压力容器设计单元十三压力容器零部件支座和开孔
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压力容器支座设计
垫板材料一般应与容器壳体材料相同。 标记方法 JB/T 4713-92，支腿 X X － X 支承高度H，mm
支座号（1~7）
型号（A、AN、B、BN）
（4）裙式支座 应用：高大的立式容器， 特别是塔器。 圆筒形 圆筒形裙座—— 制造方便，经济上合理，故应用广泛。 圆锥形裙座—— 用于受力情况比较差，塔径小且很高的 塔（如DN＜1m，且H/DN＞25，或DN＞ 1m，且H/DN＞30），为防止风载或地 震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，要配置 较多地脚螺栓及具有足够大承载面积的 基础环。
A型支座筋板和底板的材料为Q235－A· F；B型支座钢管 材料钢号为10，底板材料均为Q235－A· F。 垫板材料一般与容器封头材料相同。
标记方法 JB/T 4724，支座 X X 支座号（1~8） 支座型号（A，B）
注：1、若支座高度h、垫板厚度δ3与标准尺寸不同，则在设备图纸 零件名称或备注中注明。如：h=450， δ3 ＝14。 2、支座及垫板的材料应在设备图样的材料栏内标注，表示方法 如下：支座材料/垫板材料。
选用：1）根据容器公称直 径DN和总质量选取相应的 支座号和支座数量，2）计 算支座承受的实际载荷，使 其不大于支座允许载荷。 应用：多用于高度较小（容 器总高小于5m）的中小型立 式容器中。
材料：A型支腿角钢支柱的材料为Q235-A· F，B型支腿 支柱材料为10号钢，底板、盖板材料均为Q235A· F ，如需要可以改用其它材料，但其强度性能 不得低于Q235-A· F或10号钢的强度性能指标， 且应具有良好焊接性能。
标记示例 JB/T 4724-92，支座 B4，h=600， δ3 ＝12
材料：10，Q235-A·F/0Cr19Ni9
（3）腿式支座（支腿）
支座号（1~7）
型号（A、AN、B、BN）
（4）裙式支座 应用：高大的立式容器， 特别是塔器。 圆筒形 圆筒形裙座—— 制造方便，经济上合理，故应用广泛。 圆锥形裙座—— 用于受力情况比较差，塔径小且很高的 塔（如DN＜1m，且H/DN＞25，或DN＞ 1m，且H/DN＞30），为防止风载或地 震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，要配置 较多地脚螺栓及具有足够大承载面积的 基础环。
A型支座筋板和底板的材料为Q235－A· F；B型支座钢管 材料钢号为10，底板材料均为Q235－A· F。 垫板材料一般与容器封头材料相同。
标记方法 JB/T 4724，支座 X X 支座号（1~8） 支座型号（A，B）
注：1、若支座高度h、垫板厚度δ3与标准尺寸不同，则在设备图纸 零件名称或备注中注明。如：h=450， δ3 ＝14。 2、支座及垫板的材料应在设备图样的材料栏内标注，表示方法 如下：支座材料/垫板材料。
选用：1）根据容器公称直 径DN和总质量选取相应的 支座号和支座数量，2）计 算支座承受的实际载荷，使 其不大于支座允许载荷。 应用：多用于高度较小（容 器总高小于5m）的中小型立 式容器中。
材料：A型支腿角钢支柱的材料为Q235-A· F，B型支腿 支柱材料为10号钢，底板、盖板材料均为Q235A· F ，如需要可以改用其它材料，但其强度性能 不得低于Q235-A· F或10号钢的强度性能指标， 且应具有良好焊接性能。
标记示例 JB/T 4724-92，支座 B4，h=600， δ3 ＝12
材料：10，Q235-A·F/0Cr19Ni9
（3）腿式支座（支腿）
Ⅰ《压力容器设计》1-4章答案【新改】要点
过程设备设计题解1.压力容器导言思考题1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。
筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。
封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。
密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。
开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。
支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。
安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。
2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。
如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。
易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。
如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。
3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。
压力容器零部件设计---法兰设计
适用：低压和无毒 介质。
②凹凸型
优点：便于对中，垫圈 放在凹面不易挤出，密 封面窄比压大。
缺点：加工量大
适用：压力稍高
③榫槽型
优点：密封面窄，不与 介质接触，
缺点：拆卸难，垫圈不 易清理
适用：压力更高，密封 要求严
④梯形槽：
与椭圆型或八角型金 属垫圈配用。
特点：槽的锥面与垫 圈成线（或窄面）接 触密封。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、 法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
答：不能。 因为： 压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
适用：温度、压力有 波动，介质渗透性
密封面的选用原则
首先必须保证密封可靠， 然后力求加工容易，装配方便、成本低。
垫圈（垫片）
垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主 要取决于垫圈的密封性能。
垫圈材料的要求：
耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应， 不污染产品和环境， 具有良好的弹性， 有一定的机械强度和适当的柔软性， 在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。
法兰设计的重要概念
1、预紧密封比压：
预紧时(无内压），迫使 垫片变形与压紧面密合， 形成初始密封条件。此时 在垫片单位面积上的压紧 力。（也称最小压紧应力 MPa）
法兰设计的重要概念
2、工作密封比压：操
作时(有内压），压紧力 减小，垫片具有足够的回 弹能力，回复的变形能够 补偿螺栓和密封面的变形， 此时预紧密封比压下降到 正常工作的最小值 。 （MPa）
②凹凸型
优点：便于对中，垫圈 放在凹面不易挤出，密 封面窄比压大。
缺点：加工量大
适用：压力稍高
③榫槽型
优点：密封面窄，不与 介质接触，
缺点：拆卸难，垫圈不 易清理
适用：压力更高，密封 要求严
④梯形槽：
与椭圆型或八角型金 属垫圈配用。
特点：槽的锥面与垫 圈成线（或窄面）接 触密封。
法兰的类型
1）压力容器法兰：连接筒体与封头、筒体与筒体、 法兰与管板。
2）管法兰：管道之间连接。
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
思考：两类法兰作用相同，外形相同，能互换吗？ 为什么？
答：不能。 因为： 压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的
适用：温度、压力有 波动，介质渗透性
密封面的选用原则
首先必须保证密封可靠， 然后力求加工容易，装配方便、成本低。
垫圈（垫片）
垫圈是法兰连接的核心，密封效果的好坏主 要取决于垫圈的密封性能。
垫圈材料的要求：
耐介质腐蚀、不与操作介质发生化学反应， 不污染产品和环境， 具有良好的弹性， 有一定的机械强度和适当的柔软性， 在工作温度和压力下不易变质（硬化、老化、软化）。
法兰设计的重要概念
1、预紧密封比压：
预紧时(无内压），迫使 垫片变形与压紧面密合， 形成初始密封条件。此时 在垫片单位面积上的压紧 力。（也称最小压紧应力 MPa）
法兰设计的重要概念
2、工作密封比压：操
作时(有内压），压紧力 减小，垫片具有足够的回 弹能力，回复的变形能够 补偿螺栓和密封面的变形， 此时预紧密封比压下降到 正常工作的最小值 。 （MPa）
压力容器结构
15
主要受压元件
压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法 兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰； 球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以 上的主螺栓及公称直径大于250mm的接管和管法 兰均作为主要受压元件。
16
压力容器的典型结构和特点
➢ 低、中压压力容器的筒体结构
１、圆筒形的筒体结构形式 ２、球形容器
6
压力容器结构概述
压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封头 （又称端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封 元件、安全附件等组成。它们统称为过程设备零 部件，这些零部件大都有标准。
其典型过程设备有换热器、反应器、分离容 器、储存容器等。
7
固定管板式换热器
8
浮头式换热器
1－管箱 2－垫圈 3－螺栓 4－螺母 5－筒体 6－管束 7－法兰 8－右管箱 9－浮头盖 10－垫圈孔 11－鞍座
26
（1）球形封头——半球形封头由球壳的一半作成。与其他形 状的封头相比，封头壳壁在压力作用下产生的应力最小， 因此它所需要的壁厚最薄，用材节省。但半球形封头深度 大、制造比较困难，尤其对加工设备条件较差的中小型设 备制造厂困难更大。而对于大直径（Di＞3m）的半球形 封头可用数块钢板在大型水压机成型后拼焊而成。半球形 封头还用于高压容器上代替平封头，以节省钢材。
（5）平盖——弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下， 平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的20～30倍。 但结构简单，制造方便。压力容器上的人孔 、手孔，或者直 径较小的高压容器，一般采用平盖。
30
（5）锥形封头——锥形封头实际上 是一段锥形圆筒体。锥形封头可以与 容器的圆筒体直接焊接，称为无折边 的锥形封头；也可以用过渡圆弧部分 （俗称折边）与圆筒体焊接连接。称 带折边锥形封头。
主要受压元件
压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法 兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰； 球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以 上的主螺栓及公称直径大于250mm的接管和管法 兰均作为主要受压元件。
16
压力容器的典型结构和特点
➢ 低、中压压力容器的筒体结构
１、圆筒形的筒体结构形式 ２、球形容器
6
压力容器结构概述
压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封头 （又称端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封 元件、安全附件等组成。它们统称为过程设备零 部件，这些零部件大都有标准。
其典型过程设备有换热器、反应器、分离容 器、储存容器等。
7
固定管板式换热器
8
浮头式换热器
1－管箱 2－垫圈 3－螺栓 4－螺母 5－筒体 6－管束 7－法兰 8－右管箱 9－浮头盖 10－垫圈孔 11－鞍座
26
（1）球形封头——半球形封头由球壳的一半作成。与其他形 状的封头相比，封头壳壁在压力作用下产生的应力最小， 因此它所需要的壁厚最薄，用材节省。但半球形封头深度 大、制造比较困难，尤其对加工设备条件较差的中小型设 备制造厂困难更大。而对于大直径（Di＞3m）的半球形 封头可用数块钢板在大型水压机成型后拼焊而成。半球形 封头还用于高压容器上代替平封头，以节省钢材。
（5）平盖——弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下， 平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的20～30倍。 但结构简单，制造方便。压力容器上的人孔 、手孔，或者直 径较小的高压容器，一般采用平盖。
30
（5）锥形封头——锥形封头实际上 是一段锥形圆筒体。锥形封头可以与 容器的圆筒体直接焊接，称为无折边 的锥形封头；也可以用过渡圆弧部分 （俗称折边）与圆筒体焊接连接。称 带折边锥形封头。
《压力容器》第一章基本知识
第一章 基础知识
§1.1.1界定（续3） 工作压力：是指容器在正常使用过程中，所承受的最高压力载 荷。 工作压力越高，或者容器的容积越大，则容器爆炸时气体膨胀 所释放的能量也越大，事故的危害性越严重。 我国目前完全纳入《压力容器安全技术监察规程》适用范围的 压力容器应同时具备下列三个条件： ①高工作压力Pw≥0.1MPa（不含液体静压）。 ②内直径（非圆形截面指其最大尺寸）不小于0.15m，且容积 V≥0.025m3。 ③盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准 沸点的液体。
第一章 基础知识化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、 冶金、核能及运输等工业部门，是生产过程中必不可少的重要设备。 如化工生产中的反应装置、换热装置、分离装置的外壳，流体 贮罐，核动力反应堆的压力壳，电厂锅炉系统中的汽包，民用液化 石油气瓶等，都是压力容器。因此，压力容器与工业生产和人民生 活有着十分密切的关系。设计好、制造好、使用好、管理好压力容 器就显得十分重要。
第一章基础知识123按工艺用途分类压力容器反应压力容器代号r换热压力容器代号e分离压力容器代号s储存压力容器代号c其中球罐代号为b贮运压力容器la表示液化气体汽车罐车lt表示液化气体铁路罐车第一章基础知识123按工艺用途分类续1反应压力容器代号r主要是用来完成介质的物理化学反应的容器
第一章 基础知识
第一章 基础知识
第二类、一类压力容器 ⒉属于下列情况之一者为第二类压力容器(代号为Ⅱ)： ⑴中压容器。 ⑵毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器。 ⑶易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压 储存容器。 ⑷低压管壳或余热锅炉。 ⑸低压搪瓷玻璃压力容器。 ⒊属于下列情况者为第一类压力容器(代号为Ⅰ)： 除列入第三类、第二类的低压容器之外的所有低压容器。
压力容器基础知识..
对于用钢板卷焊的筒体，用筒体的内径作为它的公称直径，其 系列尺寸有300、400、500、600…等，如果筒体是用无缝钢管制 作的，用钢管的外径作为筒体的公称直径。
压力容器结构——零部件
2. 封头
（ 1 ）球形封头 —— 壁厚最薄，用材比较节省。 但封头深度大、制造比较困难。 （ 2 ）椭圆形封头 —— 椭圆形封头纵剖面的曲 线部分是半个椭圆形，直边段高度为 h ， 因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度 为 h 的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边的 周向应力为压应力，应保证不失稳。 （ 3 ）碟形封头 —— 碟形封头是由三部分组成。 第一部分是以半径为 Ri 的球面部分，第二 部分是以半径为 Di/2 的圆筒形部分，第三 部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半 径为 r,Ri 与 r 均以内表面为基准。不连续过 渡导致边缘应力。
（1）按其被连接的部件分为压力容器法兰和管法兰。 （2）按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。 （3）按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。
5. 人孔与手孔
压力容器结构——开孔与补强
1 为何要进行开孔补强
通常所用的压力容器，由于各种工艺和结构的要求，需要在容器上开孔和安装接 管，由于开孔去掉了部分承压金属，不但会削弱容器的器壁的强度，而且还会因 结构连续性受到破坏在开孔附近造成较高的局部应力集中。这个局部应力峰值很 高，达到基本薄膜应力的 3 倍，甚至5-6倍。再加上开孔接管处有时还会受到各种 外载荷、温度等影响，并且由于材质不同，制造上的一些缺陷、检验上的不便等 原因的综合作用，很多失效就会在开孔边缘处发生。主要表现不疲劳破坏和脆性 裂纹，所以必须进行开孔补强设计。 2 压力容器为何有时可允许不另行补强 压力容器允许可不另行补强是鉴于以下因素： 容器在设计制造中，由于用户要求，材料代用等原因，壳体厚度往往超过实际 强度的需要。厚度的增加使最大应力有所降低，实际上容器已被整体补强了。例 如：在选材时受钢板规格的限制，使壁厚有所增加；或在计算时因焊接系数壁厚 增加，而实际开孔不在焊缝上；还有在设计时采用封头与筒体等厚或大一点，实 际上封头已被补强了。在多数情况下，接管的壁厚多与实际需要，多余的.失效准则:容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、塑性变形、爆
压力容器结构——零部件
2. 封头
（ 1 ）球形封头 —— 壁厚最薄，用材比较节省。 但封头深度大、制造比较困难。 （ 2 ）椭圆形封头 —— 椭圆形封头纵剖面的曲 线部分是半个椭圆形，直边段高度为 h ， 因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度 为 h 的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边的 周向应力为压应力，应保证不失稳。 （ 3 ）碟形封头 —— 碟形封头是由三部分组成。 第一部分是以半径为 Ri 的球面部分，第二 部分是以半径为 Di/2 的圆筒形部分，第三 部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半 径为 r,Ri 与 r 均以内表面为基准。不连续过 渡导致边缘应力。
（1）按其被连接的部件分为压力容器法兰和管法兰。 （2）按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。 （3）按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。
5. 人孔与手孔
压力容器结构——开孔与补强
1 为何要进行开孔补强
通常所用的压力容器，由于各种工艺和结构的要求，需要在容器上开孔和安装接 管，由于开孔去掉了部分承压金属，不但会削弱容器的器壁的强度，而且还会因 结构连续性受到破坏在开孔附近造成较高的局部应力集中。这个局部应力峰值很 高，达到基本薄膜应力的 3 倍，甚至5-6倍。再加上开孔接管处有时还会受到各种 外载荷、温度等影响，并且由于材质不同，制造上的一些缺陷、检验上的不便等 原因的综合作用，很多失效就会在开孔边缘处发生。主要表现不疲劳破坏和脆性 裂纹，所以必须进行开孔补强设计。 2 压力容器为何有时可允许不另行补强 压力容器允许可不另行补强是鉴于以下因素： 容器在设计制造中，由于用户要求，材料代用等原因，壳体厚度往往超过实际 强度的需要。厚度的增加使最大应力有所降低，实际上容器已被整体补强了。例 如：在选材时受钢板规格的限制，使壁厚有所增加；或在计算时因焊接系数壁厚 增加，而实际开孔不在焊缝上；还有在设计时采用封头与筒体等厚或大一点，实 际上封头已被补强了。在多数情况下，接管的壁厚多与实际需要，多余的.失效准则:容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、塑性变形、爆
压力容器零部件
智能化监测技术：通过传感器和智能化监测系统实时监测压力容器的运行状态预防事故 发生。
新型焊接工艺的发展：如激光焊接、电子束焊接等提高了焊接质量和效率降低了制造成 本。
模块化设计：将压力容器零部件设计成模块化结构方便维修和更换提高了设备的可靠性。
压力容器零部件的市场需求和发展趋势
市场需求：随着工 业生产和能源需求 的增长压力容器零 部件的市场需求不 断扩大。
压力容器零部件的铸造工艺要求严格需遵循相关标准和规范确保生产出的零件符合安全性能要求。
锻造工艺
定义：通过加热和加压使金属 材料变形并形成所需形状的工 艺
优点：高强度、耐磨性、耐腐 蚀性
制造过程：备料、加热、锻打、 冷却、热处理等
应用范围：压力容器、化工机 械、石油机械等领域
焊接工艺
焊接的定义和原理 焊接的分类和应用 压力容器零部件制造中常用的焊接方法 焊接工艺对压力容器零部件性能的影响
和性能。
智能化监测： 通过智能化监 测技术实现对 压力容器零部 件的实时监测 和预警提高设 备的安全性和
可靠性。
新型材料应用： 新型材料的不 断涌现和应用 将为压力容器 零部件的制造 提供更多选择
和可能性。
绿色环保：随 着环保意识的 提高压力容器 零部件的设计 和制造将更加 注重环保和节 能减少对环境
的影响。
THEME TEMPLATE
感谢观看
选用原则：选用压力容器零部件时应考虑介质特性、操作条件、载荷状况等因素以确保安全可靠 地运行。
压力容器零部件的标准和规范
压力容器零部件必须符合相关国 家和行业标准确保安全性能和使 用寿命。
定期进行检测和维护确保压力容 器零部件的正常运行和使用安全。
添加标题
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新型焊接工艺的发展：如激光焊接、电子束焊接等提高了焊接质量和效率降低了制造成 本。
模块化设计：将压力容器零部件设计成模块化结构方便维修和更换提高了设备的可靠性。
压力容器零部件的市场需求和发展趋势
市场需求：随着工 业生产和能源需求 的增长压力容器零 部件的市场需求不 断扩大。
压力容器零部件的铸造工艺要求严格需遵循相关标准和规范确保生产出的零件符合安全性能要求。
锻造工艺
定义：通过加热和加压使金属 材料变形并形成所需形状的工 艺
优点：高强度、耐磨性、耐腐 蚀性
制造过程：备料、加热、锻打、 冷却、热处理等
应用范围：压力容器、化工机 械、石油机械等领域
焊接工艺
焊接的定义和原理 焊接的分类和应用 压力容器零部件制造中常用的焊接方法 焊接工艺对压力容器零部件性能的影响
和性能。
智能化监测： 通过智能化监 测技术实现对 压力容器零部 件的实时监测 和预警提高设 备的安全性和
可靠性。
新型材料应用： 新型材料的不 断涌现和应用 将为压力容器 零部件的制造 提供更多选择
和可能性。
绿色环保：随 着环保意识的 提高压力容器 零部件的设计 和制造将更加 注重环保和节 能减少对环境
的影响。
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选用原则：选用压力容器零部件时应考虑介质特性、操作条件、载荷状况等因素以确保安全可靠 地运行。
压力容器零部件的标准和规范
压力容器零部件必须符合相关国 家和行业标准确保安全性能和使 用寿命。
定期进行检测和维护确保压力容 器零部件的正常运行和使用安全。
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压力容器主要由哪几部分组成
1. 压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。
筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。
封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。
密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。
开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。
支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。
安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。
2,《压力容器安全技术监察规程》的适用范围：○1最高工作压力≥0.1MPa （不含液体静压力）；○2内直径（非圆形截面指其最大尺寸）≥0.15m ，且容积≥0.025m 3；○3盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
GB150的适用范围：○10.1MPa ≤p ≤35MPa ，真空度不低于0.02MPa ；○2按钢材允许的使用温度确定（最高为700℃，最低为-196℃）；○3对介质不限；○4弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；○5以材料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○6最大应力理论；○7不适用疲劳分析容器。
1. 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么?答：几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称。
1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。
若壳体材料由20R （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？解：○1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ○2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。
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中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈠ 耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及 立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合 金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。
（2）确定支座型式，从表4-13或表
4-15按允许负荷Q允大于实际负荷Q，
选支座。
❖小型设备耳式支座，可支承在管子 或型钢制的立柱上。
❖大型设备的支座往往搁在钢梁或混 凝土制的基础上。 压力容器设计单元十三压力容器零
部件支座和开孔
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成，
型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
开孔的形状： 应力集中和开孔形状有关， 圆孔的应力集中程度最低。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
二.开孔补强原则与补强结构
(一)开孔补强的设计原则 1.等面积补强原则
该方法认为在有效的补强范围内，壳体处本身 承受内压所需截面积外的多余截面积A不应少于开孔 所减少的有效截面积 。 即
鞍座包角120°或150°，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。
宽度b根据容器公称直径查出。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈡ 圈座
采用圈座的情况： ✓对于大直径薄壁容器和真空容器，
因其自身重量可能造成严重挠曲； ✓多于两个支承的长容器。 除常温常压下操作的容器外，至少应
为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
开孔处出现应力集中，应力集中系数为：
K=σ实际/σ膜
其大小为多少？见平板开孔试验测试：
实测结果：K≈3 即应力集中点的实际 应力大约为膜应力的 3倍。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
（3）.鞍座的位置——A的确定： A≤Do/4,且不大于0.2L。最大不大于0.25L。
L——封头赤道圆（切点）间的距离。 A——赤道圆至支座中心线间的距离。 思考：在施工图压上力容，器设L计,A单元标十三注压力在容器赤零 道圆上，可否？
部件支座和开孔
践经验确定。 有关裙式支座的结构及其设计
方法详见第十七章。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
二、 卧式容器支座
种类：
——鞍座 ——圈座
——支腿
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
鞍式支座
应用最广泛的卧式容器支座。 已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，
根据容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊
有一个圈座是滑动支承的。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈢ 腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备
（DN≤1600、L≤5m）。
腿式支座的结构型式、系列参 数等参见标准JB/T 4714-92 《腿式支座》。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
第三节 容器的开孔补强
第二节 容器支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器 位置并使容器在操作中保持稳定。
结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有 耳式支座 支承式支座 裙式支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
适用范围和结构：
支承式支座分A型和B型。
形 支座 适用的公称直径 式 号 （mm）
结构特征
A
1～6
DN800～3000
钢板焊制， 带垫板
B
1～8
DN800～4000
钢管焊制， 带垫板
压力容器设计单元十三压力容器零
部件支座和开孔
㈢ 裙式支座
塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实
接而成。在与设备连接处，有带加 强垫板和不带加强垫板两种结构。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
1.双鞍式支座的结构及其标准 （1）结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
材质：垫板—与筒体相同，其它---Q235-A.F 。
压力容器设计单元十三压力容器零ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部件支座和开孔
（2）鞍座标准及其标记
这种以通过开孔中心的纵截面上的投影面积来 衡量的补强设计方法，具有使开孔后截面的平均应 力不致升高的含义。在一般情况下可以满足开孔补 强的需要，方法简便，我国的容器标准采用的主要 是这种方法。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
2.极限分析补强设计准则
由于开孔只造成壳体的局部强度削弱，如 果在某一压力载荷下容器开孔处的某一区域其 整个截面进入塑性状态，以至发生塑性流动， 此时的载荷便为极限载荷。利用塑性力学方法 对带有整体补强的开孔补强结构求解出塑性失 效的极限载荷。以极限载荷为依据来进行补强 结构设计，即以大量的计算可以定出补强结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续，
形成高应力集中区。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。
局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等,
鞍座分为轻型（A）和重型（B）（BⅠ~BⅤ）。 固定式——F型； 活动式——S型。
标准号：JB/T4712-92 . 鞍座标记：
JB/T4712-92 鞍座 [型号][公称直径]-[F或S] 例如：DN2600的轻型鞍座标记为 JB/T4712-92 鞍座A2600-F JB/T4712-92 鞍座A2600-S
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。 该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温
层或直接放在楼板上） 每类又分带垫板与不带垫板两种结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
（二）耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座
（按2个计算）的负荷Q值；
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈠ 耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及 立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合 金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。
（2）确定支座型式，从表4-13或表
4-15按允许负荷Q允大于实际负荷Q，
选支座。
❖小型设备耳式支座，可支承在管子 或型钢制的立柱上。
❖大型设备的支座往往搁在钢梁或混 凝土制的基础上。 压力容器设计单元十三压力容器零
部件支座和开孔
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成，
型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
开孔的形状： 应力集中和开孔形状有关， 圆孔的应力集中程度最低。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
二.开孔补强原则与补强结构
(一)开孔补强的设计原则 1.等面积补强原则
该方法认为在有效的补强范围内，壳体处本身 承受内压所需截面积外的多余截面积A不应少于开孔 所减少的有效截面积 。 即
鞍座包角120°或150°，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。
宽度b根据容器公称直径查出。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈡ 圈座
采用圈座的情况： ✓对于大直径薄壁容器和真空容器，
因其自身重量可能造成严重挠曲； ✓多于两个支承的长容器。 除常温常压下操作的容器外，至少应
为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
开孔处出现应力集中，应力集中系数为：
K=σ实际/σ膜
其大小为多少？见平板开孔试验测试：
实测结果：K≈3 即应力集中点的实际 应力大约为膜应力的 3倍。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
（3）.鞍座的位置——A的确定： A≤Do/4,且不大于0.2L。最大不大于0.25L。
L——封头赤道圆（切点）间的距离。 A——赤道圆至支座中心线间的距离。 思考：在施工图压上力容，器设L计,A单元标十三注压力在容器赤零 道圆上，可否？
部件支座和开孔
践经验确定。 有关裙式支座的结构及其设计
方法详见第十七章。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
二、 卧式容器支座
种类：
——鞍座 ——圈座
——支腿
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
鞍式支座
应用最广泛的卧式容器支座。 已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，
根据容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊
有一个圈座是滑动支承的。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
㈢ 腿式支
座
简称支腿
连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备
（DN≤1600、L≤5m）。
腿式支座的结构型式、系列参 数等参见标准JB/T 4714-92 《腿式支座》。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
第三节 容器的开孔补强
第二节 容器支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器 位置并使容器在操作中保持稳定。
结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有 耳式支座 支承式支座 裙式支座
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
适用范围和结构：
支承式支座分A型和B型。
形 支座 适用的公称直径 式 号 （mm）
结构特征
A
1～6
DN800～3000
钢板焊制， 带垫板
B
1～8
DN800～4000
钢管焊制， 带垫板
压力容器设计单元十三压力容器零
部件支座和开孔
㈢ 裙式支座
塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实
接而成。在与设备连接处，有带加 强垫板和不带加强垫板两种结构。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
1.双鞍式支座的结构及其标准 （1）结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
材质：垫板—与筒体相同，其它---Q235-A.F 。
压力容器设计单元十三压力容器零ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部件支座和开孔
（2）鞍座标准及其标记
这种以通过开孔中心的纵截面上的投影面积来 衡量的补强设计方法，具有使开孔后截面的平均应 力不致升高的含义。在一般情况下可以满足开孔补 强的需要，方法简便，我国的容器标准采用的主要 是这种方法。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
2.极限分析补强设计准则
由于开孔只造成壳体的局部强度削弱，如 果在某一压力载荷下容器开孔处的某一区域其 整个截面进入塑性状态，以至发生塑性流动， 此时的载荷便为极限载荷。利用塑性力学方法 对带有整体补强的开孔补强结构求解出塑性失 效的极限载荷。以极限载荷为依据来进行补强 结构设计，即以大量的计算可以定出补强结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续，
形成高应力集中区。
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。
局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等,
鞍座分为轻型（A）和重型（B）（BⅠ~BⅤ）。 固定式——F型； 活动式——S型。
标准号：JB/T4712-92 . 鞍座标记：
JB/T4712-92 鞍座 [型号][公称直径]-[F或S] 例如：DN2600的轻型鞍座标记为 JB/T4712-92 鞍座A2600-F JB/T4712-92 鞍座A2600-S
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。 该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温
层或直接放在楼板上） 每类又分带垫板与不带垫板两种结构
压力容器设计单元十三压力容器零 部件支座和开孔
（二）耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座
（按2个计算）的负荷Q值；