压力容器设计压力

南京工业大学 备课笔记 1

第四章 压力容器设计 Design of Pressure Vessels

4.1概述 Introduction

在绪论中，介绍了过程设备设计的基本步骤。

就是根据给定设计条件和规范标准的规定,确保安全，经济，正确选择材料，进行结构，强度或刚度设计，密封设计。

设计时应综合考虑各个环节：材料，结构，强度，（刚度），制造，使用，安装，运输，检验等。每个环节都应重视。

4.1.1设计要求 Specification

压力容器设计的基本要示：安全性，经济性。

在保证安全前提下尽可能经济（材料，制造，安装，维修等等）

4.1.2设计文件 Design Files

设计文件包括：

设计条件，设计图样，强度计算书及安装，使用说明书（按分析设计提供应力分析报告）。

强度计算书和设计图样具体内容见P114。

4.1.3设计条件 Design Condition

通常用图表表示：简图，设计要求，接管表等，通称为设计条件图。 不同类型的，除公共基本设计要求外，还应注明各自的特殊要求，换热器，换热管规格，管长，根数、排列，换热面积和程数等。

4.2设计准则 Design Criterions

4.2.1压力容器失效 Pr

一、 压力容器用低合金高强钢及其焊接特点

在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，压力容器用低合金高强钢可分为二类。

① 热轧、正火钢 屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。

② 低碳调质钢 屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是既有高的强度，且塑性和韧性也较好，可以直接在调质状态下焊接。近年来，这类低碳调质钢应用日益广泛。

目前应用于压力容器的低合金高强钢。钢板牌号有：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。

低合金高强钢的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过5％。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接特点表现在： （一）焊接接头的焊接裂纹

（1）冷裂纹 低合

一、 压力容器用低合金高强钢及其焊接特点

在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，压力容器用低合金高强钢可分为二类。

① 热轧、正火钢 屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。

② 低碳调质钢 屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是既有高的强度，且塑性和韧性也较好，可以直接在调质状态下焊接。近年来，这类低碳调质钢应用日益广泛。

目前应用于压力容器的低合金高强钢。钢板牌号有：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。

低合金高强钢的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过5％。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接特点表现在： （一）焊接接头的焊接裂纹

（1）冷裂纹 低合

xxxxx股份有限公司 文件编号 压力容器设计质量手册 版本号 0.0 目 录 页 次 实施日期 目 录

章节 标题 0.0 目录 0.1 公司简介 0.2 发布令 0.3 组织结构图 0.4 质量方针和质量目标 1.0 适用范围和引用标准

2.0 术语及缩写 3.0 组织结构及职责 4.0 质量保证体系文件

5.0 管理职责 6.0 文件和记录控制 7.0 设计条件编制与审查 8.0 设计文件编制与审核 9.0 设计文件更改与材料代用

10.0 设计文件复用 11.0 信息反馈与改进 12.0 人员培训、考核与管理 13.0 执行设计许可证制度 附录A 设计质量信息反馈图 附录B 设计质量工作流程图

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1

xxxx股份有限公司 压力容器设计质量手册 0.2 公 司 简 介 文件编号 版本号 页 次 实施日期 XR-RQS-01-2011 1.0 Page 2 of 2 2011.2

目录

1.绪论…………………………………………………………… 1.1设计任务…………………………………………………… 1.2设计思想……………………………………………………… 1.3设计特点……………………………………………………… 2.储罐简介………………………………………………………… 2.1储罐的用途……………………………………………………. 2.2储罐的分类……………………………………………………. 3.材料及结构的选择……………………………………………… 3.1.材料选择……………………………………………………… 3.2.结构的选择…………………………………………………… 3.2.1.封头的选择………………………………………………… 3.2.2.法兰的选择………………………………………………… 3.3.鞍座的选择…………………………………………………… 4.结构设计………………………………………………………… 4.1.壁厚的确定…………………………………………………… 4.2.封头厚度设计………………………………………………… 4.2.1.计算封头厚度……………………………………………… 4.3.储罐零部件的选取…………………………

（2）贮存液体的容器

当容器盛装液体时，壳体内壁面法向将受到液体静压强的作用，它同样是一种轴对称载荷，这一点与承受气压相同，所不同的是液体静压强大小随液体深度而变化，有时液面上方还同对受到气体压力的作用。这些容器壳体中的薄膜应力一般也可用式(2－7)和式(2－12)求解。

① 中部支承半径为R的圆柱形贮液罐 如图2-9(a)所示，罐的底部自由，顶部密闭，液面上方的气体内压力为

p0，充液密度为?。

a) 圆筒ab段：其上任意一点，仅受气压（2-16）求解，得其经向薄膜应力

p0作用，其p?p0，R1??,故可直接用式

??和周向薄膜应力

??为

??????p0R2?p0R

??????2????? （2-24）

b) 圆筒bc段：其A－A断面上任一点处，受有压力载荷p?p0??gh的作用，其中h?为至液面距离， g为重力加速度，因圆筒R1??,R2?R，故?可由式(2-7)求解。另再考

察图2-9(c)所示A－A断面以上部分区域的平衡，在不计壳体自重时，作用于该区域的轴向外载荷有液体重力G和A－A断面的压力

p?p0??gh，则其合力V为

V?P?G??

特种设备管理A3所有试题

压力容器安全管理_单选（单选）

1、压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前或投入使用后（）日内，应当按要求到直辖市或者设区的市级质量技术监督部门逐台办理使用登记手续。 A . 10 B . 5 C . 20 D . 30 标准答案：D

2、压力容器使用单位组织开展压力容器安全检查，至少（ ）进行一次自行检查，并且作出记录。 A . 每月 B . 每季度 C . 每半年 D . 每年 标准答案：A

3、压力容器的使用单位，应当（ ）建立压力容器技术档案并且由其管理部门统一保管。 A . 逐台 B . 逐岗位 C . 逐工段 D . 逐车间 标准答案：A

4、下例哪条不是关于压力容器主要的安全操作要点的叙述？ A . 压力容器严禁超温、超压、超负荷运行 B . 压力容器操作人员应严格遵守安全操作规程 C . 压力容器操作人员要定期参加培训 D . 压力容器应做到平稳操作 标准答案：C

5、压力容器的（ ）应当持有相应的特种设备作业人员证。 A . 安全管理人员 B . 操作人员 C . 安全管理人员和操作人员 D . 主要负责人 标准答案：C

6、压力容器使用

压力容器（移动式压力容器）使用登记

申报材料

说明：1、申报材料未注明份数的均为提供1份； 2、申报材料未注明原件或复印件的均为复印件；

3、申报材料为复印件的需加盖单位公章，并提供原件供办理机关核对，用后归还申请者。

一、首次登记

(1)《特种设备使用登记表（式样一）》 (原件 2份)； (2)含有使用单位统一社会信用代码的证明或者个人身份证明(适用于公民个人所有的特种设备)；

(3)特种设备产品合格证(含产品数据表)；

（4）机动车行驶证（适用于与机动车固定的移动式压力容器）；

(5)特种设备监督检验证明(安全技术规范要求进行使用前首次检验的特种设备，应当提交使用前的首次检验报告）。

注：

1、压力容器应当按照逐台向登记机关办理使用登记；

2、移动式压力容器出厂前，制造单位须按国质特函[2015]34号文件要求，向《移动式压力容器公共服务信息平台》上传移动式压力容器的产品数据，并对随产品提供的移动式压力容器金属二维码和随车电子密钥进行产品数据关联绑定；

3、使用单位新购移动式压力容器，在办理使用登记前，应通过随车电子密钥在《移动式压力容器公共服务信息平台》将移动式压力容器与账户绑定，录入登记相关信息；

4、租赁或者承包场所使

压力容器作业 - 固定式压力容器

操作 模拟试题 试题一

第6题 判断题

过量充装易造成压力容器破坏事故的发生。（）（ ） A、正确； B、错误

正确答案：A 第7题 判断题

对存在严重事故隐患、无改造维修价值的压力容器应办理判废手续。（）（ ） A、正确； B、错误

正确答案：B 第8题 判断题

压力容器的韧性破坏多为超压运行时发生的。（）（ ） A、正确； B、错误

正确答案：A 第9题 判断题

压力容器气压试验、液压试验、气液组合试验都属于超压试验，是一种强度试验。A、正确； B、错误

正确答案：A 第10题 判断题

压力容器内部有压力时，不得进行任何维修。（）（ ） A、正确； B、错误

正确答案：A 第11题 判断题

压力容器能用水进行耐压试验的，就不需要采用气体进行气压试验。（）（ ） A、正确； B、错误

（ ）（） 正确答案：A 第12题 判断题

凡不会导致发生危险的液体，在低于其沸点的温度下，都可用作液压试验介质。（）（ ） A、正确； B、错误

正确答案：A 第13题 判断题

压力容器韧性破坏按破坏机理大致可分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个阶段。（）（ ） A、正

第一章

1、 固体力学有那几个基本假设？有何意义？

答：a、均匀性假设

b、各向同性假设 c、连续性假设 d、小变形假设 e、完全弹性假设

2、 什么叫弹性、弹性变形？

答、结构受外载荷后产生变形，这些变形在载荷除去后又能回复到原状的特性称为弹性；产生的这种能够回复的变形称为弹性变形！ 3、 什么是载荷？什么是交变载荷？

答：物体之间的相互机械作用叫做载荷，随时间做交替变换的载荷称作交变载荷 4、 举出作用在压力容器上的表面力与体积力、约束反力是否是外力？

答：

5、 内力和应力有什么区别？求解应力的目的是什么？

答：应力是用来衡量内力分布规律，求解应力就是为了控制它的大小，使结构不至发生破坏

6、 什么是全应力、正应力和剪应力？给出确切的定义、并以图示之。

答：

7、 截面法的含义与用途是什么？

答：用截面法求出截面上与外力相平衡的内力素，再求出应力在该截面上各点的应力分布规律

8、 在用截面法之前是否可以把外力沿力的作用线移动？试举例说明。

答：不可以

9、 仅有位移是否能够描述某点的变形状态？为什么？

答：不能，还需要转角，还有线应变和角应变 10、角位移和角应变有什么不同？

答：角位移即转角，指物体内某一截面或者线段在物体变形后