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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）。
②按照附录D的规定，利用可比的已投入使用的结构进行对比经验设计。
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级压力容器说明二．150-1998《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3．3 150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、151-1999《管壳式换热器》01 简述02 标准与150-1998《钢制压力容器》的关系。
压力容器基础知识范本压力容器是一种主要用于储存和输送气体、液体和固体等物质的设备。
它具有经济高效、结构牢固、操作方便等特点，广泛应用于石油化工、电力、航空航天、医药、食品等行业。
一、压力容器的定义和分类压力容器是指能够容纳内部介质压力的设备。
根据国家标准GB150《钢制压力容器》的分类，压力容器可以分为以下几类：1. 液体容器：用于储存液体介质的容器，如储罐、储气罐等。
2. 气体容器：用于储存气体介质的容器，如气瓶、气柜等。
3. 混合介质容器：用于储存多种介质的容器，如储液气体容器、储液固体容器等。
4. 反应容器：用于进行化学反应的容器，如反应釜、反应器等。
5. 分离容器：用于进行物质分离的容器，如分离器、萃取塔等。
二、压力容器的基本要素1. 容器壁厚度：容器壁厚度是指容器壁的实际厚度，它直接影响容器的强度和耐压性能。
一般来说，容器的壁厚度应满足国家标准要求，并根据容器尺寸和内部介质的性质进行合理设计。
2. 材料选择：压力容器的材料选择要考虑介质的腐蚀性、温度、压力等因素。
常用的材料包括钢、不锈钢、铝合金等，选择合适的材料可以提高容器的耐蚀性和耐压性能。
3. 连接方式：压力容器的连接方式有焊接、螺纹连接、法兰连接等。
不同的连接方式适用于不同的工况条件，需要根据实际情况进行选择。
4. 容器尺寸：容器尺寸包括容器的直径、高度等，它们影响容器的容积和结构形式。
容器尺寸的选择要满足使用要求，并考虑制造成本和运输条件等因素。
5. 容器附件：容器附件包括阀门、传感器、安全装置等，它们用于控制介质的流动和保证容器的安全运行。
容器附件的选择要符合相关标准和规范，确保其性能可靠。
三、压力容器的设计与制造压力容器的设计与制造要遵守相关的法律法规和标准规范，包括国家标准GB150《钢制压力容器》、GB151《非金属压力容器》等。
一般来说，压力容器的设计与制造包括以下几个步骤：1. 设计计算：根据容器的使用要求和工况条件，进行结构设计和强度计算。
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．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．压圆筒和压球体的计算5. 1 压圆筒和压球体计算的理论基础5．2 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。
03基本章节1 适用围2 组成3 型号表示法4 有关参数的确定5焊接接头系数6试验压力和试验温度7 其它要点8 管板计算9 制造、检验与验收四、附录受压薄壁容器的应力分析目录1．薄壁旋转壳体的几何概念和基本假设1．1 几何概念1．2 薄壁壳体的基本假设2 薄壁圆筒的应力分析2．1 轴向应力的计算2．2 环向应力的计算3 旋转薄壁容器的应力分析3．1 薄壁壳体的一般方程式3．2 经向应力σ1和环向应力σ2的计算4．应用举例4．1圆筒形壳体4．2 球壳4．3 椭球壳（椭圆封头）4．4 锥形壳（锥形封头）4，5 薄壁圆环（弯管段）压力容器设计基本知识（讲稿）一．基本概念1．1 压力容器设计应遵循的法规和规程1）《特种设备安全监察条例》（本文简称《条例》），是国务院2003年3月11日公布的条例，条例自2003年6月1日起施行。
原《锅炉压力容器安全监察暂行条例》同时废止。
2）《压力容器安全技术监察规程》（本文简称《容规》），此《容规》自2000年1月1日起正式实施。
在安全监察中，包括的七个环节是：设计、制造、安装、使用、检验、改造和修理。
此规程与《条例》有不一致之处，应按《条例》的容修改。
3）《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》，此规则自2003年1月1日起实施。
1．2 标准和法规（规程）的关系。
《容规》第4条规定，压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检修、修理和改造，均应严格执行本规程的规定；第5条规定：本规程是压力容器质量监督和安全监察的基本要求，有关压力容器标准、部门规章、企事业单位规定等，如果与本规程的规定相抵触时，应以本规程为准。
GB150总论第3.1条规定：容器的设计、制造、检验和验收除必须符合本标准规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规和规章。
因此，当标准与法规或规程有不一致时，应按法规（和规程）的规定执行。
1．3 压力容器的含义（定义）根据《条例》第八十八条中的规定，压力容器用语的含义是：“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，其围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPa·L 的气体液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。
”1．4 压力容器设计标准简述我国压力容器专业性的具有一定规模的压力容器的设计和制造，起于五十年代初期。
1980年起，压力容器设计方面依据为：《钢制石油化工压力容器设计规定》和《钢制管壳式换热器设计规定》。
GB150-1998《钢制压力容器》是强制性的压力容器国家标准。
该标准对钢制压力容器的设计、制造、检验和验收作出具体的规定。
是压力容器的基本标准。
对压力小于O.1MPa的钢制容器的设计，按压力容器行业标准JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》的规定。
卧式容器和立式容器的设计尚应符合行业标准JB4710-2000《钢制塔式容器》和JB4731-2005《钢制卧式容器》的规定。
GB151-1999《管壳式换热器》标准，是用钢、铝、铜、钛和镍等材料制造的管壳式换热器的设计制造和验收标准。
化工行业标准HG20580～HG20585–1998，是针对化工设备的特点，对钢制压力容器设计和制造方面提出更详细的规定，有关设计方面的标准是：HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》HG20581-1998 《钢制化工容器材料选用规定》HG20582-1998 《钢制化工容器强度计算规定》HG20583-1998 《钢制化工容器结构设计规定》其它配套标准如零部件如封头、法兰、支座、加固圈等标准，材料标准、焊接标准等已日趋完备。
1．5 D1级和D2级压力容器说明根据《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》第三条规定，压力容器设计类别和级别的划分是：（一）A类、（二）C类、（三）D类和（四）SAD类。
其中D类又分：D1级和D2级。
1．D1级系指第一类压力容器2．D2级系指第二类低、中压容器第一类和第二类的具体划分见《容规》第6条的规定。
注：压力等级的划分是：按容器的设计压力P的大小，其中：（一）低压（代号L）0.1MPa≤ P ＜1.6MPa（二）中压（代号M）1.6MPa≤ P ＜10MPa二 GB150-1998《钢制压力容器》GB150-1998《钢制压力容器》（简称GB150），包括正文十章和八个附录。
十章正文目次是：①围；②引用标准；③总论；④材料；⑤压圆筒和压球壳；⑥外压圆筒和外压球壳；⑦封头；⑧开孔和开孔补强；⑨法兰；⑩制造、检验与验收。
八个附录中，属于标准的附录有：附录A 材料的补充规定；附录B 超压泄放装置；附录C 低温压力容器；附录D 非圆形截面容器。
属于提示的附录有：附录F 钢材的高温性能；附录G 密封结构；附录H 材料的指导性规定；附录J 焊接结构。
标准的附录 E 产品焊接试板的力学性能检验，已被新发布的JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能试验》所代替。
1．围GB150-1998《钢制压力容器》规定了“钢制压力容器的设计、制造、检验和验收要求”。
即是说：GB150是碳素钢、低合金钢和高合金钢制的压力容器，在设计、制造、检验和验收的整个过程中，必须遵守的强制性国家标准。
标准中规定适用的压力容器的设计参数的围是：容器的设计压力不大于35MPa；适用的设计温度围按钢材允许的使用温度而定。
对于D类压力容器，设计压力围应小于10MPa。
在GB150的1.3和1.4中，还规定出不属该标准规定围的各类压力容器，其中有：直接用火焰加热的容器；核能装置中的容器；经常搬运的容器；设计压力低于0.1MPa 的容器；真空度低于0.02MPa的容器；要求作疲劳分析的容器；直径小于150 mm的容器；此外，还有旋转或往复运动的机械设备中自成整体的受压器室，以及已有其他行业标准的容器，诸如制冷、制糖、造纸、饮料和搪玻璃容器等。
2．标准在GB150所列的引用标准中包括GB 、GB/T、JB 和JB/T四种代号的标准，标准分为强制性标准和推荐性标准（推荐性标准一经采用，即具有强制性的性质）。
GB/T是推荐性的国家标准，JB是机械工业的行业标准，JB/T是机械工业推荐性的行业标准，而JB或JB/T中排号为4XXX的，规定为压力容器行业的标准。
例如：国家强制性标准：GB6654-1996《压力容器用钢板》； GB4237-92《不锈钢热轧钢板》国家推荐性标准：GB/T229-94《金属夏比缺口冲击试验方法》；GB/T1804-92《一般公差线性尺寸的未注公差》压力容器行业标准：JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》；JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》标准一经被引用，即构成该标准的条文。
在GB150第2章中，列了45个引用标准。
从2004年4月1日起尚应实施下列标准：JB/T4736-2002 《补强圈》JB/T4746-2002 《钢制压力容器用封头》JB/T4747-2002 《压力容器用钢焊条订货技术条件》JB/T4711-2003 《压力容器涂敷与运输包装》3．总论在“总论”一章中，对下列的8个方面作了规定：①标准与相关法规和规章的关系；②设计和制造压力容器单位的资格和职责；③容器的围；④压力、温度和厚度的定义；⑤设计参数选用的一般规定；⑥材料许用应力确定的依据和取值的规定；⑦焊接接头系数的确定；⑧压力试验（液压试验和气密性试验）和试验压力的规定。
3．1《条例》对设计单位的规定《条例》第十一条规定：压力容器的设计单位应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可，方可从事压力容器的设计活动。
（一）有与压力容器设计相适应的设计人员设计、审核人员；（二）有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度。
3．2 GB150-1998对设计单位的资格和职责规定资格容器的设计单位必须具备健全的质量管理体系，应持有压力容器设计单位批准书，压力容器的设计必须接受国家质检总局相关安全监察机构的监察。
职责应对设计文件的正确性和完整性负责。
容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。
容器设计总图应盖有容器设计资格印章。
3．3 管辖的容器围划定GB150管辖的容器，其围包括壳体及与其连为整体的受压零部件，且划定在下列围。
3．3．1 容器与外部管道连接：焊接连接的第一道环向接头坡口端面；螺纹连接的第一个螺纹接头端面；法兰连接的第一个法兰密封面；3．3．2 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。
