压力容器设计基础知识讲稿17378.doc
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1、压力容器器设计基基础知识讲稿(2011403325)目录一 基本概念念11 压力容容器设计计应遵循循的法规规和规程程12 标准和和法规(规规程)的的关系。13 压力容容器的含含义(定定义)14 压力容容器设计计标准简简述15 D1级和D2级压力力容器说说明二GBB1500-19998钢制制压力容容器1范围围2标准准3总论论31 设计单单位的资资格和职职责33 GB1150管辖的的容器范范围34 定义及及含义35 设计参参数选用用的一般般规定36 许用应应力37 焊接接接头系数数38 压力试试验和试试验压力力4对材材料的要要求 41 选择压压力容器器用钢应应考虑的的因素4. 22 DD类压力力容
2、器受受压元件件用钢板板43 钢管44 钢锻件件4. 55 焊接材材料46 采用国国外钢材材的要求求 47 钢材的的代用规规定 48 特殊工作环环境下的的选材 5内压压圆筒和和内压球球体的计计算5. 11 内压圆圆筒和内内压球体体计算的的理论基基础52 内压圆圆筒计算算53 球壳计计算6外压压圆筒和和外压球球壳的设设计61 受均匀匀外压的的圆筒(和和外压管管子)62 外压球球壳63 受外压压圆筒和和球壳计计算图的的来源简简介64 外压圆圆筒加强强圈的计计算7封头头的设计计和计算算71 封头标标准72 椭圆形形封头7. 33 碟形封封头74 球冠形形封头75 锥壳8开孔孔和开孔孔补强81 开孔的的
3、作用82 开检查查孔的要要求83 开孔的的形状和和尺寸限限制84 补强要要求85 有效补补强范围围及补强强面积86 多个开开孔的补补强9 法兰兰连接 91 简介92 法兰连连接密封封原理9. 33 法兰密密封面的的常用型型式及优优缺点94 法兰型型式95 法兰连连接计算算要点96 管法兰兰连接10压压力容器器的制造造、检验验和验收收1011 制造许许可1022 材料验验收及加加工成形形 10.33 焊接1044 D类压力力容器热热处理1055 试板和和试样1088 无损检检测10.99 液压压试验10110 容器出出厂证明明文件。11安安全附件件和超压压泄放装装置1111 安全附附件1122
4、超压泄泄放装置置1133 压力容容器的安安全泄放放量1144 安全阀阀三、GBB1511-19999管壳壳式换热热器01 简简述02 标标准与GB1150-19998钢制制压力容容器的的关系。03基本本章节1 适用用范围2 组成成3 型号号表示法法4 有关关参数的的确定5焊接接接头系数数6 试验验压力和和试验温温度7 其它它要点8 管板板计算9 制造造、检验验与验收收四、附录录 受内内压薄壁壁容器的的应力分分析目录录1薄壁壁旋转壳壳体的几几何概念念和基本本假设11 几何概概念12 薄壁壳壳体的基基本假设设2 薄薄壁圆筒筒的应力力分析21 轴向应应力的计计算22 环向应应力的计计算3 旋旋转薄壁
5、壁容器的的应力分分析31 薄壁壳壳体的一一般方程程式32 经向应应力1和环向向应力2的计算算4应用用举例41 圆筒形壳壳体42 球壳43 椭球壳壳(椭圆圆封头)44 锥形壳壳(锥形形封头)4,5 薄壁圆圆环(弯弯管段)压力容器器设计基基本知识识(讲稿)一基本本概念11 压力容容器设计计应遵循循的法规规和规程程 1)特种种设备安安全监察察条例(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。 22)压力力容器安安全技术术监察规规程(本本文简称称容规规),此此容规规自220000年1月1日起正式式实施。在在安全监监察
6、中,包包括的七七个环节节是:设设计、制制造、安安装、使使用、检检验、改改造和修修理。此此规程与与条例例有不不一致之之处,应应按条条例的的内容修修改。 3)压力力容器压压力管道道设计单单位资格格许可与与管理规规则,此规则自2003年1月1日起实施。12 标准和和法规(规规程)的的关系。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。GB1550总论第3.1条规定定:容器器的设计计、制造造、检验验和
7、验收收除必须须符合本本标准规规定外,还还应遵守守国家颁颁布的有有关法令令、法规规和规章章。 因因此,当当标准与与法规或或规程有有不一致致时,应应按法规规(和规规程)的的规定执执行。13 压力容容器的含含义(定定义)根据条条例第第八十八八条中的的规定,压压力容器器用语的的含义是是:“压力容容器,是是指盛装装气体或或者液体体,承载载一定压压力的密密闭设备备,其范范围规定定为最高高工作压压力大于于或等于于0.11MPaa(表压压),且且压力与与容积的的乘积大大于或等等于2.55MPaaL的气体体、液化化气体和和最高工工作温度度高于或或者等于于标准沸沸点的液液体的固固定式容容器和移移动式容容器;盛盛装
8、公称称工作压压力大于于或等于于0.22MPaa(表压压),且且压力与与容积的的乘积大大于或等等于1.00MPaaL的气体体液化气气体和标标准沸点点等于或或者低于于60液体的的气瓶;氧舱等等。”14 压力容容器设计计标准简简述我国压力力容器专专业性的的具有一一定规模模的压力力容器的的设计和和制造,起起于五十十年代初初期。19800年起,压压力容器器设计方方面依据据为:钢钢制石油油化工压压力容器器设计规规定和和钢制制管壳式式换热器器设计规规定。GB1550-119988钢制制压力容容器是是强制性性的压力力容器国国家标准准。该标标准对钢钢制压力力容器的的设计、制制造、检检验和验验收作出出具体的的规定
9、。是是压力容容器的基基本标准准。对压力小小于O.11MPaa的钢制制容器的的设计,按按压力容容器行业业标准JB/T47735-19997钢制制焊接常常压容器器的规规定。卧式容器器和立式式容器的的设计尚尚应符合合行业标标准JB447100-20000钢制制塔式容容器和和JB447311-20005钢制制卧式容容器的的规定。GB1551-119999管壳壳式换热热器标标准,是是用钢、铝铝、铜、钛钛和镍等等材料制制造的管管壳式换换热器的的设计制制造和验验收标准准。化工行业业标准HG2205880HG220588519998, 是针对对化工设设备的特特点,对对钢制压压力容器器设计和和制造方方面提出出更
10、详细细的规定定,有关关设计方方面的标标准是: HGG205580-19998 钢制制化工容容器设计计基础规规定 HGG205581-19998 钢制制化工容容器材料料选用规规定 HGG205582-19998 钢制制化工容容器强度度计算规规定 HGG205583-19998 钢制制化工容容器结构构设计规规定 其它配配套标准准如零部部件如封封头、法法兰、支支座、加加固圈等等标准,材材料标准准、焊接接标准等等已日趋趋完备。15 D1级和D2级压力力容器说说明 根据据压力力容器压压力管道道设计单单位资格格许可与与管理规规则第第三条规规定, 压力容容器设计计类别和和级别的的划分是是:(一一)A类、(二
11、二)C类、(三三)D类和(四四)SAD类。其其中D类又分分:D1级和D2级。1D11级 系指第第一类压压力容器器2D22级 系指第第二类低低、中压压容器第一类和和第二类类的具体体划分见见容规规第6条的规规定。注:压力力等级的的划分是是:按容容器的设设计压力力P的大小小,其中中:(一) 低压(代代号L)0.11MPaa P 1.66MPaa(二) 中压(代代号M)1.66MPaa P 10MMPa二 GBB1500-19998钢制制压力容容器 GGB1550-119988钢制制压力容容器(简简称GB1150),包包括正文文十章和和八个附附录。 十章章正文目目次是:范围;引用标标准;总论;材料;内
12、压圆圆筒和内内压球壳壳;外压圆圆筒和外外压球壳壳;封头;开孔和和开孔补补强;法兰;制造、检检验与验验收。 八个个附录中中,属于于标准的的附录有有:附录录A 材料的的补充规规定;附附录B 超压泄泄放装置置;附录录C 低温压压力容器器;附录录D 非圆形形截面容容器。属属于提示示的附录录有:附附录F 钢材的的高温性性能;附附录G 密封结结构;附附录H 材料的的指导性性规定;附录J 焊接结结构。标准的附附录E 产品焊焊接试板板的力学学性能检检验,已已被新发发布的JB447444-20000钢制制压力容容器产品品焊接试试板的力力学性能能试验所所代替。1范围围GB1550-119988钢制制压力容容器规规
13、定了“钢制压压力容器器的设计计、制造造、检验验和验收收要求”。即是说:GB1150是碳素素钢、低低合金钢钢和高合合金钢制制的压力力容器,在在设计、制制造、检检验和验验收的整整个过程程中,必必须遵守守的强制制性国家家标准。标准中规规定适用用的压力力容器的的设计参参数的范范围是:容器的的设计压压力不大大于35MMPa;适用的设设计温度度范围按按钢材允允许的使使用温度度而定。对于D类类压力容容器,设设计压力力范围应应小于10MMPa。在GB1150的1.3和1.4中,还还规定出出不属该该标准规规定范围围的各类类压力容容器,其中有:直接用用火焰加加热的容容器;核核能装置置中的容容器;经经常搬运运的容器
14、器;设计计压力低低于0.11MPaa 的容器器;真空空度低于于0.002MPPa的容器器;要求求作疲劳劳分析的的容器;内直径径小于1150 mm的的容器;此外,还还有旋转转或往复复运动的的机械设设备中自自成整体体的受压压器室,以以及已有有其他行行业标准准的容器器,诸如如制冷、制制糖、造造纸、饮饮料和搪搪玻璃容容器等。2标准准 在GBB1500所列的的引用标标准中包包括GB 、GB/T、JB 和JB/T四种代代号的标标准,标标准分为为强制性性标准和和推荐性性标准(推推荐性标标准一经经采用,即即具有强强制性的的性质)。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
15、行业标准,而JB或JB/T中排号为4XXX号码的,规定为压力容器行业的标准。例如:国家强制制性标准准:GB666544-19996压力力容器用用钢板; GB4237-92不锈钢热轧钢板国家推荐荐性标准准:GB/T2229-994金属属夏比缺缺口冲击击试验方方法;GB/T18804-92一般般公差 线性尺尺寸的未未注公差差压力容器器行业标标准:JB447088-20000钢制制压力容容器焊接接工艺评评定;JB/T47709-20000钢制制压力容容器焊接接规程标准一经经被引用用,即构构成该标标准的条条文。在在GB1150第2章中,列列了45个引用用标准。从从20004年4月1日起尚应应实施下下列
16、标准准:JB/TT47336-220022 补强强圈JB/TT47446-220022 钢制制压力容容器用封封头JB/TT47447-220022 压力力容器用用钢焊条条订货技技术条件件JB/TT47111-220033 压力力容器涂涂敷与运运输包装装3总论论在“总论论”一章中中,对下下列的8个方面面作了规规定:标准与与相关法法规和规规章的关关系;设计和和制造压压力容器器单位的的资格和和职责;容器的的范围;压力、温温度和厚厚度的定定义;设计参参数选用用的一般般规定;材料许许用应力力确定的的依据和和取值的的规定;焊接接接头系数数的确定定;压力试试验(液液压试验验和气密密性试验验)和试试验压力力的
17、规定定。31条条例对对设计单单位的规规定条例第第十一条条规定:压力容容器的设设计单位位应当经经国务院院特种设设备安全全监督管管理部门门许可,方方可从事事压力容容器的设设计活动动。(一)有有与压力力容器设设计相适适应的设设计人员员设计、审审核人员员;(二)有有与压力力容器设设计相适适应的健健全的管管理制度度和责任任制度。32 GB1150-19998对设计计单位的的资格和和职责规规定资格 容器的的设计单单位必须须具备健健全的质质量管理理体系,应应持有压压力容器器设计单单位批准准书,压压力容器器的设计计必须接接受国家家质检总总局相关关安全监监察机构构的监察察。职责 应对设设计文件件的正确确性和完完
18、整性负负责。容容器的设设计文件件至少应应包括设设计计算算书和设设计图样样。容器器设计总总图应盖盖有容器器设计资资格印章章。33 管辖的的容器范范围划定定GB1550管辖的的容器,其其范围包包括壳体体及与其其连为整整体的受受压零部部件,且且划定在在下列范范围内。331 容器与与外部管管道连接接:焊接接连接的的第一道道环向接接头坡口口端面;螺纹连连接的第第一个螺螺纹接头头端面;法兰连连接的第第一个法法兰密封封面;332 接管、人人孔、手手孔等的的承压封封头、平平盖及其其紧固件件。333 非受压压元件与与受压元元件的焊焊接接头头。接头头以外的的元件,如如加强圈圈、支座座、裙座座等。334 超压泄泄放
19、装置置和仪表表附件。详见GBB1500中的3.3.11 至3.33.4条的规规定。34 定义及及含义341 压力 除注明明者外,均均指表压压力。342 工作压压力(PPW) 指在正正常工作作情况下下,容器器顶部可可能达到到的最高高压力。343 设计压压力(PP) 指设定定容器顶顶部的最最高压力力,与相相应的设设计温度度一起作作为设计计载荷条条件,其其值不得得低于工工作压力力。即PPPW。344计算压压力(PC) 指在相相应设计计温度下下,用以以确定元元件厚度度的压力力,其中中包括液液柱静压压力。当当元件所所承受的的液柱静静压力小小于5%设计压压力时,可可忽略不不计。故故PCP;345 试验压压
20、力(PPt) 指压力力试验时时,容器器顶部的的压力。注:试验验用压力力表口设设计位置置应位于于容器顶顶部。346 设计温温度 指容器器在正常常工作情情况下,设设定的元元件的金金属温度度(沿元元件金属属截面的的温度平平均值)。设设计温度度与设计计压力一一起作为为设计载载荷条件件。347 试验温温度 指压力力试验时时,壳体体金属的的温度。348 各种厚厚度3481 计算算厚度 指按厚厚度计算算公式计计算得到到的厚度度。3482 设计厚厚度d 指计算算厚度()与腐腐蚀裕量量(C2)之和和。即d = +C2, 因此d3483 名义厚厚度n 指设计厚厚度(d )加上上钢材厚厚度负偏偏差(C1)后向向上圆
21、整整至钢材材标准规规格的厚厚度。即即标在图图样上的的厚度。n(d + C1)3484有效厚厚度e 指名义厚厚度(n)减去去腐蚀裕裕量(C2)和钢钢材厚度度负偏(C1)。e =n-C11-C22=n-(C1+C2)=n-C(厚度度附加量量) 注:如如设定圆圆整量为为C3,各厚厚度的关关系为:n=+ CC1+ C2+ C33e=+ C33=n-(C1+C2)d =+ CC235 设计的的一般规规定设计的一一般规定定,是对对设计压压力、设设计温度度、载荷荷、壁厚厚附加量量和最小小厚度选选用等的的规定。351 设计计压力(P)的确定1)内压压容器容器上上装有超超压泄放放装置(安安全阀)时时,容器器的设
22、计计压力确确定的步步骤如下下:确定安全全阀的开开启压力力PZ ,取PZ(1.0051.1)PW.当 PW0.118MPPa时,可可适当提提高PZ相对于PW 的比值值。再令令P PZ。容器上上装有爆爆破片:P = P bb + P 式中:PP b为为设计爆爆破压力力,其其其值等于于最低标标定爆破破压力Ps minn加上所所选爆破破片爆破破范围的的下限(取取绝对值值);p为爆爆破片制制造范围围上限。最低标定定爆破压压力Ps minn和上下下限查表表B2和表B3。容器上上无安全全阀,但但出口管管线有安安全阀:PP zz +h. h为容器器到安全全阀的压压力降。容器的的压力源源如与泵泵直接连连接,则则
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