压力容器设计必须掌握的知识问答 (2).doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流压力容器设计必须掌握的知识问答 (2).精品文档.第一章       法规与标准1-1压力容器设计必须哪些主要法规和规程？答：1.特种设备安全监察条例国务院令第373号2.固定式压力容器安全技术监察规程3. TSG R1001-2008 压力容器压力管道设计许可规则4.锅炉压力容器制造监督管理办法质检局 2003.1.15.GB150压力容器6.JB4732钢制压力容器-分析设计标准7.NB/T47003钢制焊接常压容器8.GB151管壳式换热器。12 GB150压力容器的适用和不适用范围是什么？答：适用范围：1.  钢制容器设计压力不大于35Mpa。其他金属材料制容器按相应引用标准规定。2. 本标准适用的设计温度范围设计温度范围-269900，钢制容器不得超过按GB150中列入材料的允许使用温度确定。其他金属材料制容器按GB150相应引用标准中列入的材料允许使用温度范围确定。3. 本标准适用的结构形式本标准适用钢制压力容器的结构形式按本部分以及GB150.2GB150.4的相应规定，本标准适用范围内的特定结构容器以及铝、钛、铜、镍及镍合金、锆制容器，其结构形式和适用范围还应满足下述标准的相应要求：GB151GB12337JB/T4731JB4710JB/T4734JB/T4745JB/T4755JB/T4756NB/T47011不适用范围：1.       直接火焰加热的容器。2.       核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器。3. 诸如泵、压缩机、涡轮机或液压缸等旋转式或往复式机械设备中自成整体或作为组成部件的受压器室。4.  设计压力低于0.1Mpa且真空度低于0.02Mpa的容器。     5.     移动式压力容器安全监察规程管辖的容器  6.    内直径小于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。  13 固定式压力容器安全技术监察规程的适用与不适用范围是什么？答：使用范围：（同时具备以下条件）1.       工作压力（PW）大于等于0.1Mpa。2.     工作压力与容积的乘积大于或等于2.5Mpa.L；3.       盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于等于标准沸点的液体,(容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积与工作压力的乘积大于或等于2.5Mpa.L时，也在适用范围)；不适用范围：1. 超高压容器。2.  移动式压力容器、气瓶、氧舱。3.  非金属材料制造的压力容器。4. 锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉。5.  正常运行工作压力小于0.1Mpa的压力容器（包括在进料或出料过程中需瞬时承受压力大于等于0.1Mpa的压力容器，6. 机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或气缸，但不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器）。7. 可拆卸垫片式板式换热器（包括半焊式板式换热器）、空冷式热交换器、冷却排管。1-4容规和GB150-98对压力容器的范围如何划定？答：容规适用的压力容器，其范围包括压力容器本体和安全附件。压力容器本体界定范围：1.       压力容器与外部管道或者装置焊接连接的第一道环向接头坡口面；法兰连接的第一个法兰密封面；螺纹连接的第一个螺纹螺纹接头端面；专用连接或管件的第一个密封面。2.       压力容器开孔部分的承压盖及其坚固件。3.       非受压元件与受压元件的连接焊缝。15介质的毒性程度如何划分？答：参照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类：1.       极度危害：<0.1mg/m3;2.       高度危害：0.1<1.0 mg/m3;3.       中度危害：1.0<10mg/m3;4.       轻度危害：10mg/m3;16如何确定混合介质的性质？答：应以介质的组成并按毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门，决定介质毒性程度或是否属于易燃介质。17如何划分压力容器的压力等级？答：按压力容器的设计压力（P）分为低压、中压、高压、超高压四个等级：1.       低压：0.1MpaP1.6 Mpa2.       中压：1.60MpaP10 Mpa3.       高压：10.0MpaP100 Mpa4.       超高压：P100 Mpa18压力容器的品种主要划分为哪几种？答：按容器在生产工艺过程中的作用原理，分反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。1.       反应压力容器（代号：R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉。2.       换热压力容器（代号：E）：主要用于完成介质的热量交换的压力容器，如：各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。3.       分离压力容器（代号：S）：主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如各种分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗器、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。4.       储存压力容器（代号：C）;主要是用于储存或者盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。19容规与条例及标准有何关系？国务院发布的特种设备安全监察条例属行政法规，是我国压力容器安全监察工作的基本法规，是压力容器安全监察工作的依据和准则。依据条例制订的容规也属行政法规，是从安全角度，对压力容器安全监督提出的最基本的要求。国家标准、行业标准属民事诉讼范围，是设计、制造压力容器产品的依据。容规是压力容器安全监督和管理的依据。由于安全技术监督的内容同标准的任务、性质、工作进度和角度不同，有些与标准一致，有些可能不一致，这是正常的，并不矛盾。二者无大小之分，作为产品的设计和制造单位，遵守容规和执行标准是一致的，二者不协条时宜按高的要求执行。但作为压力容器安全监察部门，只要产品符合容规要求即可。第二章材料21碳素钢镇静钢Q235B级、C级的区别是什么？适用范围是什么？主要区别是冲击试验温度不同：Q235B级做常温20V型冲击试验；Q235C级做0V型冲击试验。适用范围：     Q235B钢板：使用温度20300。  Q235C钢板：使用温度0300。用于容器壳体时，钢板厚度不大于16mm,用于其他受压元件的钢板厚度  Q235B不大于30  ，Q235C不大于40.不得用于毒性为高度、极度危害介质的压力容器。容器设计压力P1.6Mpa,22碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，应注意什么问题？答：GB150-98规定，碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物的石墨化倾向。因为碳素钢和锰碳钢在上述情况下，钢中的渗碳体会产生分解，Fe3C_3Fe+C(石墨)，而这一分解及石墨化最终会使钢中的珠光体部分或全部消失，使材料的强度及塑性下降，而冲击值下降尤甚，钢材明显变脆。23奥氏体的使用温度高于525，时应注意什么问题？答：GB150-98规定，奥氏体的使用温度高于525，钢中含碳量应不小于0.04%，这是因为奥氏体钢在使用温度500550时，若含碳量太低，强度及抗氧化性会显著下降。因些一般规定超低碳（C0.03%）奥氏体不锈钢的使用温度范围,18-9型材料用到400左右,18-12-2型材料用到450左右,使用温度超过650时,国外对于304、316型材料一般要求用H级，即含碳量要稍高一些，主要也是考虑耐腐蚀，而且耐热及有热强性。24不锈钢复合钢板的的使用温度范围是什么?答: 不锈钢复合钢板的的使用温度范围是应同时符合基材和复材使用温度范围的规定。25压力容器用碳素钢和低合金钢（Q245R和Q345R），当达到何种厚度时应在正火状态下使用？为什么？1、用于多层包扎容器的内筒壳体；2、用于壳体厚度大于36mm，其它受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于50mm的,应在正火状态下使用。这主要是考虑国内轧制设备条件限制，较厚板轧制比小，钢板内部致密度及中心组织质量差；另外对钢板正火处理可细化晶粒及改善组织，使钢板有较好的韧性、塑性及有较好的综合机械性能。26调质状态、用于多层包扎容器内筒和壳体厚度大于60mm的碳素钢和低合金钢钢板为何应逐张进行拉伸试验和夏比（V型）冲击试验？答：低合金钢经调质处理后，屈服点大大提高了，但冲击韧性不够稳定，为了正确判断综合力学性能，所以要逐张进行拉伸和冲击试验来验证。多层包扎容器内筒是一种承受较高工作压力的设备内筒，其设计压力为10100Mpa；同时高压容器还往往承受较高的温度和各种介质的腐蚀，操作条件苛刻，故高压容器的材料验收、制造、与检验要求都比较高，这样才能保证高压容器的使用安全。由于浇铸钢锭时形成化学成分不匀或含有杂质,则在热轧形后不均匀部分和杂质就顺着金属伸长方向延伸,形成所谓“流线”或纤维状组织，这时金属力学性能就表现出各项异性，即平行于流线方向的力性能要高于垂直于流线方向的力学性能，尤其塑性和韧性更为突出，所以制造压力容器钢板标准中取力学性能低的横向作为冲击值标准，以提高材料安全使用可靠性。27什么是奥氏体不锈钢的敏化范围？答：奥氏体不锈钢在400850范围内缓慢冷却时，在晶界上有高铬的碳化物Cr23C6析出，造成邻近部分贫铬，引起晶间腐蚀倾向，这一温度范围称敏化范围。28何谓固溶热处理？它对奥氏体不锈钢性能有何作用？答：将合金加热至高温单项区恒温保持，使过剩项充分溶解到回溶体中去后快速冷却，以得到饱和回溶体的工艺称回溶处理。通过固溶处理铬镍不锈钢将高温组织在室温下固定下来，获得被碳过饱和的奥氏体，以改善铬镍不锈钢的耐腐蚀性。此外还能提高铬镍不锈钢的塑性和韧性。29目前防止晶间腐蚀的措施大致有几种？1  固溶化处理。2  降低钢中的含碳量。3  添加稳定碳的元素。210什么是应力腐蚀破裂？奥氏体不锈钢在哪些介质中易产生应力体腐蚀？答：应力腐蚀是金属在应力（拉应力）和腐蚀的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属在腐蚀并不严重的情况下发生破裂，由于破裂是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。可产生应力腐蚀的金属材料与环境组合主要有以下几种：1  碳钢及低合金钢：介质为碱性、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等。2  奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等。3  含钼奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜水溶液等。4  黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等。5  钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等。6  铝：湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。211奥氏体不锈钢焊缝能否采用超声波检测，为什么？由于奥氏体不锈钢中存在双晶晶界等显著影响超声波的衰减及传播，因此目前超声波检测未能在这种不锈钢中得到广泛采用。212 铝和铝合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？1  设计压力不应大于16Mpa,设计温度为-269200。2  设计温度大于65时，一般不选含镁量大于等于3%的铝合金。213钛和钛合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？1  设计温度：钛和钛合金不应高于315，复合板不应高于350。2  用于制造压力容器壳体的钛材应在退火状态下使用。214铜及铜金用于压力容器受压元件应为什么状态？一般应为退火状态。纯铜及黄铜设计温度不高于200。第三章    开孔补强及设计注意事项31 GB150规定在什么情况下压力容器壁上开孔可不另行补强？允许不另行补强需满足下述全部要求：1设计压力P2.5Mpa的容器2.  相邻两开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和；对于3个或以上相邻开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直径之和的2.5倍；3  接管公称外径小于或等于89mm；4  不补强接管的外径和最小壁厚的规格采用：25、32、38管壁3.5；45、48管壁4.0；57、65管壁5.0；76、89管壁6.0。（接管的腐蚀裕量为1mm，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚）；5.开孔不得位于A、B类焊接接头上；6.钢材的标准抗拉强度下限值540Mpa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透结构型式。32压力容器开孔补强有几种？采用补强圈结构补强应遵循什么规定？压力容器的开孔补强，从设计方法区分大致下述几种：1  等面积补强法。2  极限补强法。3  安定性分析。4  其它方法，如试验应力分析法、采用增量塑性理论方法研究容器开孔及补强等等。从补强结构区分，其基本结构大致分为两大类：1  补强圈搭焊结构。2  整体补强结构。当采用补强圈结构补强时，应遵循下列规定：1  低合金钢的标准抗拉强度下限值：Rm540Mpa.2  壳体名义厚度n38mm。3  补强圈厚度应小于或等于1.5n。若条件许可，推荐以厚壁接管代替补强圈进行补强，其nt/n宜控制在0.5233在应用等面积补强时，为什么要限制d/D之比和长圆形孔的长短轴之比？开孔不仅削弱容器壁的强度，而且在开孔附近的局部区域形成很高的应力集中。较大的局部应力，加上接管有各种载荷所产生的应力、温度应力，以及容器材质和制造缺陷等等因素的综合作用，往往会造成容器的破坏源。因此，对于开孔的补强首先应研究开孔的受力分析。其基本方法是从弹性力学的大平板上开小孔分析。一、  大平板上开小圆孔：1  单向拉伸 应力集中系数：K=32  双向拉力 应力集中系数：K=2.5二、  大平板上开孔问题，椭圆孔边缘应力集中系数可比圆孔大。特别是长轴垂直于主应力方向时，a/b越大，应力集中系数就越大。三、  圆柱上开小圆孔，当将圆柱展平，小孔的变形不会很大，仍近似圆孔；若是开大孔，展开后将近似于椭圆孔，应力集中系数可能增大。尤其是当d/D之比较大时，由于壳体曲率影响，开孔边缘将引起附加弯矩，更加大了其应力水平，危及安全。四、  d/D之比较大时，已超出了“大平板上开小孔”的假设。运用的计算就不可能正确。因此对d/D必须给予限制。34压力容器壳体上开孔的最大直径有何限制（等面积法）？限制如下：1  对于筒体：当其内径Di1500mm时，开孔的最大直径d，且d520mm;当其内径Di>1500mm时，开孔的最大直径d，且d1000mm;2  凸形封头或球壳的开孔最大直径d3  锥形封头的开孔最大直径d，Di为开孔中心处的锥壳内直径。35 等面积补强法与压力面积法有什么异同？压力面积法是西德受压容器规范和西德蒸汽锅炉技术规程中的采用的开孔补强方法，并说明可用于开孔率达0.8的大开孔结构情况下。该计算方法的通式为：式中Ap-为补强范围内的压力作用面积；A-为补强范围内的壳体、接管、补强金属的面积；P-设计压力材料许用应力。该式是以受压面积和承载面积的平衡为基础的。等面积法的含义是：补强壳体的平均强度，用开孔等面积的外加金属来补偿削弱的壳壁强度。它们的基本出发点是一致的。由于有效范围考虑不同，所以引起了整外补强计算的结果。d/2    或 D-壳体中径36  内压容器与外压容器开孔补强的区别?答：由于外压容器失稳时表现为周向弯曲，因此对壳体开孔的补强准则，即与平板相同。为此标准852条对外压容器开孔补强面积仅取05倍的开孔削弱的“稳定面积”，可谓半面积法。其与内压容器的等面积补强正好相差一半。平板受力方式不分内压、外压，都是承受弯曲应力，只不过两者应力方向相反而已。其开孔补强要求是相同的，故可按内压平板进行计算。37  GB150标准对压力容器设计应考虑的载荷有哪些？1  内压、外压或最大压差。2  液柱静压力（当液柱静压力小于设计压力的5%时可忽略不计）。必要时还应考虑以下载荷：1  容器的自重（包括内件和填料）以及正常操作条件下或试验状态下内装介质的重量；2  附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷。3  风载荷、地震载荷及雪载荷。4  支座、底座圈、支耳、及其他型式支承件的反作用力。5  连接管道和其它部件所引起的作用力。6  温度梯度、热膨胀量不同而引起的作用力。7  包括压力急剧波动的冲击载荷。8  冲击反力，如由流体冲击引起的反力等。9  容器在运输或吊装时承受的作用力。38 何种情况下要做气密性试验？如何进行？1  介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须进行气密性试验。2  气密性试验应在液压试验合格后进行。对设计图样要求作气压试验的压力容器，是否再做气密性试验，应在设计图样上规定。3   压力容器进行气密性试验时，安全附件应安装齐全。4  气密性试验所用的气体应为干燥，洁净的空气、氮气或其它惰性气体。5  气密性试验压力为设计压力。试验压力应缓慢上升，达到归定的压力后保压足够时间，对所有焊缝和连按部位进行泄漏检查，小型容器也可浸入水中检查。如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验。经检查无泄漏即为合格。39 试述第一、三、四强度理论？第一强度理论即最大主应力理论，其当量应力强度S=1。它认为引起材料断裂破坏的因素是最大主应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大主应力达到材料单项拉伸时的最大应力值，材料即发生断裂破坏。第三强度理论即最大剪应力理论，其当量应力强度S=1-3，它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是最大剪应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。第四强度理论亦称最大变形能理论，其当量应力强度S=（它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是材料的最大变形能。亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形能达到材料单向拉伸屈服时的变形能，材料即发生屈服破坏。我国GB150-98标准中计算式主要是以第一强度理论为基础的。我国JB4732钢制压力容器分析设计标准中应力强度计算均采用第三强度理论。310 GB15098钢制压力容器标准中的圆筒公式采用了哪种强度理论？涵义是什么？圆筒计算公式用lame公式，该公式用四种强度理论又派生出四个应力计算公式。GB15098钢制压力容器标准中的圆筒公式是由壳体薄膜理论环向应力表达式演变而来，即平均直径处的薄膜应力公式（中径公式）；这个公式当外径与内径比值K1.5时推演可证明它与lame公式的第一强度理论表达式近似相等。因此，在工程上就将中径公式视为第一强度理论公式，亦可用于厚壁容器（K1.5）时的计算。311 GB150压力容器标准中，内压圆筒强度计算的基本公式和使用范围是什么？基本公式：              PcDi         =-             2t-Pc适用范围为：Do/Di1.5 或P0.4t312 外压容器破坏形式有哪两种？外压容器的设计压力应包括哪两个方面的内容？外压容器破坏的主要形式有强度破坏和失稳破坏两种。设计应包括强度计算和稳定校核。因失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定性计算是外压容器计算中主要考虑的问题。313 GB150对椭圆形封头的有效厚度有何限制?标准椭圆形封头(K=1)的有效厚度应不小于封头内直径的15%,其它椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30%.但当确定封头厚度时已考虑了内压下的弹性失稳问题，或是按分析法进行设计者，可不受此限。314 GB150对锥形封头的设计范围有何限制？对其几何形状有何要求？  对锥形封头只规定适用轴对称的无折边或折边锥形封头，且其锥壳半顶角a60°。1  锥壳大端：当锥壳半顶角a30度时可采用无折边结构；当a>30度时应采用有折边结构，否则应按应力分析方法进行设计。2  大端折边锥形封头的过渡段转角半径 r应不小于封头大端内径Di的10%,且不小于该过渡段厚度的3倍。3  锥壳小端：当锥壳半顶角a45度时可采用无折边结构；当a>45度时应采用折边结构，否则应按应力分析方法进行设计。4  小端折边锥形封头的过渡段转角半径 rs应不小于封头小端内径Dis的5%,且不小于该过渡段厚度的3倍。5  锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构。315 当锥形封头的锥壳半顶角a>60时，应如何计算？当锥壳半顶角a>60时，锥形封头的厚度可按平盖进行计算。也可以用应力分析（包括有限元）法确定。316 圆形平盖厚度计算公式化是什么？如何推导而来？圆形平盖厚度计算公式是基于假定薄的圆形平板受均布载荷，周边简支或钢性固支连接情况下推导而得的。其计算公式为：317紧缩口封头作用于纵向截面弯曲应力按什么公式校核？  作用于纵向截面的弯曲应力是此弯曲应力不得大于紧缩口封头所用钢材的施用应力的0.8倍，即      m0.8t这就是GB150-98对紧缩口封头纵向截面上作用的弯曲应力校核公式。318 螺栓法兰联接设计包括哪些内容？1  确定垫片材料、型式及尺寸。2  确定螺栓材料、规格及数量。3  确定法兰材料、密封面型式及结构尺寸。4  进行应力校核（计算中所有尺寸均不包括腐蚀裕量）。319 密封的基本条件是什么？什么叫密封比压？什么是垫片系数？何以要校核垫片宽度？垫片强制密封有两个条件：即预密封条件和操作密封条件。预密封条件的意义是：法兰的密封面不管经过多么精密的加工，从微观来讲，其表面部是凹凸不平的，存在沟槽。这些沟槽可成为密封面泄漏通道。因此必须利用较软的垫片在预紧螺栓力的作用下，使垫片表面嵌入到法兰密封面的凹凸不平处，将沟槽填没，消除上述泄漏通道。在此单位垫片有效密封面积上应有足够的压紧力。此单位面积上的压紧力，称为垫片的密封比压力（单位：Mpa）,用y表示。不同的垫片有不同的比压力。垫片材料越硬，y越高。  操作密封条件的意义是：经预紧达到密封条件的密封面，在内压作用下，由于压力的轴向作用，密封面会产生分离，使垫片与密封面压紧力减小，出现微缝隙，内压介质有可能通过缝隙产生泄漏。为保证其密封性，必须使垫片与密封面间保持足够大的液体阻力，只有当其阻力大于由介质的内外差引起的推动力时，垫片方能密封而不产生泄漏。由于垫片与密封面间的流体阻力与垫片压紧力成正比。为此在垫片与密封面间必须足够大的压紧力，以确保其缝隙足够小，则液体阻力足够的大。使垫片与法兰密封面间保持足够大的阻力使密封面不发生泄漏时，施加于垫片单位有效面积上的压力与其内压力的比值，称为垫片系数，以m表示。不同的垫片由不同的m值，且m随垫片的硬度增大而增大。垫片在螺栓预紧时承受最大的压紧力，有可能被压成塑性变形而失去回弹能力。则当法兰在介质压力作用下，因密封面分离时不能产生回弹去“帖紧”密封面，使其间不能保持足够接触力（即垫片压紧力）而引起泄漏。为此垫片在预紧时即要压紧,使单位有效密封面上的压紧力不能小于y值.但为防止被压成塑性变形、则其压紧力也不能过大。对平面密封情况，为防止垫片被压成塑性变形应控制的垫片压紧力约为4y。垫片在预紧时，单位有效密封面积上的压紧力小于y,会使“泄漏通道”不能消除而达不到密封要求。相反当垫片预紧力过大（>4y）,由于垫片失去弹性，同样会使垫片在内压作用下产生泄漏。垫片计算中的垫片最小宽度校核就是出于这一目的。但此校核允许以经验代替，即垫片的最小宽度可以按经验确定。320 何谓垫片的有效密封宽度？法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度，称为垫片接触宽度，以N表示。当法兰螺栓预紧后，由于法兰环产生偏转，法兰密封面在靠近内径处会产生分离，使其与该部位的垫片脱离接触，故垫片只有在靠近外径处才能被压紧。此能被压紧的部分宽度称为压紧宽度，以bo表示。然而垫片被压紧并不等于起密封作用。只有被压得相应紧的垫片宽度才能起有效密封作用。为此垫片实际能起有效密封作用的宽度只有压紧宽度的一部分。即更靠近垫片外径的部分。此真正起密封作用的垫片宽度，称为垫片有效密封宽度，以b表示，其值按以下确定：当bo6.4mm时密封宽度b=bo当bo>6.4mm时b=2.53321 反向法兰的结构特点是什么？反向法兰是指与圆筒相接的平盖开有d>1/2Di的大孔。对于开有d1/2Di孔的平盖可以用开孔补强或加厚平盖厚度来进行设计。对于开有d>1/2Di大孔，这些设计方法已不能适用，宜将开有大孔的平盖和与之相连接的圆筒体视为反向法兰，用法兰的设计原则进行设计。322平面法兰、凹凸面法兰与榫槽面法兰密封面各有什么优缺点？平面法兰密封面具有结构简单、加工方便、且便于进行防腐衬里的优点，由于这种密封面和垫片接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面。也不易压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一般使用在PN2.5Mpa的压力下。   凹凸面法兰密封面相配的两个法兰接合面一个是凹面一个是凸面。安装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封性能比平面密封为好。榫槽面法兰密封面由一个榫面一个槽面相配而成，因此，密封面更窄。由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄，更换时较为困难。323 法兰强度校核时需要哪些强度条件？1轴向应力：对整体法兰：（除图9-1（c）、（g）、外：H1.5tf与2.5nt之较小值。对按整体法兰设计的任意法兰及图9-1（g）所示的整体法兰：H1.5tf与1.5nt之较小值。对图9-1（c）所示的整体法兰：H1.5tf2.环向应力：Ttf3  径向应力: rtf4  组合应力及tf5  剪应力   在预紧和操两种状态下的剪应力应分别小于或等于法兰（或圆筒体）材料在常温和设计温度下许用应力的0.8倍。324 GB150.1附录B超压泄放装置有几种？这些超压泄放装置对什么样的压力容器不适用？答：有三种：1  安全阀。2  爆破片安全装置。3  安全阀与爆破片装置的组合。对于介质在操作过程中可能出现压力剧增，反应速度达到爆轰时的压力容器不适用这些超压泄放装置。325 试比较安全阀与爆破片各自的优缺点？1  安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门，它依靠介质自身的压力排出一定数量的流体，以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。当容器内的压力恢复正常后，阀门自动关闭，阻止介质继续流出。爆破片装置是一种非重闭式泄压装置。由进口静压使爆破片受压爆破而泄放介质，以防容器或系统内的压力超过预定的安全值。压力恢复正常后必须重新装上新的爆破片。2  容器的设计压力是按不同的超压泄放装置分别确定的。当采用安全阀量时，容器的设计压力是操作压力的1 .1倍左右；对爆破片装置，容器的设计压力是操作压力的1.11.7倍。同样的操作压力。采用安全阀的压力容器的设计压力较低，壁厚较薄。326 在什么情况下必须采用爆破片装置？凡符合下例条件之一者，必须同采用爆破片装置。1  容器内的介质会导致安全阀失灵者。2  不允许有物料泄漏的容器。3  容器内的压力增长过快，以致安全阀不能适应者。4  安全阀不能适应的其它情况。327低温压力容器的结构设计应考虑什么问题？鉴于钢材随着使用温度的降低，会由延性状态向脆性状态转变，降低了抗冲击性能；当有难以避免的缺陷时，在低于脆性转变温度以下受力，会导致脆断。所以，低温容器除了对所用钢材提出较严格的抗冲击性能外，对容器的结构作出防止脆断的措施，需要考虑如下问题：1  结构应尽量简单，减少约束。2  避免产生过大的温度梯度。3  应尽量避免结构形状突然变化，以减小局部高应力；接管端部应打磨成圆角，使圆滑过渡。4  不应使用不连续的点焊连接焊件。5  容器的支座或支腿需放置垫板，不得直接焊在壳体上。328 什么叫“低温低应力工况”？低温低应力工况的容器是否应按低温压力容器考虑？“低温低应力工况”系指容器或受压元件的设计温度虽然低于或等于-20，但其拉伸薄膜应力小于或等于钢材标准常温屈服点的六分之一，且不大于50Mpa的工况。  当容器或其受压元件在“低温低应力工况”下。若其设计温度加50高于-20,不必遵循低温压力容器的规定。328否什么是爆炸极限？可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度范围，称之为爆炸极限，爆炸极限以可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为“爆炸下限”，最高浓度称“爆炸上限”。3-29  一次应力、二次应力和峰值应力的概念是什么?  答：一次应力  为平衡压力与其它机械载荷所必须的法向应力或剪应力。   一次应力分为以下三类：1一次总体薄膜应力  是影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力。在塑性流动过程之中一次总体薄膜应力不会重新分布，它将直接导致结构破坏。2一次局部薄膜应力  应力水平大于一次总体薄膜应力，但影响范围仅限于结构局部区域的一次薄膜应力。  当结构局部发生塑性流动时，这类应力将重新分布。若不加以限制，则当载荷从结构的某一高应力区传递到另一低应力区时，会产生过量塑性变形而导致破坏。3一次弯曲应力  平衡压力或其他机械载所需的沿截面厚度线性分布的弯曲应力。二次应力  为满足外部约束条件或结构自身变形连续要求所须的法向应力或剪应力。二次应力的基本特征是具有自限性，即局部屈服和小量变形就可以使约束条件或变形连续要求得到满足，从而变形不再继续增大。只要不反复加载，二次应力不会导致结构破坏。峰值应力  由局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加在一次加二次应力上的应力增量。3-30  峰值应力的基本特征是什么?在什么情况下必须限制峰值应力?答：其特征是同时具有自限性和局部性，它不会引起明显的变形；其危害性在于可能导致疲劳裂纹或脆性断裂。在频繁的交变载荷或温度改变，容易引起疲劳，这种情况下应控制峰值应力。3-31球罐在充、放液过程中，应在下列过程对基础的沉降进行观察；充液前；充液高度到1/3球壳壳直径时；充液高度到2/3球壳壳直径时；充液24h后。放液后。第四章    卧式容器和塔式容器设计注意事项41 卧式容器的双支座与多支座各有什么优缺点？卧式容器的力学模型和梁相似。多支点梁由于支点间距小、各支点摊的重量小，梁中的弯矩小，应力也小。但要求各支点在同一水平上。这对于大型容器较难做到。由于地基的不均匀沉降，使多支点的支反力不能做到均匀分配。   双支座不存在支反力不能均匀分配的问题。但跨间的弯矩大，支座截面上的弯矩也大，容器壁内的应力就大。42 双支座卧式容器设计中对支座的位置及固定型式按什么原则确定？根据均布载荷的外伸梁的力学分析可知，当外伸梁的长度A为梁的全长L的0.207倍时，跨间的最大弯矩与支座截面处的弯矩（绝对值）相等，若外伸加长，支座处的应力会加大。因而卧式容器通常要求A0.2L。  此外，由于封头的刚性大于筒体的钢性，封头对于圆筒有加强作用，若支座邻近封头，则可充分利用封头的加强效应。因此在满足A0.2L时，尚应满足A0.5Rm(圆筒平均半径)。   和立式容器一样，卧式容器的支座也应固定在基础上，但是由于卧式容器因各种热膨胀的原因使筒体伸长，若因支座固定而不允许筒体伸长，圆筒内将会产生附加应力。因此卧式容器只允许固定一个支座，另一个支座的地脚螺栓孔开成长圆孔，允许滑动。43在双支座卧式容器设计中，为什么要取A0.2，并尽可能满足A0.5Ri？ (1)为减小支座处简体的最大弯矩，使其应力分布合理，使支座跨距中心与支座处的最大弯矩相等。据此推导出的支座中心与封头切线间的距离A0.207L(L筒体长度)。如果设计偏离此值，则支座处的辅向弯曲应力将显著增加；(2)封头的刚性一般均较简体大，对筒体有局部加强作用。试验证明：当A0.5Ri时，封头对筒体有加强作用因此支座的最佳位置应在满足A0.2L的条件下，尽量使A05Ri；(3)当A0.5Ri或简体无加强措施而刚性不足时，在周向弯矩的作用下，鞍座处简体上将产生“扁塌”变形，而不起承载作用，成为无效区。这不但会使鞍座处筒体中的各种应力增大，而且还会使轴向组合应力、切向剪应力和周向组台压应力最大值的作用点下移。44双鞍座卧式容器有哪些应力需要校核？其危险断面各位于何处？双鞍座卧式容器除根据总体薄膜应力强度公式按设计压力计算壁厚并进行水压试验校核外，还要对如下应力进行计算和校核：(1)筒体轴同组合拉(压)应力 此力由轴向薄膜应力和重量载荷产生的弯曲应力组成。需要校核的危险断面是简体二支座中点及鞍座处的横断面；(2)筒体切向剪应力 此力系由简体弯曲产生的竖剪力引起，发生在鞍座处筒体横断面内。当A0.5Rm且筒体在鞍座平面上有加强圈时，刚性足够，其最大值位于截面的水平中心线处；在鞍座平面上无加强圈或靠近鞍座处有加强圈或A0.5Rm时，其最大值则位于靠近鞍座边角处；(3)筒体周向组合压应力 此力系由周向弯矩产生的周向弯应力与支座反力产生的周同压应力组成。在鞍座边角处，周向组合压应力最大；在鞍座最低处，支座反力产生的周向压应力最大，但无周向弯曲应力。此二处均为需要校核的危险断面。在计算周向组合压应力时，若为真空容器，应计入环向薄膜压应力；若为内压容器，应以充满物料或水但未升压时的工况进行计算。其危险截面位于两支座中间处筒体截面、支座截面处筒体截面。 需要校核的应力是：圆筒上的轴向应力（包括支座截面处和两支座中间截面处）、支座截面处圆筒或封头上的切向剪切应力和封头上的附加拉伸应力、支座截面处圆筒的周向应力、鞍座应力校核（包括鞍座腹板在容器自重作用下的平均拉伸应力校核、鞍座在地震作用下的压缩应力校核、鞍座在容器温度变化时的压缩应力校核、基础螺栓应力校核）45卧式容器如何计算鞍座，让你分析腹板，筋板以及地板厚度和尺寸如何确定及其各自的受力情况？鞍式支座是卧式容器的主要支承元件。鞍座一般均选用标准部件(见JBT4712)，按其承载能力分为轻型(A型)和重型(B型)两种,对于小直径容器(DN<