压力容器强度校核公式

压力容器强度校核

筒体壁厚校核公式

软件模板

c P

i D []t σ

φ '2C δ筒校核计算公式:'

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P D C P δσφ=+-筒校核 备注:

c P :校核压力 i D :容器最大内径 []t σ:设计温度下的许用应力

φ :焊缝系数

若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测,φ=1.00 局部无损检测, φ=0.85

若为单面焊对接接头 100%无损检测,φ=0.9 局部无损检测, φ=0.8

'2C :下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核:筒体校核壁厚

最后判定公式:若δ筒校核≤δ筒实测,继续使用,否则停用。

封头壁厚校核公式

1.椭圆形封头软件模板

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c P :校核压力 i D :容器最大内径 []t σ:设计温度下的许用应力

φ :焊缝系数:

若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测,φ=1.00 局部无损检测, φ=0.85

若为单面焊对接接头 100%无损检测,φ=0.9 局部无损检测, φ=0.8

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2C :下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核:筒体校核壁厚

最后判定公式:若δ筒校核≤δ筒实测,继续使用,否则停用

2.球形封头软件模板

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P D C P δσφ=+-封校核 备注:

c P :校核压力 i D :容器最大内径 []t σ:设计温度下的许用应力

φ :焊缝系数:

若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测,φ=1.00 局部无损检测, φ=0.85

若为单面焊对接接头 100%无损检测,φ=0.9

局部无损检测, φ=0.8

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2C :下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核:筒体校核壁厚

最后判定公式:若δ筒校核≤δ筒实测,继续使用,否则停用

压力容器设计基础

压力容器设计基础 压力容器设计基础 一、基本概念 压力容器的设计,就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件,确定容器的结构型式,选择合适的材料,计算容器主要受压元件的尺寸,最后给出容器及其零部件的图纸,并提出相应的技术条件。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产,运行安全可靠,保证使用寿命、制造、检验、安装、操作及维修方便易行,经济合理等要求。压力容器设计中的关键问题是力学问题,即强度、刚度及稳定性问题。在本节中,主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。 所谓强度,就是结构在外载荷作用下,会不会因应力过大而发生破裂或由于过度性变形而丧失其功用。具体来讲,就是在外载荷作用下,容器结构内产生的应力不大于材料的许用 应力值,即: ζ≤K〔ζ〕t (1) 这个式子就是强度问题的基本表达式。压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行 的。 公式(1)中的左端项是结构内的应力,它是人们最为关心的问题。求解结构的应力状态,它们的大小,是一个十分复杂的问题,常用的方法有解法(如弹性力学法、弹型性分析法等)、试验法(如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等)及数值解法(如有限元法、边界元法等)。应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力,然而,每一种结构的应力都有其特殊性,目前可求解的只是问题的绝大部分,仍有许多复杂结构的应力分析有等人们进一步探讨。求出结构内任一点的应力后,所遇到的问题就是怎样处理这些应力。一点的应力状态最多可含有6个应力分量,哪个应力起主要作用,这些应力对失效起什么作用,对它们如何控制才不致发生破坏,解决这一问题,就要选择相应的强度理论计算当量应力,以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较,将应力控制在许可的范围内。 公式(1)中的右端项是强度控制指标,即材料的许用应力。它涉及到材料强度指标(如抗拉强度ζb、屈服强度ζs 等)的确定及安全系数的选用等问题。当采用常规设计法,且只考虑静载问题时,系数K=1.0;如果考虑动载荷,或采用应力分析设计法,K≥1.0,此时 设计计算将更加复杂。 把强度理论(公式(1))具体应用到压力容器专业,就称这为压力容器的强度理论,它又增加了一些具体的规定和特殊要求,由此产生了一系列容器的设计规定和标准等。 1、强度理论及其应用 在对结构进行强度分析时,要对危险点处于复杂应力状态的构件进行强度计算,首先要知道是什么因素使材料发生某一类型破坏的。长期以来,人们根据对材料破坏现象的分析,提出了各种各样的假说,认为材料的某一类型破坏现象是由哪些因素所引起的,这种假说通常就称为强度理论。一种类型的破坏是脆性断裂破坏,第Ⅰ、Ⅱ强度理论依据于它;一种类型的破坏是型性流动破坏,第Ⅲ、Ⅳ强度理论以此为依据。 建立强度理论的目的就是要找出一种材料处于复杂应力状态下强度条件,即使是什么样的条件材料不会破坏失效。根据不同的强度理论可以得到复杂应力状况下三个元应力的某种组合,这种组合应力ζxd和轴向拉伸时的单向拉应力在安全程度上是相当的,具有可比性,可以与单向屈服应力相比较而得出强度条件,因此,通常称ζxd为相当应力或当量应力。

压力容器的强度计算

第11章压力容器的强度计算 本章重点要讲解内容: 1理解内压容器设计时主要设计参数容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等的意义及其确定原则; 2掌握五种厚度计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚的概念、相互关系以及计算方法; 能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差; 3掌握内压圆筒的厚度设计; 4掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算; 5熟悉内压容器强度校核的思路和过程; 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—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; 表1 压力容器的公称直径mm 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的内压容器,设计压力取为; 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; ①注意与GB150-1989 对设计压力规定的区别;

压力容器强度计算

压力容器强度计算 压力强度计算 在压力的设计过程中,首先需要确定设计参数。我国现行的压力标准为GB150-98“钢制压力”国家标准。该标准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。与之相似的是,JB4732-1995《钢制压力—分析设计标准》允许采用高的设计强度,从而在相同设计条件下,减少厚度和重量,但计算比较复杂,采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则,与美国的ASME标准思路相似。 在确定设计参数时,需要考虑直径。对于用钢板卷制的筒体,以内径作为其公称直径。而如果筒体是使用无缝钢管直接截取的,则规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。表格1和表格2分别列出了压力的公称直径。 设计压力是指设定的顶部的最高压力,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。在设计压力的确定中,需要考虑相关的基本概念。工作压力Pw在正常的工

作情况下,顶部可能达到的最高压力。对于塔类直立,直立进行水压试验的压力和卧置时不同。工作压力是根据工艺条件决定的,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。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。计算压力Pc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。在设计压力的确定中,需要注意与GB150-1989对设计压力规定的区别。 第二节内压筒体与封头厚度的设计 1.内压圆筒的厚度设计 根据GB150-1998的定义,内压圆筒壁内的基本应力是薄膜应力,由第三强度理论可知薄膜应力的强度条件为:σr3 σ]t,σ r3 t PD/2δ。其中,[σ]是制造筒体钢板在设计温度下的许用应力。考虑到焊接接头的影响,公式(1)中的许用应力应使

任务四 压力容器的强度计算及校核

项目一压力容器 任务四压力容器的强度计算及校核 容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器,通常根据容器外径Do与内径Di 的比值K来判断,K>1.2为厚壁容器,K≤1.2为薄壁容器。工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。 为判断薄壁容器能否安全工作,需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。 一、圆筒体和球形壳体 1.壁厚计算公式 圆筒体计算壁厚: 圆筒体设计壁厚: 球形容器计算壁厚: 球形容器设计壁厚: 式中δ——圆筒计算厚度,mm δd——圆筒设计厚度,mm pc——计算压力,MPa。pc=p+p液,当液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略 Di——圆筒的内直径,mm [σ]T——设计温度T下,圆筒体材料的许用应力,MPa(可查表) φ——焊接接头系数,φ≤1.0 C2——腐蚀裕量,mm

2.壁厚校核计算式 在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算,如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。这时容器的材料及壁厚都是已知的,可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力[pw]。 式中δe——圆筒的有效厚度,mm 设计温度下圆筒的计算应力σT: σT值应小于或等于[σ]Tφ。 设计温度下球壳的最大允许工作压力[pw]: 设计温度下球壳计算应力σT: σT值应小于或等于[σ]Tφ。 二、封头的强度计算 1.封头结构 封头是压力容器的重要组成部分,常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头(即平盖),如图1-4所示。工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头,最常用的是标准椭圆形封头。以下只介绍椭圆形封头的计算,其他形式封头的计算可查阅GB150—2011。

16RS-强度校核

常规压力容器的强度校核 一、压力容器的基本设计公式 1、圆筒体 P c D i 设计公式:δ= + C 2[σ]tφ— P c 其中: δ——厚度,mm 计算厚度:按标准各章公式计算得到的厚度,不包括厚度附加量。 设计厚度:计算厚度与腐蚀裕量之和。 名义厚度:设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。图样上的厚度。 有效厚度:名义厚度减去腐蚀裕量和钢板负偏差。 P c——计算压力:计算压力指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,包括液柱静压力(当小于5%设计压力时,可忽略不计)。一般为设计压力,MPa D i——内直径,mm [σ]t——设计温度下的材料许用应力,MPa φ——焊接接头系数,按GB150第三章 C ——厚度附加量,mm。 C1:钢板厚度负偏差; C2:腐蚀裕量。

2、球壳 P c D i 设计公式:δ= + C 4[σ]tφ— P c 3、椭圆型封头 P c D i 设计公式:δ= + C 2[σ]tφ— 0.5P c 二、常规压力容器的强度校核 1、圆筒体 三种校核方式: ①厚度校核公式: PD i 校核公式:δ= + 2C2 2[σ]tφ— P ②压力校核公式: 2[σ]tφ(δ—2C2) 校核公式: P MAX = D i+(δ—2C2) ③应力校核公式:(水压≤0.9σs ; 气压≤0.9σs) P[D i+(δ-2C2)] 校核公式:σ= 2(δ-2C2)φ

2、球壳 三种校核方式: ①厚度校核公式: PD i 校核公式:δ= + 2C2 4[σ]tφ— P ②压力校核公式: 4[σ]tφ(δ—2C2) 校核公式: P MAX = D i+(δ—2C2) ③应力校核公式: P[D i+(δ-2C2)] 校核公式:σ= 4(δ-2C2)φ 二、关于压力容器强度校核的有关规定 常规压力容器的强度校核按《检规》第24条进行: 有下列情况之一,应进行强度校核: (1)存在大面积腐蚀; (2)强度计算资料不全或强度设计参数与实际情况不符; (3)错边量和棱角度有严重超标; (4)结构不合理,且已发现严重缺陷; (5)检验员对强度有怀疑。 强度校核后,再次检验时,如无异常情况,一般可不再重复审核。

压力容器材料壁厚计算与校核计算实例

第一节输入分析及功能性能描述 1、工作介质:硫酸钴液体 由于硫酸钴液体内杂质成份较复杂,且内部成份容易结晶,所以过滤器及管道、阀门全部选用不锈钢材料。 2、原液固含量:≤5% 和本公司的液体高级工程师莫工和中南大学廖博士联系咨询后,取得硫酸钴溶液中固体的固含量≤5%的范围内 3、设备的最高工作温度不超过70℃ 工艺要求提出设备的最高工作温度不得超过70℃,因此设计时应适当的放大,将设计温度提高到80℃。 4、工作压力 由于中南装置功能及工艺参数中指出,反洗压力0.5Mpa(气源压力),所以在设计装置时按照0.8Mpa进行装置的设计。 5、过滤组件为1个; 经过对工艺条件的提出,过滤组件为2个,1个为多通道滤芯过滤组件,1个双层滤芯过滤组件。 6、滤芯参数 1.1双层滤芯规格:双层管YTT75X200-3-C0.4-D2(外管外径75,内径69;内管外径63,内径57) 1.2滤芯数量:5套 1.3过滤面积: 1.3.1总过滤面积: 1.3.2单管过滤面积: 1.4过流截面面积S:0.00062㎡ 1.5滤芯安装形式:1个过滤器内1只滤芯组件 2.1多通道滤芯规格:多通道滤芯YTT60X200-C0.5-D3 2.2滤芯数量:2套 2.3过滤面积: 2.3.1总过滤面积: 2.3.2单管过滤面积: 2.4过流截面面积S:0.00079㎡ 2.5滤芯安装形式:1个过滤器内1只滤芯组件 7、输送管道为DN40管道; 经工艺计算出循环系统的循环管直径为DN40,补液管道为DN25,回流排气管道为DN25,清液出口管道为DN25,反冲器安装管道为DN25,排渣管道为DN25, 过滤罐体的材质为OCr18Ni9,管道的材质为OCr18Ni9; 8、法兰的公称压力为1.6Mpa; 工艺条件指出,设备管道法兰的公称压力为1.6Mpa,设计时,应按照此标准进行管道法兰的设计与选择。 9、清液储液罐的体积 经过工艺工程师计算得,反冲器内部可用于反冲液的液体体积约为0.8L,因此在设计清液储液罐容积时按照1.2L来进行设计。 第二节内压容器筒体与封头厚度的设计与强度计算

压力容器校核

钢制卧式容器计算单位太原理工大学 计算条件简图 设计压力p MPa 设计温度t50、℃ 筒体材料名称Q345R 封头材料名称Q345R 封头型式椭圆形 | 筒体内直径 Di2000mm 筒体长度L5700mm 筒体名义厚度n12mm ! 支座垫板名义厚度rn10mm 筒体厚度附加量C mm 腐蚀裕量C11mm 筒体焊接接头系数1; 封头名义厚度hn12mm 封头厚度附加量 C h mm 鞍座材料名称Q235-B 鞍座宽度 b220(mm 鞍座包角θ120°支座形心至封头切线距离A475mm 鞍座高度H250mm 地震烈度"八度

内压圆筒校核计算单位太原理工大学过控11计算所依据的标准GB 计算条件筒体简图 计算压力P c、MPa 设计温度 t C 内径D i mm 。 材料 Q345R ( 板材) 试验温度许用应力MPa 设计温度许用应力 t MPa [ 试验温度下屈服点s MPa 钢板负偏差C1mm 腐蚀裕量C2mm 焊接接头系数 厚度及重量计算 计算厚度 = P D P c i t c 2[] σφ- = mm 有效厚度e =n - C1- C2= mm ; 名义厚度n = mm 重量Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型液压试验 试验压力值 P T = [] [] σ σt = (或由用户输入) 《 MPa 压力试验允许通过 的应力水平T T s =MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p D T i e e .() . +δ δφ 2 = MPa 校核条件T T 】 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [P w]= 2δσφ δ e t i e [] () D+= MPa 设计温度下计算应力 t = P D c i e e () +δ δ2 = MPa t' MPa 校核条件t≥t 结论合格

压力容器常见结构的设计计算方法

第三章 压力容器常见结构的设计计算方法 常见结构的设计计算方法 4.1 圆筒 4.2 球壳 4.3 封头 4.4 开孔与开孔补强 4.5 法兰 4.6 检验中的强度校核 4.1.1 内压圆筒 1)GB150中关于内压壳体的强度计算考虑的失效模式是结 构在一次加载下的塑性破坏,即弹 性失效设计准则。 2)壁厚设计釆用材料力学解(中径公式)计算应力,利用第一强度理论作为控制。 轴向应力: 环向应力:(取单位轴向长度的半个圆环) 校核: σ1=σθ,σ2=σz ,σ1=0 σθ≤[σ]t ·φ

对应的极限压力: 2)弹性力学解(拉美公式) 讨论:1)主应力方向?应力分布规律? 径向、环向应力非线形分布(内壁应力绝对值最大),轴向应力均布; 2)K 对应力分布的影响? 越大分布越不均匀,说明材料的利用不充分; 例如, k =1.1时,R =1.1内外壁应力相差10%; K =1.3时,R =1.35内外壁应力相差35%; 4 常见结构的设计计算方法 96 2)弹性力学解(拉美公式) 主应力:σ1=σθ,σ2=σz ,σ3=σr 屈服条件: σⅠ=σ1=σθ= σⅡ=σ1-μ(σ2+σ3)= σⅢ=σ1-σ3= σⅣ=

3)GB150规定圆筒计算公式(中径公式)的使用范围为:p/[σ]·φ≤0.4(即≤1.5) 4.1.2 外压圆筒 1)GB150中关于外压壳体的计算所考虑的失效模式:弹性失效准则和失稳失效准则(结构在横向外压作用下的横向端面失去原来的圆形,或轴向载荷下的轴向截面规则变化) 2)失稳临界压力的计算 长圆筒的失稳临界压力(按Bresse公式): 长圆筒的失稳临界压力(按简化的Misse公式): 失稳临界压力可按以下通用公式表示: 圆筒失稳时的环向应力和应变: 定义——外压应变系数 于是取稳定系数m=3,有 ·应变系数A的物理意义

压力容器强度校核公式

压力容器强度校核公式 压力容器是一种用于贮存或输送气体、液体等物质的设备,在工业生 产中广泛应用。其使用中的安全性是至关重要的,因此需要根据相关标准 和规范进行强度校核。本文将介绍压力容器强度校核的公式及其相关内容。 首先,需要明确的是,压力容器的强度校核是通过计算容器的应力及 变形情况来判断容器是否足够强度,能够承受内部或外部的压力。强度校 核的公式会涉及到容器的几何尺寸、材料性能、内外压力等参数。 根据国际标准,常见的压力容器强度校核公式有以下几种: 1.材料强度校核公式: 根据材料的特性,常见的强度校核公式有拉伸强度计算公式、屈服强 度计算公式、冲击强度计算公式等。具体选择一个适合的公式需要根据所 用材料以及工作条件来确定。 2.壁厚校核公式: 压力容器的壁厚是直接影响其强度的因素之一、常见的壁厚校核公式 有以下几种: -索刚公式:T=[PD]/[2S+0.6P] -拉普拉斯公式:P=[S]/[R] -强度理论公式:T=[PD]/[2S-0.2P] 其中,T为壁厚,P为内压力,D为内径,S为许用应力,R为外半径。 3.焊缝强度校核公式:

在压力容器制作过程中,常常需要对焊缝进行强度校核。 - 焊缝强度校核公式:F = [2P(h + a)]/[lt + 2a] -波动系数公式:I=[l+(0.5+e/a)h]/[(t+a)(1+e/b)] 其中,F为焊强度,P为内压力,h为坡口深度,a为根宽,l为焊缝 长度,t为焊缝壁厚,e为焊缝波动系数。 此外,还需要考虑容器的安全系数以及相关的载荷作用的影响等因素。根据具体的使用条件和所需的安全性能,选择合适的公式进行强度校核, 并确保满足相关标准和规范的要求。 需要注意的是,以上公式仅是一些常见的压力容器强度校核公式,并 不能涵盖所有情况。在实际应用中,还需要根据具体的情况选择合适的校 核公式,并结合相应的标准和规范进行设计。 总结起来,压力容器的强度校核是保证容器安全可靠运行的重要环节。根据材料的强度、壁厚、焊缝强度等因素进行计算,并结合安全系数和标 准规范来确定容器的强度校核。压力容器的设计和制造过程中需要严格遵 循相关的标准和规范,并进行必要的试验验证,确保容器的设计强度满足 运行要求,保障工业生产的安全性。

压力容器计算说明书

强度计算按GB150-1998《钢制压力容器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》及质检特函〔2010〕86号函<关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见>进行计算。 目录 一、技术参数 (2) 二、筒体强度计算 (2) 三、筒体开孔及开孔补强计算 (3) 四、封头强度计算 (6) 资料来源编制 校核 标准化 提出部门审核 标记处数更改文件号签字日期批准文号批准 序号项目 符 号 计算依据计算公式数据单位 一、技术参数符 号 计算依据计算公式数据单位1.最高工作压力P e给定 1.25 Mpa

2. 3.设计压力Pc GB150.1-201 1 P19 Pc=(1.05~1.1)Pe =1.25× 1.1=1.375 1.375 MPa 4.最高工作温度te 任务书给定193 ℃ 5.设计温度t c193+(15~30) 210 ℃ 6.介质饱和水蒸气任务书给定 7.选用材料GB150-2011 P47 Q345R/GB713、20/GB8163、 20/NB47008 8.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB713 B-1碳素钢和低合 金钢钢板许用应力,筒体材料Q345R,板厚< 16mm,温度193℃所得应力值 184.2MPa 9.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB713 B-3碳素钢和低合 金钢钢板许用应力,人孔圈及接管材料 20/GB8163,板厚<16,温度193℃所得应力值 184.2MPa 10.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB/6479 B-6碳素钢和 低合金钢钢管许用应力,接管材料20钢,板厚 15mm,温度193℃所得应力值 184.2 MPa 二、筒体强度计算 1.筒体内直径D n1400 mm 2.筒体壁厚S S=δ+C+Δ=6.17+1.8+2.03=10 Δ为除去负偏差的圆整量 10 mm 3.筒体壁厚附加量 C C1=0.8;C2=1;C=C1+C2=1.8 1.8 mm 4.焊缝系数ϕGB150- 2011 P13 局部无损检测0.85 5.筒体计算厚度δ =6.17 6.17 mm 6.有效厚度δe δe=s-C=10-1.8=8.28.2 mm

压力管道强度理论及校核

压力管道强度理论及校核 实际工程中,很少有管子仅承受单一的拉压、剪切、扭转或弯曲载荷,而多是两种或多种载荷同时作用,这样就使得应力的求解变得复杂起来。与简单的拉压、剪切、扭转和弯曲相比,它的难点主要是表现在以下两个方面:其一是管子中各点的应力求解困难。此时因涉及的未知变量较多,建立的相应静力平衡方程、物理方程和几何方程较多,求解这些方程的计算工作十分浩繁;其二是管子中的各点可能同时承受三个方向的主应力和六个面上的剪应力,这些应力对材料的强度都将产生影响。此时如何建立与许多应力有关的强度校核公式是十分棘手的,它既不能象简单变形形式那样用单一的强度指标进行判断,又不能对各个应力分别施以判断,这样做也是不现实的。 下面就针对上述两个问题的解决方法进行介绍。 (一)复杂应力状态下的应力求解 对于几何形状比较规则的管子,无论它受力多么复杂,都可以按前面所介绍的步骤和方法进行求解。即首先从管子中取一微元,然后根据受力情况、几何形状、边界条件等分别建立其静力平衡方程、物理方程和几何方程,然后联解方程。 复杂应力状态下的静力平衡方程、物理方程和几何方程型式如下: 1、静力平衡方程:ΣFx=0; ΣFy=0; ΣFz=0 ΣMx=0; Σmy=o; ΣMz=0 2、物理方程:

3、几何方程: 很显然,对于空间几何形状、受力和边界条件复杂的管道系统,要想对每个管道元件建立并求解上面的联合方程确实不是一件容易的事。但随着电子计算机的应用,这样的计算就不再是难事了。事实上,目前计算机已广泛应用于这类问题的计算。 对于形状不规则的管道元件,尤其是管道元件局部形状不规则时(如三通分支的根部、对焊法兰颈部弯曲过渡处等),有时很难通过其平衡方程、物理方程和几何方程求出能满足边界条件的方程解,也就是说其应力将无法通过方程进行求解,此时往往作出一些假设,或根据试验找出一些修正系数来简化计算,从而求出一些工程上尚可使用的近似解。值得一提的是,随着有限元技术的发展,它在求解复杂情况下的应力分析计算中得到了应用。有限元法是借助于固体变形力学(主要是结构力学和弹性力学)的一些基本原理,通过对被研究体的离散化,将弹性力学的微分(偏微分)求解问题转化为求解大量线性代数方程组的问题,从而得出各点应力的近似解。由于电子计算机的广泛应用,使得大量的线性代数方程组的求解已变得十分容易,故有限元法在工程上的应用正日趋广泛,并且目前已经出现了许多相关的应用程序,有兴趣的读者可查阅有关文献或专著,在此不再赘述。 (二)直管元件受内压情况下的应力求解 工程上,大多数压力管道都是在承受介质的内压下工作的,因此研究直管受内压作用的应力问题在工程上具有实际意义。 首先介绍厚壁管子的受力情况。所谓厚壁管是指外径与内径之比大于等于1.2?的管道,反之,若外径与内径之比小于1.2时,则称之为薄壁管。 注?:关于厚壁管的定义在GB150《钢制压力容器》的1998年版中已进行了调整,因相应的管道设计规范(如SH3059 )尚未调整,因此这里仍沿用旧的定义。调整后的定义参见GB150-1998。 设直管的内、外半径分别为Ri和Ro,沿壁厚任意处的半径为r,管道承受均匀的介质压力(内压力)为P,那么直管中各点的应力计算表达式如下(推导过程略):

气瓶应力分析和强度计算

气瓶应力分析和强度计算 气瓶应力分析和强度计算 气瓶是一种承受内压的压力容器,一般由圆筒、封头、封底所组成。从受力情况看(这是强度设计的力学基础),它可以分为头部及其影响区、简体、底部及其影响区三部分。而强度设计的任务就是要正确确定每一部分的结构形状及其尺寸,保证在整个使用年限内安全运行。对已有的气瓶,则可利用应力分析及强度设计有关公式进行安全校验和剩余寿命的估算。图4—1为一凹形底气瓶的应力分布图。 强度设计的基本原则是安全可靠,经济合理。 一、气瓶筒体的应力状态 气瓶筒体部分是一薄壁圆柱形壳体,或称薄壁圆筒。由于气瓶的公称工作压力可达30MPa,属于高压容器。制造气瓶的材料一般都选用强度较高的优质结构钢,所以其壁厚S相对于半径Ri来说仍是很小的,一般S/Ri<1/10。根据力学分析及有关压力容器的设计规定,当圆筒外、内直径之比Do/Di≤1.2时,可认为是薄壁圆筒,均可按薄壁圆筒设计。所谓薄壁圆筒,从力学上讲,就是指:当圆筒的壁厚相对于半径很小时,圆筒断面上承受弯矩的能力很小,筒壁主要承受拉力或压力,因此,可以近似地认为应力在整个筒壁上,沿壁厚度是均匀分布的,即所谓无力矩理论。按无力矩理论计算求得的应力称为薄膜应力。现在我们来分析气瓶简体即薄壁圆筒的应力状态。圆筒是最简单的一种回转壳体,也是压力容器中最基本的部分。薄壁圆筒的无力矩理论应力状态可以用分析回转壳体应力状态的一般方法求解,也可以更简单的从静力平衡方程式直接求得。以图4—2为例,如果我们在气瓶中部以垂直于轴线的平面(横截面)将气瓶截为上下二段,则作用在环断面的经向应力(亦称轴向应力)的合力为πDSo经,此力应与由内压P 作用在气瓶底端的总轴向力(不管封头形状如何,均为π/4D2i p)相平衡, 即 因系薄壁圆筒,故内径D”可近似地等于平均直径Di.即D1≈D,由此,可求得作

压力管道强度校核计算表完整优秀版

DATA SHEET OFSTRENGTH 工程名称: 项目号: 版次: 设计单位: 项目负责: 设计: 校核:

工业及热力管道壁厚计算书 1直管壁厚校核 1.1计算公式: 根据《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)6.2中规定,当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时,承受内压直管的计算厚度不应小于式(1)计算的值。设计厚度t sd 应按式(2)计算。 []( ) PY E PD t j t o s += σ2 (1) C t t s sd += (2) 21C C C += (3) 式中 —直管计算厚度(mm ); —设计压力(MPa ); —管子外径(mm ); []t σ—在设计温度下材料的许用应力(MPa ) ; —焊接接头系数; —直管设计厚度(mm ); —厚度附加量之和(mm ); —厚度减薄附加量(mm ) —腐蚀或腐蚀附加量(mm ) —计算系数

设计压力P: P=2σt/(D-2tY) Y=0.4--0Cr18Ni9 式中设计温度为常温,一般取50℃,[]tσ根据《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)附录A金属管道材料的许用应力表进行选取,故20#为130MPa,0Cr18Ni9为128.375 MPa。 取值是根据《压力管道规范-工业管道第2部分:材料》(GB/T20801.2-2006)表A.3,故20#和0Cr18Ni9的取值都为1。 根据《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)表进行选取,故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。 1.2常用低压管道计算厚度

1.3常用高压管道计算厚度 1.4厚度附加量 (1).C1厚度减薄附加量(mm),取钢管允许厚度负偏差。 根据《流体输送用不锈钢无缝钢管》(GB/T14976-2002)规定:热轧(挤、扩)钢管壁厚<15mm时,普通级允许厚度负偏差(12.5%δ)高级允许厚度负偏差(12.5%δ); 热轧(挤、扩)钢管壁厚≥15mm时,普通级允许厚度负偏差(15%δ)高级允许厚度负偏差(12.5%δ); 冷拔(轧)钢管壁厚≤3mm时,普通级允许厚度负偏差(14%δ)高级允许厚度负偏差(10%δ); 冷拔(轧)钢管壁厚>3mm时,普通级允许厚度负偏差(10%δ)高级允许厚度负偏差(10%δ)。 根据《输送流体用无缝钢管》(GB/T8163-2021)规定: 热轧(挤压、扩)钢管外径≤102mm时,允许厚度负偏差(12.5%δ或0.40中较大值); 热轧(挤压)钢管外径>102mm时,当壁厚和外径的比值

压力试验规定

压力试验规定 1.耐压试验 1.1压力容器制成后,应当进行耐压试验。耐压试验分为液压试验、气压试验以 及气液组合压力试验三种。 1.2耐压试验压力 压力试验的压力应当符合设计图样要求,并且不小于下式的计算值。 式中: p T —耐压试验压力,MPa; η—耐压试验压力系数(按下表选用); p —压力容器的设计压力或者压力容器铭牌上规定的最高允许工作压力,MPa; 【б】—试验温度下材料的许用应力,MPa; 【б】t—设计温度下材料的许用应力,MPa。 压力容器各元件(圆筒、封头、接管、法兰等)所用材料不同时,计算耐压试验压力应当取各元件材料【б】/【б】t 中最小者。 耐压试验的压力系数η 压力容器的材料 压力系数η 液(水)压气压、气液组合 钢和有色金属 1.25 1.10 铸铁 2.00 -- 如果采用高于“固容规”规定的耐压试验压力时,应当对壳体进行强度校核。 1.4耐压试验前的准备工作 1.4.1耐压试验前,压力容器各连接部位的紧固螺栓,应当装配齐全,紧固妥当。 1.4.2试验用压力表应当符合如下的三项规定,并且至少采用两个量程相同并且经过校验的压力表,试验用压力表应当安装在被试验压力容器顶部便于观察的位置。 (1)压力表的选用 ① 选用的压力表,应当与压力容器内的介质相适应。 ② 设计压力小于 1.6MPa 压力容器使用的压力表的精度不得低于 2.5 级,设计压力大于或者等于1.6MPa 压力容器使用的压力表的精度不得低于 1.6 级。 ③ 压力表盘刻度极限值应当为工作压力的 1.5 倍~3.0 倍。 (2)压力表的校验 压力表的校验和维护应当符合国家计量部门的有关规定,压力表安装前应当进行校验,并在表上贴上合格证标志。压力表校验后应当加铅封。 (3)压力表的安装要求 ① 装设位置应当便于操作人员观察和清洗,并且应当避免受到辐射热、冻结或者震动等不利影响。 ② 压力表与压力容器之间,应当装设三通旋塞或者针形阀(三通旋塞或者针形阀上应当有开启标

氢鼓包压力容器的检验方法及缺陷处理

氢鼓包压力容器的检验方法及缺陷处理 作者:郝宇飞 一、前言 2015年8月在南阳能源化工有限公司停工大修检验期间,发现新联合丙烷车间溶剂罐(V3105B)内部存在33处鼓包现象,而在上一年度检验中已经发现6处鼓包,这给我们的检验工作提出了新的课题,而如何开展此类缺陷容器的检验与评定成为了我们研究的主题。 二、压力容器鼓包成因分析 溶剂罐(V3105B)的使用介质为丙烷(C3H8),经取样分析发现介质中伴有硫化氢(H2S)成份和一定量的水(H2O)。 而当压力容器金属表面硫化物(H2S)产生的氢原子扩散进入钢中,在钢中的不连续处(如夹杂物、裂隙等)聚集并结合生成氢分子,当氢分压超过临界值时会引发材料的局部变形,就会形成鼓包。 因此结合使用介质的化验结果可知,该容器的失效模式是由氢原子的扩散进入而形成的氢鼓包。 三、氢鼓包压力容器的检验方法实施 1.宏观检查 宏观检查通常用肉眼或量具、样板来检查氢鼓包的尺寸大小。大的、明显的氢鼓包用肉眼可清楚的看出。对于尺寸较小、凸起高度不明显的鼓包可用手电筒或灯光,借助手电筒的直射光可有效的检出鼓包。采用手摸的方式,通过手感亦可检出鼓包。

通过宏观检查发现,该容器原有内部喷涂层全部剥落,内壁存在24处长轴200mm~400mm的大型椭圆形鼓包和9处直径小于等于200mm的鼓包,鼓包长轴方向平行于板材。鼓包散布在筒体内壁,以筒体中上部(卧罐)居多,凸出高度为5mm~40mm;而对该容器的封头、外壁宏观检查,未发现鼓包现象。 2.鼓包部位的壁厚测定 使用超声波测厚仪对33处鼓包进行测厚,测得内壁厚度值在8.3mm~9.5mm范围内,测得鼓包对应外壁值在10.9mm~11.2mm 范围内,说明母材是在板厚的中间部位产生了分层。测得同一鼓包内外壁厚度最小之和19.3mm,其中内壁厚度8.3mm,外壁厚度11.0mm。 3.鼓包部位的硬度测定 用便携式里氏硬度计在鼓包部位按上、下、左、右、中各取5个测试点,测得硬度值范围为140HB~170HB,经由标准核对硬度值在有效范围内,说明鼓包部位材质的弹塑性、强度等满足要求。 4.鼓包部位的磁粉检测 该容器材质为16MnR,而对于碳钢和低合金钢,采用湿荧光磁粉检测是检验湿硫化氢应力腐蚀开裂的有效方法,因此对所有鼓包部位进行了湿荧光磁粉检测。 检测发现5#、9#鼓包表面存在裂纹缺陷,裂纹长度分别为120mm和60mm。 5.鼓包部位的超声检测

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