按GB150与JB4732编制设备强度计算书
- 格式:xls
- 大小:47.58 MB
- 文档页数:12
【⼀⾔难尽⼀饮⽽尽系列】过程装备设计思考题答案1.压⼒容器主要由哪⼏部分组成?分别起什么作⽤?答:压⼒容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、⽀座、安全附件六⼤部件组成。
筒体的作⽤:⽤以储存物料或完成化学反应所需要的主要压⼒空间。
封头的作⽤:与筒体直接焊在⼀起,起到构成完整容器压⼒空间的作⽤。
密封装置的作⽤:保证承压容器不泄漏。
开孔接管的作⽤:满⾜⼯艺要求和检修需要。
⽀座的作⽤:⽀承并把压⼒容器固定在基础上。
安全附件的作⽤:保证压⼒容器的使⽤安全和测量、控制⼯作介质的参数,保证压⼒容器的使⽤安全和⼯艺过程的正常进⾏。
2.介质的毒性程度和易燃特性对压⼒容器的设计、制造、使⽤和管理有何影响?答:介质毒性程度越⾼,压⼒容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重,对材料选⽤、制造、检验和管理的要求愈⾼。
如Q235-A或Q235-B钢板不得⽤于制造毒性程度为极度或⾼度危害介质的压⼒容器;盛装毒性程度为极度或⾼度危害介质的容器制造时,碳素钢和低合⾦钢板应⼒逐张进⾏超声检测,整体必须进⾏焊后热处理,容器上的A、B类焊接接头还应进⾏100%射线或超声检测,且液压试验合格后还得进⾏⽓密性试验。
⽽制造毒性程度为中度或轻度的容器,其要求要低得多。
毒性程度对法兰的选⽤影响也甚⼤,主要体现在法兰的公称压⼒等级上,如内部介质为中度毒性危害,选⽤的管法兰的公称压⼒应不⼩于1.0MPa;内部介质为⾼度或极度毒性危害,选⽤的管法兰的公称压⼒应不⼩于1.6MPa,且还应尽量选⽤带颈对焊法兰等。
易燃介质对压⼒容器的选材、设计、制造和管理等提出了较⾼的要求。
如Q235-A·F不得⽤于易燃介质容器;Q235-A不得⽤于制造液化⽯油⽓容器;易燃介质压⼒容器的所有焊缝(包括⾓焊缝)均应采⽤全焊透结构等。
3.《压⼒容器安全技术监察规程》在确定压⼒容器类别时,为什么不仅要根据压⼒⾼低,还要视压⼒与容积的乘积pV⼤⼩进⾏分类?答:因为pV乘积值越⼤,则容器破裂时爆炸能量愈⼤,危害性也愈⼤,对容器的设计、制造、检验、使⽤和管理的要求愈⾼。
压力容器强度计算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《钢制压力容器一分析设计标准》,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。
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。
化工设备书后习题第一章化工设备概述习题:1-1什么是化工设备和压力容器?它们有何特点?1-2为什么要对压力容器进行分类?其中,按《容规》分类有何意义?共分为几类?1-310m3的液氨储罐属于那一类容器?1-4什么是薄壁容器、高压容器、反应压力容器和换热压力容器?1-5对化工设备有何基本要求?怎样才能使其安全可靠的运行?1-6压力容器用材有哪些基本要求选材时应遵循什么原则?1-7有普通碳素钢做压力容器用材,应有那些限制条件?为什么?1-8中国GB150-1998《钢制压力容器》和JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》两个标准有何不同?其中,GB150-1998包括那些主要内容?第二章化工设备强度计算基础习题:2-1如习题2-1图所示带折边的锥形封头,是确定其上A、B、C各点处的第一和第二曲率半径,以及相应的曲率中心。
2-2设一圆筒形壳体承受气体内压p,圆筒壳体中间面直径为D,厚度为δ,失球圆筒形壳体中的应力。
若壳体材料有20R(σb=400MPa,σ=245MPa)改为16MnR(σb=510MPa,σ=345MPa)时,圆筒形壳体中的应力姜如何变化?为什么?2-3试分析椭圆行封头长短轴之比分别为2、2、3的受力特点,并求出该封头在这三种情况下出现最大和最小环向应力、经向应力的位置。
2-4如习题2-4图所示,对一标准椭圆形风头进行应力测定。
该封头中间面的长轴D=1000mm,厚度δ=10mm,现测得E点(某=0)处的环向应力为50MPa.cihi压力表A表示为1MPa,压力表B指示为2MPa,试问哪一只压力表不准确,为什么?2-5有一密闭平底平盖圆筒形容器,垂直放置在基础上。
内径Di、厚度为δ、高度为H,内装有密度为ρ的液体,页面高度为0.6H,现测得的液面上的压力为p0。
试求圆筒体1/2深度处器壁上的环向应力和经向应力。
2-6举例说明连接边缘及边缘应力的概念。
2-7边缘应力有何特点?在那些情况下应注意边缘盈利的影响?2-8单层厚壁圆筒应力状况与薄壁通体有何不同?其延壁厚方向的应力分布有什么特征?2-9单层厚壁圆筒同时承受内压pi和外压po作用时,能否用Δp=pi-po带入仅受内压或外压的应力计算式来计算厚壁圆筒的应力,为什么?2-10一单层厚壁圆筒,内径为3100mm,壁厚为165mm,承受的内压力为150MPa,试求该圆筒体内壁和外壁上的三向应力值,并根据计算结果绘制三向应力沿壁厚的分布图。
二、压力容器基础知识一、单选题【本题型共50道题】1.氮肥装置中的尿素合成塔属于()。
A.反应压力容器B.换热压力容器C.分离压力容器D.储存压力容器正确答案:[A]{《压力容器》适用于()。
A.疲劳压力容器B.超高压压力容器C.核反应堆压力容器D.设计压力不大于35MPa的钢制容器正确答案:[D]3.简单压力容器()。
A.统一划分为第I类压力容器】B.统一划分为第II类压力容器C.统一划分为第III类压力容器D.按照介质分组、设计压力、容器体积、压力体积的乘积进行类别划分正确答案:[A]4.在设计压力容器时,GB150和JB4732之间的关系为:()。
A.可以混用,以经济指标为准则B.完全不能混用C.当主体采用GB150进行设计,一些特殊结构没有给出计算方法时,可以采用JB4732进行设计D.当主体采用GB150进行设计,一些特殊结构没有给出计算方法时,可以采用JB4732进行设计,但材料许用应力应当按照JB4732选取>正确答案:[C]5.制造固定式非金属压力容器,需要取得()制造许可。
A.A级B.B级C.C级D.D级正确答案:[A]6.压力容器是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于(表压)的气体、液化气体。
这里的“”指的是()。
、A.容器外侧的压力B.容器的最大允许工作压力C.容器内部的表压力D.容器内部的绝对压力正确答案:[C]7.图示为球冠形封头与筒体连接局部结构示意图。
封头外缘和筒体端部采用较大厚度的目的是()。
A.降低连接部位的局部应力水平B.防止焊接变形:C.便于运输和吊装D.抵消较大的局部腐蚀正确答案:[A]8.移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的()。
A.倍B.~ 倍C.倍D.倍正确答案:[B]。
9.按照《特种设备目录》(质检总局2014年第114号公告)界定是否属于固定式压力容器,除了要求在固定位置使用外,还需要通过()加以确认。
GB150、JB4732和JB/T4735的适用范围和主要区别项 目GB150钢制压力容器JB4732钢制压力容器—分析设计标准JB/T4735钢制焊接常压容器设计压力0.1MPa≤pd≤35MPa,真空度不低于0.02MPa0.1MPa≤pd<100MPa,真空度不低于0.02MPa-0.02MPa<pd<0.1MPa设计温度按钢材允许的使用温度确定(最高为700℃,最低为-196℃)低于以钢材蠕变控制其设计应力强度的相应温度(最高475℃)大于-20℃至350℃(奥氏体高合金钢制容器和设计温度低于-20℃,但满足低温低应力工况,且调整后的设计温度高于-20℃的容器不受此限制)基本安全系数碳素钢、低合金钢:nb≥3.0,ns=nts≥1.6,nD≥1.5,nn≥1.0;高合金钢:nb≥3.0,ns=nts≥1.5,nD≥1.5,nn≥1.0碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢:nb≥2.6,ns=nts≥1.5;奥氏体高合金钢:ns=nts≥1.5碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢:nb≥2.5,ns=nts≥1.5;奥氏体高合金钢:ns=nts≥1.5对介质的限制不限不限不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器设计准则弹性失效设计准则塑性失效设计准则和疲劳失效设计准则,局部应力用极限分析和安定性分析结果来评定一般为弹性失效设计准则和失稳失效设计准则应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数弹性有限元法;塑性分析;塑性理论和板壳理论公式;实验应力分析以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数强度理论最大主应力理论最大切应力理论最大主应力理论,但大多数容器的设计厚度由最小厚度决定是否不需要,但超出本标准规需要,但按本标准设计的不需要需要应力分析定时,需要应力分析球壳、筒体、封头等不需要应力分析是否需要疲劳分析不适用于需要疲劳分析的容器需要,但有免除条件(按载荷循环次数或应力幅提供疲劳分析免除条件)不适用于需要疲劳分析的容器设计、制造资格要求设计单位和制造单位应有相应的设计批准书或制造许可证;设计单位需取得应力分析设计资格证书,设计文件必须由三名具有资格证书的分析设计人员签名;设计、制造都无资格要求;检验资格要焊接必须由持有相应类别资格的焊工担任;无损检测必须由有相应类别资格的人员担任制造单位必须具有三类容器的制造许可证;焊接必须由持有相应类别资格的焊工担任;无损检测必须由Ⅰ级或Ⅱ级人员担任需无损检测的容器,应由有无损检测资格的人员担任;有的容器需由有考试合格证的焊工担任容器壳体无损检测要求按钢种、厚度、介质特性和耐压试验类型确定无损检测要求;局部无损检测要求长度不小于各条焊缝长度的20%,且不小于250mm所有A 类或B 类焊接接头;筒体或封头名义厚度大于65mm 的C 类焊接接头(多层包扎筒体中的C 类除外);开孔直径大于100mm 且筒体或封头名义厚度大于65mm 的D 类焊接接头都要做100%无损检测按容器的公称容积、厚度、设计温度、介质毒性程度和可燃性、耐压试验种类和钢种确定是否需要无损检测,检测长度不小于各条焊缝长度的10%压力试验制造完工的容器应按图样规定进行压力试验。
1具有D 1和D2级设计资格的单位级设计资格的单位进行进行进行快开门快开门式式压力容器设计压力容器设计的的条件条件和和管理的说明管理的说明(关于快开门关于快开门式式压力容器设计的压力容器设计的相相关规范关规范、、标准标准的的条款条款))张民良张民良2013.12.12013.12.188目 录录1.如何定义快开门式压力容器及设计时需要考虑的内容 (3)2.考虑快开门式压力容器疲劳载荷的设计方法 (3)3.关于SAD级规定 (4)4.关于压力容器设计许可级别 (4)5.根据使用经验对快开门式压力容器疲劳分析可以免除的条件 (5)6.根据在使用周期的开闭门循环次数对快开门式压力容器可免除疲劳分析的条件 (6)7.快开门式压力容器的设计方法之一《钢制压力容器-分析设计标准》JB4732的设计方法 (7)8.快开门式压力容器的设计方法之二《压力容器》GB150的一般设计规定及管理规定 (8)9.《压力容器》GB150的对比经验设计方法 (8)10.《压力容器》GB150的局部应力分析设计方法及管理规定 (9)11.总结 (10)12.附录:3.20快开门式压力容器条款的释义 (10)2如何定义快开门式压力容器及设计时需要考虑的内容 3.20快开门式压力容器快开门式压力容器,是指进出容器通道的端盖或者封头和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的容器。
用螺栓(例如活结螺栓)连接的不属于快开门式压力容器。
快开门式压力容器的设计应当考虑疲劳载荷的影响。
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004TSGR0004--20092009(P16)(P16)考虑快开门式压力容器疲劳载荷的设计方法 3.5设计方法压力容器设计可以采用规则设计方法或者分析设计方法。
必要时也可以采用试验方法或者可对比的经验设计方法,但是应当按照本章程1.9的规定通过技术评审。
”“1.9不符合本规程时的特殊处理规定采用新材料、新技术、新工艺以及特殊使用要求的压力容器,不符合本规程要求时。