385SE=45.16MPa, Formula UG-27(c)(1) is used:)(2.811.36.085.0381)2025(3.16.0mm P SE PR t =⨯-⨯+⨯=-=考虑腐蚀裕量：Consider of corrosion allowable: tr= t + Ca = 2.81 + 2.0 = 4.81mmThese formulas will govern only when the circumferential joint efficiency is less than one-half the longitudinal joint efficiency, according to UG-27(c) (2) note 20, the formula UG-27(c) (2) for longitudinal stress needn’t considered. 公称钢板规则厚度=10mmNominal Plate Thickness Ordered = 10 mm钢板厚度可允许下偏差=0.25mm[see UG-16(c)] Plate Under tolerance=0.25 mm [ see UG-16(c)]UG-16 (b)(4) the minimum thickness of pressure retaining components >2.5mm for air service(exclusive any corrosion allowance). 实际使用厚度=10-0.25=9.75> 4.81mm ，并且也>2.5+2mm,可以。
