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压力容器的常规设计和分析设计
科 技 圈 向导
２１年第 ２ 期 ０２ ｌ
压力容器的常规设计和分析设计
高 峰 ｆ 矿 煤 化 工 程有 限公 司 山东 兖
【 摘
兖州
２２ Ｏ ） ７ １ ０
要】 当前 ， 分析设计 目前 已成为压 力容 器的重要设计方 法。 文首先 阐述 了压力容器分析设计与常规设计的不同。 本 然后 分析设 计中应
形 而破坏 。一次应力又分总体薄膜应力 、 一次弯 曲应力 和局部 薄膜应 力 例如承受内压圆筒 的器壁 中的环 向应力 即为 总体薄膜应力： 平封 头或 顶盖 中央部分在 内压作用下产生 的应力 即为 一次弯曲应力： 壳体 在 固定支座或接管处 由外载荷和力矩产生的应力为局部薄膜应力 ： 二 是二次应力 。 二次应力是 由于容器部件的 自身约束或相邻部件 的约束 而产 生的正应 力或剪应力。它 的基本特点具有 “ 自限性 ” ， 即局部屈服 和小量变形 就会使约束缓 和 、 变形协调 ． 只要不反复加载 ， 二次应力不 会引起容器结构破坏 ： 三是峰值应力 峰值应力是 因局部结构不连续 １常规设计与分析设计 ． 它具有最高 的应力值 它的基本特 过去压力容器及其部件 的设计基本上属于常规设计 ． 我国现在执 或形状 突变 引起 的局部应力集 中。 自限性” 局部性”峰值 应力不会 引起容器 明显 的变形 和“ ， 行 的相应的设计规范是《 钢制压力容器） ｉ Ｓ — ９ １ 常规设计的特 点具有“ ） ｎ ０ （ Ｇ ８。 ３常 规设 计 和 分 析 设 计 比较 ． 点是： 简体及其部件 的应 力不 允许超过弹性范围 内的某一许用 值 如 果达到这一要求 ． 为筒体或部件就是 比较可靠 的 这样做 比较简 即认 常规设计是一种简单易行的传统设计方法． 而分析设计则不 同． 它 单． 以现成 的设 计公 式及 曲线为依 据 ． 多年来 一直按这样 的方 法进行 需要详尽 的应力分析报告为依据 需要近代 的分析计算 工具和实验技 设 计。 然而 ， 这种方法 比较粗糙 ． 许多重要因素都 未考虑进去 。以内压 术为手段， 因而提供 了充分的强度数 据对 新工艺 、 新材料 、 新结构 和新 圆筒为例 ， 常规设计 时只考虑薄膜应力 ， 在 至于 温差应力 、 边缘应力以 工况更具科 学性 和可靠性 分析设计提高 了许用应力． 降低了安全系 及 交变应 力引起 的疲劳等 问题均未考虑 所 以在规范 中 ． 为了保证容 数 ３ 多年来 的实际运行表 明： Ｏ 采用分析设计的容器安全 可靠． 且具有 器 的安全可靠在设 计中就采用 了较高 的安全 系数 。最早 的安 全系数 经济 胜； 与常规设 计相 比， 可节省材料 ２ ％～ ０ 在一定程 度上有效减 ０ ３ ％． ｎ ５ ４ 年代末改为 ｎ ４ 这样做实 际上是企 图以高 的安全系数来包罗 少制造加工量 、 ： ．０ ＝。 降低运输费用 但对 于选 材 、 制造 、 检验和验收规定 了 各 种因素 的影 响． 存在一些 问题 比常规设计更为严格的要求 下面是 常规设计与分析设计的对比 近年来 ， 由于锅 炉、 石油 、 化工 等行 业 的发展 ， 压力容器设计 参数 ① 比较项 目： 设计准则。 常规设计 ： 弹性失效 ： 只允许存在弹性变 提高． 使用条件也越来 越苛刻 ． 如果 单纯依靠提高 安全系数 的办法来 分析设计 ： 弹性失效 ＇ 塑性失效 ； ｊ 单 允许 出现 局部 的、 可控制 的塑性变 保 证强度 ． 导致设计变得不合理 。 会 为了防止这种现象 的发生 ． 我们在 形 （． １ 极限载荷（ 一次加载 ２安定 载荷反复加载） ． 。 结构型式 与材料方 面采取相应措施外 ． 还必须从设计观 点和设 计方法 ② 比较项 目： 载荷 。 常规设计 ： 静载荷 。 分析设计 ： 静载荷 、 交变载 上加以改进和发展 目前世 界上一些先进 的国家都在运用应力分析方 荷 。 法 ． 国也 于 １９ 年颁 布 了ｆ 我 ９５ 钢制压 力容器一一 分析设计 标准） Ｂ ７ （ ４ Ｊ ③ 比较项 目： 分析方法。 常规设计 ： 薄膜理论 、 材料力学方法 、 简化 犯 一 ９ ） 要求把零部件 中的应力较为准确地设计 出来或用应 力测试 公式加经验 系数 。分析设计 ： ５． 弹性或塑性力学分析ｆ 理论方 法、 数值方 法 测定 出来 。其次是引入 了极 限分析与安定性分析 的概念 ， 对求得的 法 、 实验方法）板壳理论 。 、 应力 加以分类和加 以限制 ④ 比较项 目： 应力评定。 常规设计 ： 应力不分类 、 同一 的许用应力 、 分析设计和常规设计 的主要 区别如下： 用第一强度理论 、 基本安全系数较大 。分析设计 ： 力分类 、 应 用应力强 用第 基本安全系数较小。 ①分 析设计 比常规设 计在选材 、 结构 、 设计 、 制造 、 检脸和使 用等 度对各类应力进行评定 、 三强度理论 、 方 面都提 出了较高 的要求和较多的限击峰件。 ⑤ 比较项 目： 材料。 常规要求 。 分析设计 ： 质、 优 延性好 、 性能稳定 ②分析设计考虑容器低循环疲劳失效 。 而常规设计并未包 括疲劳 ⑥ 比较项 目： 制造 、 检验。 常规设计 ： 常规要求。 分析设计 ： 整体 陛、 连续性 、 相贯处光滑过渡 、 全焊透、０ ％ １０ 探伤 。 分 析。 ③分 析设计考虑疲劳分析时要求详细计算温差应力 ． 而常规设计 分析设计方法虽然合 理而先进－ 却需要进行大量 复杂的分析计 ｆ 旦 除个 别元件外一般无此要求 算． 需要计算机 才能完成， 因而提高 了设计 费用 和时间， 以。 所 只有当设 ④ 分析设计采用最 大剪应 力理论 ． 而常规设计 ． 最大主应 力 计高参数 、 采用 重要的容器时才 采用这种方法 。但有些容器必须采用分析 理论 。 设计而无其 它选 择 对 一般的常规容器． 长期的实践证 明采用传 统的 ⑤ 分析设计原则上要 求对容器元 件各个部位 的应力进行详 细计 常规设计方法完全可以满足容器 的安全性。 如采用 分析设 计方法． 虽然 算 ． 根据各种应力对 元件失效所起不 同的作用予 以分类 ． 并 然后对 不 节省部分钢材， 却提高了设计 、 制造 费用， 实际上是不合算的。 因而美国 同类别 的应力采用不同的应力校核条件加以限制。 而常规设甘一般不 Ａ Ｍ Ｓ Ｅ规范 同时规定 了上述两种设计准则 ’ 我国也颁 布了 Ｇ １０ １９ Ｂ５— ９８ 计算 某些 局部应力 ． 针对具体结构 引人 不 同的结构 系数 ． 仅 也不对应 《 钢制压 力容器》 Ｊ ４ ３ — ５ 钢制压力容 器—— 分析设计标准 》 和 Ｂ ７２９ 《 ， 根 力进行分类 。 据不 同情况进行不同选择 分析设计是一个整体。 计准则的不 同． 设 要 求与之配套 的一 系列规 范和措 施也不同， 包括材料选用 、 制造工艺 、 检 ２分 析 设计 中应 力分 类 及 其 应 用 ． 分析设 计涉 及了各种可能失效模式 中一些 主要 的失效模式 ， 计 验要求 、 程序 、 制造资格 等方面 ； 常规设计 方法 简单易行， 设 计算 设计 而 具 但 根据 所考虑 的失效模 式 比较详 细地 计算 了容器及受 压元件 的各 种应 有丰 富的使用经 验， 有时却无法解释压力容器 出现 的一些事 故 所 设计者应 根据实践 经验， 经济 通过 力 ． 根据各种应力本身 的性质及对失效模 式所起的不同作用予 以分 以 常规设 计和分析设 计不能混用 ， 并
压力容器设计：技术策略与方案深度分析
压力容器设计：技术策略与方案深度分析压力容器（Pressure Vessel）是一种普遍应用于工业领域的设备，它可以承受高压、高温等极端条件下的工作环境。
随着科技的不断发展，人们对压力容器的要求也越来越高，需要设计出更加稳定、可靠、安全的压力容器。
本文将就压力容器设计的技术策略与方案进行深入分析，并通过2023年的前瞻展望，展望未来压力容器领域的发展趋势。
一、压力容器设计中需要考虑的因素压力容器设计需要考虑的因素有很多，包括但不限于以下内容：1.材料选择压力容器的材料选择直接关系到容器的牢固程度和承载能力。
一般来说，压力容器可以采用不锈钢、合金钢、钛合金等材料。
2.结构设计良好的结构设计可以提高压力容器的抗压性能。
设计包括容器壳体结构形式、截面形状和尺寸、孔口的设置和布局等方面。
3.制造工艺制造工艺是保证压力容器制造质量和使用寿命的重要因素。
制造工艺包括热处理、造型、焊接、压力测试等过程。
4.使用环境压力容器的使用环境是影响容器使用寿命的关键因素，需要考虑温度、压力骤变等外界因素。
二、大规模工业制造对压力容器设计的影响随着制造业的不断发展，越来越多的企业开始使用大规模工业制造方法来生产压力容器。
大规模工业制造在提高生产效率的同时也加大了压力容器的制造难度。
这就需要在设计压力容器时更加注重规范标准和精细化技术。
为了保证生产效率和质量，压力容器制造需要遵循相关标准规范，例如ASME BPVC、EN 13445、GB 150等。
在设计过程中，应遵循相关标准规范，保证压力容器在材料选择、结构设计、制造工艺、压力测试等方面的安全性和可靠性，从而保障使用过程中的安全。
在大规模工业制造下，压力容器制造除了考虑工艺上的难点，还需要更高的自动化技术和专业化生产设备。
尤其在焊接技术方面，自动化水平提高将有利于提高生产效率，减少制造误差。
三、未来的压力容器设计趋势未来压力容器设计趋势主要表现在以下几个方面：1.轻量化设计轻量化设计是未来压力容器设计的一个重要趋势。
压力容器的常规设计和分析设计
弹性失效． 弹塑性失效 设计准则
弹性析设计
应力 ； 平封头或顶盖 中央部分在 内压作 用下产生的应力 即为一次 弯曲 应力 ； 壳体 在 固定支座或接管处 由外 载荷 和力 矩产生的应力为局部 薄 膜应力 。 ２ ． ２二次应力
过去压力容器及其部件 的设计基本上属于常规设计 ． 我 国现在执 二次应力 是 由于容器 部件的 自 身 约束或相邻部件 的约束而产 生 自限性 ” ， 即局部屈服和小量 行 的相应 的设计规范是《 钢制压力容￣） （ ｃ ｍ５ ｏ 一 ９ ８ ） 。 常规设计的特点 的正应力或剪 应力 。它的基本特点具有 “ 变形协调 ， 只要不反 复加 载， 二次应力 不会引起 是： 筒体及其部 件的应力不允许超过 弹性 范围内的某一许用值 。如 果 变形就会使约束缓 和 、 达到这一要求 。 即认为筒体或部件就是 比较可靠的。 这样做比较 简单 ， 容器结构破坏 ２ ． ３峰值应力 以现成 的设计 公式及 曲线 为依据 ．多年来 一直按这样 的方法进行设 峰值应力是因局部结构不连续 或形 状突变引起的局部应力 集中． 计。 然而 。 这种方法 比较粗糙 ， 许多重要 因素都未考虑进去 。 以内压 圆 自限性” 和“ 局部性 ” ， 峰值 筒为例 ． 在常规设 计时只考虑薄膜应力 ， 至 于温差应 力 、 边缘应力 以及 它具有最高的应力值 。它 的基本 特点具 有“ 交 变应 力引起 的疲劳等问题 均未考虑 。所 以在规 范中 ． 为了保证容器 应力不会 引起容器 明显 的变形 的安全 可靠在设计 中就采用 了较高的安全系数 最早 的安全 系数 ｎ ＝ ３ ． 常规设计和分析设计 比较 ５ ． ４ ０ 年代末改 为 ｎ ＝ ４ 。 这样做实 际上是企 图以高 的安全系数来包罗各 常规设计是一种简单易行 的传统设计方法， 而分析设计则不 同。 它 种 因素 的影 响 ， 存在一些 问题 。 需要详尽 的应力分析报告为依据． 需要 近代 的分析计 算工具和实验技 近 年来 。 由于锅 炉、 石油 、 化工 等行业 的发 展 ， 压力容器设 计参数 术 为手段， 因而提供 了充 分 的强度数 据， 对 新工艺 、 新 材料 、 新 结构 和 提高． 使用条件也越来越 苛刻 ． 如果 单纯依靠提 高安全系数 的办法来 新 工况更具科学性 和可靠性 。 分析设计 提高 了许用应力 ， 降低 了安 全 保证强度 ． 会 导致设计变得不合理 。 为 了防止这种现象的发生 ， 我们在 系数。３ Ｏ 多年来 的实际运行表 明： 采用分 析设计 的容器安全 可靠， 且 结构型式 与材料方面采取相应措施外 ． 还必须从设计观 点和设计方法 具 有经济 性； 与常规设 计相 比， 可 节省材 料 ２ ０ ％～ ３ ０ ％， 在 一定程 度上 上加 以改进和发展 。 目 前世界上一些先进 的国家都在运用应力分析方 有 效减少制 造加工量 、 降低运 输费用 。但 对于选 材 、 制造 、 检 验和验 法． 我 国也于 １ ９ ９ ５ 年 颁布 了ｆ 钢 制压力容 器一一分 析设计标 准） ０ Ｂ ４ ７ 收规定 了 比常规设计 更为严格 的要 求 常规设计与分析设计 的对 比． 犯一 ９ ５ ） ． 要求把零部件 中的应力较 为准确地设计 出来或用应力 测试 法 见表 １ 测定出来 。其次是引入 了极限分析与安定性分析的概念 ． 对求 得的应 表１ 常规设计与分析设计 力加以分类和加 以限制 比较项 目 常规设计 分析设计 分析设计和常规设计的主要区别如下： （ １ ） 分析设计 比常规设计在选 材、 结构、 设计 、 制造 、 检脸和使用等 方 面都提出了较高的要求和较多的限击 峰件 （ ２ ） 分析设计考 虑容器低循环 疲劳失效 ， 而常规设计并 未包括疲
压力容器的设计问题分析
压力容器的设计问题分析摘要：本论文旨在对压力容器的设计问题进行分析，并探讨相关的挑战和未来发展方向。
首先介绍了压力容器的定义、分类和设计原则，以及力学性能要求。
然后详细讨论了材料选择与应力分析、结构设计与优化、焊接和连接技术，以及压力容器的安全性评估和监测等关键问题。
在现有问题和挑战方面，指出了安全性问题、材料选择和性能、环境影响以及监测与维护等方面的挑战。
本论文的研究有助于同业者更好地理解和解决压力容器设计中的问题，提高其安全性、可靠性和可持续性。
关键词：压力容器，容器设计，问题分析，探讨1压力容器设计的基本原理1.1 压力容器的定义和分类压力容器是指能够承受一定的内外压力，并用于储存、运输或处理液体、气体或多相物质的设备。
它们通常由金属或合金材料制造而成，具有一定的强度和密封性能。
现如今，压力容器广泛应用于化工、石油、能源、制药、食品等不同的领域。
根据结构和功能特点的不同，压力容器可分为以下几类：（1）容器类型：常见的容器类型包括储罐、反应器、分离器、换热器等等。
（2）压力等级：根据承受的压力范围，压力容器可分为低压容器、中压容器以及高压容器。
（3）安装位置：压力容器可以分为立式容器、卧式容器和倾斜式容器，根据实际需要安装在不同位置和方向上。
1.2 压力容器设计的基本原则和流程压力容器设计需要遵循以下基本原则和流程：（1）确定设计条件：确定容器的工作压力和温度等不同的设计条件，并根据相关规范和标准进行选择。
（2）材料选择：根据设计条件、介质性质和环境要求选择合适的材料，比如常用的钢材、合金材料等等。
（3）结构设计：设计容器的结构形式、壁厚、尺寸和连接方式等，以满足强度、刚度和泄漏要求。
（4）强度校核：进行容器的应力分析和强度校核，确保设计的容器在工作条件下具有足够的强度和稳定性。
（5）密封性设计：确保容器具有良好的密封性能，防止泄漏和安全隐患的发生。
（6）监测和维护设计：考虑容器的监测和维护手段，以保证容器安全运行和使用寿命。
压力容器标准和规范中分析设计方法的进展
２ １ 年 ２月 ０１
化
工
设
备
与
管
道
Ｖｏ． Ｎｏ １４８ ．１
Ｐ Ｏ Ｅ ＳＥ ＵＰ Ｎ ＆ ＰＰＮ Ｒ Ｃ Ｓ Ｑ ＩＭＥ Ｔ ＩＩ Ｇ
Ｆｅ ２ ｂ． ０１１
・
压 力 容 器
・
一一 ～ ～ 一一一 ． 压 力 容 器 标 准 和 规 范 中 分 析 设 计 方 法 的～展 蛳 一 进 一 一
加载循 环 次 数 很 低 时 （ ５ ０次 ） 按 膨 胀 节 标 准 如 ０ ，
化工 、 医药 等领域 出现 的装 置大型化 的趋 势 ， 对设备
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｆＡ ｎ ｌ ｔｃ ｌＤｅ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈｏ ｓ ｉ Ｐｒ ｓ ｕｒ ｖ ｌｐ ｎｔｏ ａ ｙ ｉ ａ ｓｇ ｔ ｄ ｎ ｅ ｓ ｅ
Ｖ ｅ ｓ ｌＳｔ ｎｄ ｒ ｎ ｄ ｓ ｓ ｅ ａ ａ ｄｓ ａ ｄ Ｃｏ ｅ
ＱＩ ｈ － ｎ Ｎ Ｓ ｕｊ ｇ ｉ
力 容 器设 计 软 件 的 开发 工 作 以 及 应力 分 析 的工 作 和 研 究 。
・
２・
化
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第 ４ 第 １期 ８卷
随着计 算机 软 、 件 技 术 的飞 速 发 展 以及 有 限元分 硬 析方 法的研 究进 展 ， 得对 复 杂 结 构进 行 应 力 分析 使 完全有 了实 现 的可能 。另外 ， 近年来 随着 石油 化工 、
许 多 结构形 状 比较 复 杂或 组合 载荷 作用 的设 计条 件
提 供 了可进 行 详 细 设 计 的 手 段 。 以后 ， 多 国家 的 许 压 力 容器设 计 标 准 和规 范均 吸 收 了这 种 设 计 方 法 。
压力容器设计方法分析对比
压力容器设计方法分析对比压力容器在化工、石化、工程机械等领域得到广泛的应用，而正确的设计是压力容器安全运行的基础。
本文将介绍三种常用的压力容器设计方法，并分析其各自的优缺点，以便应用者根据实际需求选用合适的设计方法。
1. ASME VIII-1 标准ASME VIII-1 标准是美国机械工程师学会发布的压力容器设计规范，适用于低压容器 (设计压力不大于 10MPa)。
该标准要求设计考虑容器的载荷、材料性能、焊接、校核、检验等各方面问题，并对各个部位的厚度、连接件的要求以及强度校核进行详细规定。
ASME VIII-1 标准以其全面、详细的设计要求而得到了广泛应用。
优点：•ASME VIII-1 标准设计要求全面、严谨，设计过程具有一定保障。
•认可度高，符合国际标准，可以接受国际认可。
缺点：•该标准要求详细、繁琐，需要对标准内容熟悉，且容器设计需要由认可的专业人员进行。
•需要经过审查与认证，过程较为繁琐。
2. CODAP 标准CODAP (Construction Operation Design of Pressure Vessels) 标准是欧洲标准委员会发布的压力容器设计规范，适用于设计压力不超过3000MPa 的容器。
通过规定基本要求、公差、厚度、防腐、焊接、检验、强度校核等方面的规范，保证了压力容器的安全性和可靠性。
优点：•CODAP 标准对压力容器的设计和制造过程提供了全面的规范，以保证容器在长时间的使用中保持良好的使用性能。
•该标准可以适用不同条件下的容器，使得设计者可以根据实际条件来选择不同的设计方案。
•CODAP 标准的认同度很高，在国际上具有广泛的通用性和识别度。
缺点：•该标准的设计过程繁琐，需要一定的设计经验和专业技能。
•CODAP 标准可能不适合一些非欧洲的国家，需要根据不同的国家标准进行认证。
3. CNS 三合标准CNS 三合标准是由中华民国国家标准局颁布的压力容器设计标准，适用于设计压力不超过 50MPa 的容器。
压力容器结构设计要点分析及解读
压力容器结构设计要点分析及解读摘要：随着现代化工企业的发展，压力容器越来越广泛地使用在石油、化工、制药、食品等各个领域。
压力容器作为承受压力等较高载荷的设备，若设计不合理，可能会导致容器变形甚至爆炸，给人员和环境带来严重危害。
为此，笔者结合多年的工作实践经验，对现代压力容器结构设计的要点进行了分析和总结。
关键词:压力容器;结构设计;要点引言随着工业化进程的不断推进，各类化工制品的需求量也与日俱增，压力容器作为一种安全系数较高的特种设备，在生产中承担了越来越重要的作用。
压力容器是一种封闭结构，通常用于储存或运输气体、液体或其他物质。
它们必须承受高压和高温等特殊工作状态，同时还必须防止泄漏和爆炸等危险。
这些要求使压力容器的设计变得至关重要，这不仅涉及容器中包含的介质，还涉及压力的大小、温度以及容器的结构、尺寸等方面。
因此，压力容器结构设计是至关重要的。
注重立足于安全、及时、经济和谐的原则，全面优化压力容器结构设计，会使其设计更加科学合理。
1压力容器结构设计要求压力容器广泛应用于精细化工、石化、医药行业、石化电子和机械电器等行业，特别是化工压力容器，其内部采用的材料大多为装配式的内件，设计过程复杂繁琐，如果产品设计有问题，将对压力容器的稳定性造成威胁，甚至可能形成重大安全隐患，影响设备的正常运行。
在压力容器的设计过程中，应根据其工况、介质特性、环境温度、工作气压、连接管口等使用条件，结合当前压力容器的相关设计法规和标准，进行系统风险评估，以确保产品在设计过程中不会出现风险问题，确保容器质量达到使用最高要求。
2压力容器结构设计的原则2.1 应力的均匀性在设计压力容器时，应该特别注意壳体结构的连续性，以确保它能够承受较大的应力变化，避免突变情况的发生。
如壳体结构有难于连续之处，为保证应力的均匀分布，应采用圆滑过渡的办法。
2.2应力集中或削弱强度的结构相互错开在设计压力容器时，应该尽量避开在结构强度较弱或应力集中的部位进行设计，以防止应力的叠加情况发生。
压力容器管口局部应力校核方法对比分析
图 １ 参数化分析模型
图 ２ 开口接管外载荷方向 （ＳＨ／Ｔ３０７４）
收稿日期：２０２３０７２０ 作者简介：胡峰源 （１９９５－），男，中级工程师，研究方向为压力管道应力分析。Ｅｍａｉｌ：２７７１７４３０７＠ｑｑｃｏｍ
２０２４，３４（２）
胡峰源等 压力容器管口局部应力校核方法对比分析
ＦＧ／Ｎ －５９３２ １１２３８ １２９６６ １０８００ ２００．６％ ３４８２ ６９２０ ７０３２ ７２００ ９７．７％
ＦＬ／Ｎ ６４９６ １０２３３ １１００３ １４４００ ７６．４％ －８８２ ７２００ －８６５０ ９６００ ９０．１％
ＭＴ／Ｎ·ｍ ８８６４ ２３０９１ －７８２０ １２９６０
入开孔外接管和压力容器自身的外径、壁厚、弹性
模量、泊松比和腐蚀余量等参数，设置真实存在的
操作、设计和持续工况以及可能发生的地震、风载
等偶然工况，如图 ３所示。根据开孔外接管荷载计
算出一次薄膜应力和二次应力，根据总应力和合成 应力可计算出其他应力强度，分析开孔外接管处的 局部应力是否小于许用应力。
图 ３ ＷＲＣ２９７柔性管口参数设置
荷载 持续工况 操作工况 偶然工况 许用荷载 ９０．９％ 持续工况 操作工况 偶然工况 许用荷载 最大比值
表 ２ 不同工况下 Ｎ１、Ｎ２管口校核结果 （ＷＲＣ１０７模拟）
ＦＡ／Ｎ
ＦＧ／Ｎ
ＦＬ／Ｎ
ＭＴ／Ｎ·ｍ
ＭＧ／Ｎ·ｍ
１９３３
－２７３４
８９６
８０３
－１３１１
９０９７
１２０４３
８４３０
２４０１５
４０２２
２０
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
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压力容器设计方法分析对比
目前我国压力容器设计所采用的标准规范有两大类：一类是常规设计标准，以GB150-2011《压力容器》标准为代表；另一类是分析设计,以JB4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》为代表。
两类标准是相互独立的、自成体系的、平行的压力容器规范, 绝对不能混用, 只能依据实际的工程情况而选其一。
设计准则比较
常规设计主要依据是第一强度理论，认为结构中主要破坏应力为拉应力，限定最大薄膜应力强度不超过规定许用应力值，当结构中某最大应力点一旦进入塑性, 结构就丧失了纯弹性状态即为失效。
常规设计是基于弹性失效准则,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件的设计计算公式。
一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力，对于边缘应力及峰值应力等局部应力一般不作定量计算，如对弯曲应力。
分析设计的主要依据是第三强度理论，认为结构中主要破坏应力为剪切力。
采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹塑性失效”的设计准则，对容器的各种应力进行精确计算和分类。
对不同性质的应力, 如：总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等；同时还考虑了循环载荷下的疲劳分析, 在设计上更合理。
标准适用范围对比
常规设计标准GB150-2011适用于设计压力大于或等于且小于35MPa，及真空度高于。
对于设计温度，GB150-2011规定为-269℃-900℃，是按钢材允许的使用温度确定设计温度范围, 可高于材料的蠕变温度范围。
"
分析设计标准JB4732-1995适用于设计压力大于或等于且小于100MPa，及真空度高于。
对于设计温度，JB4732-1995 将最高的设计许用温度限制在受钢材蠕变极限约束的温度。
应力评定对比
常规设计标准GB150-2011，采用统一的许用应力，如容器筒体，是采用“中径公式”进行应力校核，最大应力满足许用应力即可。
分析设计标准JB4732-1995的核心是将压力容器中的各种应力加以分类，根据所考虑的失效模式比较详细地计算了容器及受压元件的各种应力。
根据各种应力本身的性质及对失效模式所起的不同作用予以分类如下：
一次应力
一次应力是由于受到外加机械载荷的作用而在容器中产生的为平衡这种外载所必须的正应力或剪应力, 它需要满足外载和内力的平衡关系。
一次应力是个统称, 具体包括下述三类:
一次总体薄膜应力
一次总体薄膜应力存在于结构总体范围内, 其应力达到材料的屈服强度时, 会使元件的总体范围内整个壁厚的材料同时进入屈服, 使元件产生过量的弹性和塑性变形而直接导致结构破坏, 它是各类应力中对容器危害性最大的应力。
例如各种壳体中平衡内压或分布载荷所引起的薄膜应力。
?
一次局部薄膜应力
一次局部薄膜应力存在于结构局部范围内, 由介质压力或其他机械载荷所引起, 只要符合“局部地区”和“薄膜应力”的特征都可以称为一次局部薄膜应力。
一次局部薄膜应力即使达到材料的屈服强度也不会造成结构整体过大的弹性和塑性变形, 因而允许这类应力强度有比一次总体薄膜应力较宽的校核条件。
例如容器支座, 由于自重或外载在壳体上所引起的薄膜应力。
一次弯曲应力
一次弯曲应力是弯曲应力中的一种, 是由介质压力或其他机械载荷引起, 沿容器壁厚方向形成线性分布, 内外壁表面大小相等、方向相反、中间面为中性面的应力, 它满足外载和内力的平衡关系。
一次弯曲应力对结构整体的危害程度同一次局部薄膜应力相似, 因而这类应力的强度校核条件也比一次总体薄膜应力为宽。
如平盖中心部件由压力引起的弯曲应力。
二次应力
二次应力是由容器同一元件上不同部位的材料或者相邻元件之间的总变形协调条件导出的正应力或剪应力。
由温度差而引起的热应力都由变形协调关系导出, 根据其存在范围是属于整体还是局部分别划入二次应力或峰值应力。
如换热器管板与筒体联接处由于径向膨胀量不同所产生的热应力等。
峰值应力
峰值应力定义为在局部结构不连续处总应力去除一次应力及二次应力后剩余的应力。
它的基本特性是不会引起结构任何比较显著的变形, 仅可能是导致容器出现疲劳破坏和脆性断裂的潜在原因。
峰值应力的划分并不是以它沿器壁厚度是均匀分布、线性分布还是非线性分布来定义, 不是高度集中的应力, 如果它不会引起结构显著的变形, 也可划归为峰值应力。
例如在碳钢容器的奥氏体钢覆层中出现的温差应力。
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优势与不足的比较
常规设计方法是以材料力学为及板壳理论与简化计算公式为基础,由于材料安全系数选取比较大，所以制造出的容器是比较安全的，但是因为过于保守的设计对于材料的浪费也是不容忽略的问题。
另外对于比较苛刻的操作工况，常规设计便存在很大的局限性
分析设计采用以极限载荷，安定载荷和疲劳寿命为界限的塑性失效和弹塑性失效准则,允许结构出现可控制的局部塑性区, 允许对峰应力部位作有限寿命设计, 采用这个准则可以较好地解决常规设计的不足, 合理的放松对计算应力的过严控制。
由于分析设计采用了塑性失效准则, 因此安全系数相对降低, 许用应力相对提高。
另外由于分析设计考虑疲劳问题后的缘故，分析设计提供疲劳分析设计的实用规程, 考虑交变应力下容器的疲劳寿命。
但是基于分析设计的特点，对于容器的选材、制造、检验和验收都提出更加严格的要求。
另外分析设计虽然科学严谨，但却需要进行大量复杂的分析计算,因而提高了设计费用和时间。
利用常规设计方法可以快速的对容器进行应力校核，也可以满足安全要求。
而分析设计虽然可以节约部分钢材，却大大提高设计费用。
综上所述，根据具体的设计要求选取合适的设计方法是很有必要的，在实践工作过程中做到常规设计与应力分析设计的有机结合，才可以保证制造出来的压力容器即合理有经济。