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《压力容器培训》ppt课件
压力容器的基本知识
压力容器主要受压元件：
筒体、封头（端盖）、球壳板、换热器管板、换热管、膨 胀节、开孔补强板、法兰、M36以上的设备主螺栓、人孔盖、 人孔法兰、人孔接管以及直径大于250mm的接管。
易发生事故的构件
1、压力容器本体 2、压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊 缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第 一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面。 3、压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件。 4、非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。
积不得小于安全阀的进口面积。
③ 压力容器与安全阀之间不宜装设中间截止阀门。
压力容器安全装置
④ 安全阀装设位置，应便于它的日常检查、维护和检修。 ⑤ 介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器，安全阀的排
出口应引至安全地点，并进行妥善处理。
安全阀的调整和校验：
① 安全阀在安装前应进行耐压试验和气密性试验 ② 安全阀进行校验和压力调整时，必须有使用单位主管锅炉 压力容器安全的技术人员在场；调整及效验装置用压力表的精 度应不低于1级，在线调校时应有安全防护措施。
密封不严，在容器正常工作压力下有渗漏。 阀门造成的损坏，到规定的压力时阀门不动作。 不到规定压力提前开启。 排气后压力继续上升。 阀瓣频跳或振动。 排放后阀瓣不回座。
压力容器安全装置
安全阀定期检验：
一般至少每年检验一次。 校验定压要由专门机构按规程规定进行。检验定压后要加 铅封，并由专人负责对号回装。 在用压力容器安全阀现场校验和压力调整时，使用单位主 管压力容器安全技术人员和具有相应资格的检验人员应到场 确认。 调校合格的安全阀应加铅封。
压力容器安全装置
③ 校验过程中，效验人员应及时做好记录。 校验合格的安全阀，在安装好有关附件装置后应进行铅封，
《压力容器》课件
包括清洗、防腐等，确保设备 外观、内部及传热元件的清洁 和正常。
压力容器的安全
1 压力容器的危险性
包括高压、高温、易爆等，一旦安全事故发生，会造成巨大的人员伤亡和物质损失。
2 安全保护措施
包括安装防护装置、使用安全阀、定期检查维护等，确保设备在运行过程中处于安全状 态。
3 紧急事故处理
在发生安全事故时要迅速采取紧急措施，并及时报告有关部门和领导，进行事故调查和 责任追究。
压力容器的尺寸选择
按照设计参数和使用要求确定 尺寸，对于大型压力容器还需 要考虑运输和安装问题。
压力容器制造
1
制造工艺
包括板材制作、卷制、组装、焊接等，
材料选择
2
需要精确的加工设备和技术。
常用材料有碳素钢、不锈钢、钛合金
和镍基合金等，根据介质、温度、压 力等选用合括工艺控制、检测和测试、质量证 书等环节，确保产品合格，符合相关 标准和规范要求。
压力容器安装
安装前检查
检查管道布局、配套设备等，确保设备安装位置合理，并进行检测和试运行。
安装的方法
分为就地安装、整体安装、分段拼装等，安装时要遵循设计要求，保证设备的稳定性和安全 性。
压力容器的操作
1
操作前准备
包括检查设备状态、介质物性、防爆安全等，确保设备处于安全状态。
2
启动和停机
在启停设备时要遵循操作规程，严格控制操作参数和各项指标。
《压力容器》PPT课件
本PPT课件介绍了压力容器的设计、制造、安装、维护和安全，重点讲解了 不同工况下压力容器的操作和怎样保证压力容器的安全。
简介
什么是压力容器
压力容器是一种用于储存和输送气体或液体的设备，不仅承受液体或气体的压力，而且还要 承受外界的重力和风压等载荷。
压力容器设计PPT课件
案例三：核反应堆压力壳设计
总结词
核反应堆压力壳设计案例展示了压力容器在核能领域的应用。
详细描述
该案例介绍了核反应堆压力壳的设计过程，包括结构设计、材料选择、焊接工艺、无损检测等方面的 内容。同时，该案例还强调了设计过程中需要考虑的核安全法规和标准，以确保压力壳在使用过程中 的可靠性和安全性。
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设计压力
根据容器的工作压力和设计压力，确 定容器的设计压力，确保容器在使用 过程中不会发生破裂或泄漏。
安全系数
为确保容器的安全性能，根据不同的 载荷和应力情况，选取适当的安全系 数进行强度设计。
疲劳强度设计
疲劳分析
对容器在交变压力作用下的疲劳寿命进行分析，考虑容器的使用周期和材料性 能等因素。
疲劳强度校核
案例二：加氢反应器设计
总结词
加氢反应器设计案例展示了压力容器在化工领域的应用。
详细描述
该案例介绍了加氢反应器的设计过程，包括工艺流程、反应原理、设备结构、材料选择等方面的内容。同时，该 案例还强调了设计过程中需要考虑的工艺参数、热力学和动力学等方面的因素，以确保反应器在使用过程中的高 效性和稳定性。
封头厚度
封头与筒体的连接
采用焊接或法兰连接方式，需考虑连 接处的强度和密封性能。
根据压力、温度、介质特性和封头类 型等因素确定封头厚度。
开孔与接管设计
开孔位置
根据工艺流程、操作要求和容器 结构等因素确定开孔位置。
接管类型
根据介质特性和工艺要求选择合适 的接管类型，如螺纹接管、焊接接 管和法兰接管等。
超压试验
03
模拟容器内部压力超过正常工作压力的情况，以检验容器的安
全性能。
压力试验的方法与步骤
压力容器设计
六、封头
按构造形状分为： 半球形封头
凸形封头 椭圆形封头 碟形封头
锥形封头 平盖封头：
1、凸形封头
（1）半球形封头
是半个球壳。 从受力来看，
球形封头是最理想旳构造。 但整体冲压困难，加工工作 量大。
其厚度计算公式：
p c
Di
4[ ]t
p
c
（2）碟形封头
由球面、过渡段及圆柱 直边段三段构成。成型加 工以便，但在三部分连接 处，因为经线曲率发生突 变，受力情况不佳。
2、锥形封头
有两种，一种是无折边锥 形封头，另一种是与筒体连接 处有一过圆弧和一圆柱直边段 旳折边锥形封头。在厚度较薄 时，制造比较以便。
3、平板封头
是最简朴，制造 最轻易旳一种封头。 但相同直径和压力旳 容器，平板封头厚度 过大，材料花费过多 而且十分笨重。
第四节 压力容器附件
设备旳壳体能够采用铸造、铸造或焊接成一种整体， 但大多数化工设备是做成可拆旳几种部件，然后把它们 连接起来。这一方面是设备旳工艺操作需要开多种孔， 并使之与工艺管道或其他附件相连接；另一方面也是为 了便于设备制造、安装和检修。化工设备中旳可拆连接 应该满足下列基本要求：
在设计或选用压力容器零部件时需要将操作温 度下旳最高操作压力（或设计压力）调整为所要 求旳公称压力等级，然后再根据DN与PN选定零 部件旳尺寸。
练一练: P27，1-2，1-3 拟定计算压力、许用应力 P61，6，7 P62，2-3 拟定计算压力、许用应力
四、压力容器旳校核： 1、圆筒容器旳校核
筒体旳强度计算公式：
pD t
2
公式旳应用： 拟定承压容器旳厚度 对压力容器进行校核计算 拟定设计温度下圆筒旳最大允许工作压力 在指定压力下旳计算应力
压力容器设计培训课件
03
高度-0.11.0mg/m3\
04
中度、
05
轻度>10.0mg/m3
易爆介质
爆炸混合物-气 体、液体蒸汽 或薄雾 和空气 的混合物
指标：爆炸限<10%,上下限 差值》=20%
易爆介质由原 《容规》易燃 介质修正过来 ， 内涵一致， 和 GB5044 、 HG206602000不相统一
介质毒性危害程度和爆炸危害程度的确定
急性吸入毒物的半数致死量LC50:用成熟的雌雄性白 鼠做试验,连续吸入1小时后，在14天内最可能引起实 验动物半数死亡所使用的毒物的蒸汽、烟雾或粉尘的 浓度。就粉尘和烟雾而言，试验结果以每升空气中的 毫克数表示(mg/l)。就蒸汽而言,试验结果以每立方 米空气中的毫升数表示(ml/m3)。
V:指20℃时,标准大气压下的饱和蒸汽浓度以每立方 米的毫升数为单位。
HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危 险程度分类》； 没有规定的，由压力容器设计单位决定； 决定依据，参照《职业性接触毒物危害程度分级》的原则
01
基本的划分
02
划分依据：介质的特性，ＰＶ
类别的划分
03
方法
04
根据介质特性确定组别；
05
根据ＰＶ确定对应组别的坐标；
多腔容器：按类别高的压 1 力腔确定类别
3
4
物理爆炸。压力容器破裂时，容器内高压 气体急剧膨胀，并以很高的速度释放出内 在能量，形成物理爆炸。例的如，一个压 力为1MPa、容积为10m3压缩空气储罐， 它所产生的冲击波可破坏距其30m 之外 的门窗玻璃。从某种意义上讲，化工压力 容器的安全性就是其爆破压力与设计压力 的比值。
爆轰。物质的燃烧速度极快，达到 1000m/s以上时，产生与通常的燃爆根本 不同的现象，该现象称为爆轰。
《压力容器知识培训》PPT课件
主要有： 伺服液位计、钢带液位计、浮筒液位计、磁翻板液位计 、超声波液位计、磁致伸缩液位计、雷达液位计、电容液位 计、玻璃板液位计、玻璃管液位计、吹气液位计、差压液位 计、激光液位计和γ射线料位计等，用得最多的是差压液位计 和浮筒液位计。
可编辑课件
压力容器的形式及主要参数
磁翻板式 液位计
浮筒式液位 计原理
气瓶、液化气体气瓶、各种型式的槽（罐）车等。
可编辑课件
压力容器分类
3、按工作温度分类 低温容器 设计温度≤-20℃。 常温容器 设计温度≤-20～200℃ 。 中温容器 设计温度≤200～450℃ 。 高温容器 设计温度＞450℃
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33
压力容器分类
按壁厚分类 薄壁容器 K=D0/Di≤1.2 厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2
使之相互啮合，每绕完一层钢带后再绕下
一层，直到所需的筒体厚度为止。轴向力、
环焊缝；专用可。编辑课件
4
压力容器的概念
热套式：在内筒外面套合上一层至数层外 筒，组成筒节。将外层筒体加热，使其直 径增大，以便套在内层筒体上。冷却后的 外筒体就能紧贴在内筒上，同时对内筒产 生一定的预加压缩应力。比多层板厚，层 少，效率高。
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34
（二）压力容器分类 按《压力容器安全技术监察规程》分类
可编辑课件
35
（二）压力容器分类 按《压力容器安全技术监察规程》分类
可编辑课件
36
压力容器的分类
按有毒、剧毒和易燃的划分（HG20660） ： 剧毒介质：＜50g，氟、氢氟酸、碳酰氟 有毒介质：≥50g，二氧化碳、氨、一氧
化碳、氯乙烯、甲醇、环氧乙烷、硫化氢、 二硫化碳。
多层式：由若干个多层筒节组焊而成，各 筒节由内筒和在外面包扎的层板组成。优 点，简单，灵活、裂缝。缺点，工序多， 生产率低。
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压力容器的形式及主要参数
磁翻板式 液位计
浮筒式液位 计原理
气瓶、液化气体气瓶、各种型式的槽（罐）车等。
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压力容器分类
3、按工作温度分类 低温容器 设计温度≤-20℃。 常温容器 设计温度≤-20～200℃ 。 中温容器 设计温度≤200～450℃ 。 高温容器 设计温度＞450℃
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压力容器分类
按壁厚分类 薄壁容器 K=D0/Di≤1.2 厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2
使之相互啮合，每绕完一层钢带后再绕下
一层，直到所需的筒体厚度为止。轴向力、
环焊缝；专用可。编辑课件
4
压力容器的概念
热套式：在内筒外面套合上一层至数层外 筒，组成筒节。将外层筒体加热，使其直 径增大，以便套在内层筒体上。冷却后的 外筒体就能紧贴在内筒上，同时对内筒产 生一定的预加压缩应力。比多层板厚，层 少，效率高。
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（二）压力容器分类 按《压力容器安全技术监察规程》分类
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（二）压力容器分类 按《压力容器安全技术监察规程》分类
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36
压力容器的分类
按有毒、剧毒和易燃的划分（HG20660） ： 剧毒介质：＜50g，氟、氢氟酸、碳酰氟 有毒介质：≥50g，二氧化碳、氨、一氧
化碳、氯乙烯、甲醇、环氧乙烷、硫化氢、 二硫化碳。
多层式：由若干个多层筒节组焊而成，各 筒节由内筒和在外面包扎的层板组成。优 点，简单，灵活、裂缝。缺点，工序多， 生产率低。
《压力容器基础知识》课件
《压力容器基础知识》 PPT课件
学习《压力容器基础知识》PPT课件，深入了解压力容器的定义、特点、分类 以及设计、制造、安全性评估、使用与维护等方面知识。
什么是压力容器
定义
压力容器是用于包含气体或液体，在内部施加过程中承受压力的设备。
特点
具有高强度、优良的密封性和耐腐蚀性。
分类
根据用途、结构形式、材料等不同，可分为储气容器、储液容器、反应容器等。
注重降低能耗、减少废弃物排放，符合可持续发展的 要求。
总结
1 压力容器的重要性
2 安全第一的原则
3 不断创新的前景
在工业生产中起着重要的作 用，保障生产安全。
确保压力容器的安全运行， 预防事故的发生。
新技术、新材料的应用将推 动压力容器行业的发展。
安全性评估的指标
主要包括容器应力、变形、疲劳寿命等指标。
压力容器的使用与维护
1 使用前的检查
确保容器密封良好、无损伤，并按照操作规程正确使用。
2 维护要求
定期进行检修、清洗、防腐等维护措施，延长容器的使用寿命。
3 常见问题与处理方法
如泄漏、裂纹等问题，应及时处理，确保容器安全稳定。
压力容器的标准与法规
国内外压力容器的标准
包括GB/T 150、ASME Boiler and Pressure Vessel Code等。
相关法律法规的规定
包括《压力容器安全技术监察条例》等相关法规。
压力容器的未来发展方向
新技术与新材料的应用
如复合材料、3D打印等技术的应用，提高容器的强度、 耐腐蚀性能。
环保与可持续发展的要求
压力容器的设计与制造
1制造工艺ຫໍສະໝຸດ 2包括切割、焊接、成型等工艺，要按照设计
学习《压力容器基础知识》PPT课件，深入了解压力容器的定义、特点、分类 以及设计、制造、安全性评估、使用与维护等方面知识。
什么是压力容器
定义
压力容器是用于包含气体或液体，在内部施加过程中承受压力的设备。
特点
具有高强度、优良的密封性和耐腐蚀性。
分类
根据用途、结构形式、材料等不同，可分为储气容器、储液容器、反应容器等。
注重降低能耗、减少废弃物排放，符合可持续发展的 要求。
总结
1 压力容器的重要性
2 安全第一的原则
3 不断创新的前景
在工业生产中起着重要的作 用，保障生产安全。
确保压力容器的安全运行， 预防事故的发生。
新技术、新材料的应用将推 动压力容器行业的发展。
安全性评估的指标
主要包括容器应力、变形、疲劳寿命等指标。
压力容器的使用与维护
1 使用前的检查
确保容器密封良好、无损伤，并按照操作规程正确使用。
2 维护要求
定期进行检修、清洗、防腐等维护措施，延长容器的使用寿命。
3 常见问题与处理方法
如泄漏、裂纹等问题，应及时处理，确保容器安全稳定。
压力容器的标准与法规
国内外压力容器的标准
包括GB/T 150、ASME Boiler and Pressure Vessel Code等。
相关法律法规的规定
包括《压力容器安全技术监察条例》等相关法规。
压力容器的未来发展方向
新技术与新材料的应用
如复合材料、3D打印等技术的应用，提高容器的强度、 耐腐蚀性能。
环保与可持续发展的要求
压力容器的设计与制造
1制造工艺ຫໍສະໝຸດ 2包括切割、焊接、成型等工艺，要按照设计
《快开门压力容器》课件
《快开门压力容器》PPT 课件
本PPT课件介绍了快开门压力容器的设计原理、结构、安全保障以及应用领 域。深入浅出的内容将帮助你更好地了解快开门压力容器。
背景介绍
压力容器是存储和传输高压流体或气体的设备。快开门压力容器是一种特殊设计的压力容器，具有高效、 方便的开启和关闭功能。 本节主要介绍压力容器的基本概念、种类，以及快开门压力容器的特点和优势。
提高产品质量和降低成本是提 升竞争力的关键。
应用前景
快开门压力容器在各个领域的 应用前景广阔，将带来更多机 会和挑战。
施
采用多层次的安全措施，确保容器在 工作过程中的安全性。
快开门压力容器的应用领域
市场需求
随着工业和制造业的发展，快开门压力容器 的需求不断增长。
应用领域展望
快开门压来发展
快开门压力容器将继续发展和 创新，适应不断变化的市场需 求。
市场竞争力
快开门压力容器的设计原理
快开门的优缺点
快开门能够提供便捷的操作 体验，但对密封性和耐压性 提出了更高的要求。
压力容器的设计方 法
压力容器的设计需要考虑材 料选择、结构强度等因素。
快开门压力容器的 设计原理
快开门压力容器通过独特的 结构设计实现快速开启和关 闭。
快开门压力容器的结构
材料选择
选择高强度、耐腐蚀的材料， 如钢材，以确保容器的安全性 和稳定性。
连接件设计
设计合理的铰链和锁具，以确 保快开门的稳固性和可靠性。
内部结构设计
优化容器的内部结构，以提高 工作效率和使用寿命。
快开门压力容器的安全保障
1
安全保障的作用意义
安全保障措施是保护人员和设备安全
安全保障的种类
2
的重要手段。
本PPT课件介绍了快开门压力容器的设计原理、结构、安全保障以及应用领 域。深入浅出的内容将帮助你更好地了解快开门压力容器。
背景介绍
压力容器是存储和传输高压流体或气体的设备。快开门压力容器是一种特殊设计的压力容器，具有高效、 方便的开启和关闭功能。 本节主要介绍压力容器的基本概念、种类，以及快开门压力容器的特点和优势。
提高产品质量和降低成本是提 升竞争力的关键。
应用前景
快开门压力容器在各个领域的 应用前景广阔，将带来更多机 会和挑战。
施
采用多层次的安全措施，确保容器在 工作过程中的安全性。
快开门压力容器的应用领域
市场需求
随着工业和制造业的发展，快开门压力容器 的需求不断增长。
应用领域展望
快开门压来发展
快开门压力容器将继续发展和 创新，适应不断变化的市场需 求。
市场竞争力
快开门压力容器的设计原理
快开门的优缺点
快开门能够提供便捷的操作 体验，但对密封性和耐压性 提出了更高的要求。
压力容器的设计方 法
压力容器的设计需要考虑材 料选择、结构强度等因素。
快开门压力容器的 设计原理
快开门压力容器通过独特的 结构设计实现快速开启和关 闭。
快开门压力容器的结构
材料选择
选择高强度、耐腐蚀的材料， 如钢材，以确保容器的安全性 和稳定性。
连接件设计
设计合理的铰链和锁具，以确 保快开门的稳固性和可靠性。
内部结构设计
优化容器的内部结构，以提高 工作效率和使用寿命。
快开门压力容器的安全保障
1
安全保障的作用意义
安全保障措施是保护人员和设备安全
安全保障的种类
2
的重要手段。
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河北科技大学装控系 13
4.3.5 开孔和开孔补强设计
三、允许不另行补强的最大开孔直径
强度裕量
接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度 接管根部有填角焊缝 焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上等等
上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从 而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的 开孔接管，可以不予补强。
接管公 称外径
25 32 38 45 48 57 65 76 89
最小
厚度
3.5
4.0
5.0
6.0
河北科技大学装控系 15
4.3.5 开孔和开孔补强设计
四、等面积补强计算
主要用于补强圈结构的补强计算。
基本原则：积。
（1）允许开孔的范围
GB150对开孔最大直径的限制：
4.3.1 概述 4.3.2 圆筒设计 4.3.3 封头设计 4.3.4 密封装置设计 4.3.5 开孔和开孔补强设计 4.3.6 支座和检查孔 4.3.7 安全泄放装置 4.3.8 焊接结构设计 4.3.9 压力试验
河北科技大学装控系 2
4.3.5 开孔和开孔补强设计
主要内容
补强结构 开孔补强设计原则 允许不另行补强的最大开孔直径 等面积补强计算 接管方位
a. 圆筒上开孔的限制：
内径Di≤1500mm时，开孔最大直径d≤
1 2 Di
，且d≤520mm；
内径Di＞1500mm时，开孔最大直径d≤
1 3 Di
，且d≤1000mm。
河北科技大学装控系 16
4.3.5 开孔和开孔补强设计
b. 凸形封头或球壳上开孔最大直径d≤
1 2 Di
。
c. 锥壳（或锥形封头）上开孔最大直径d≤
优点：长期实践经验，简单易 行，当开孔较大时，只要对其 开孔尺寸和形状等予以一定的 配套限制，在一般压力容器使 用条件下能够保证安全，因此 不少国家的容器设计规范主要 采用该方法，如ASME Ⅷ-1和 GB150等。
河北科技大学装控系 12
4.3.5 开孔和开孔补强设计
（2）极限分析补强 定义： 带有某种补强结构的接管与壳体发生塑性失效时的极 限压力和无接管时的壳体极限压力基本相同。
河北科技大学装控系 14
4.3.5 开孔和开孔补强设计
GB150规定：
在设计压力≤2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距 （对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接 管公称外径≤89mm时，只要接管最小厚度满足表4-14要求， 就可不另行补强。
表4-14 不另行补强的接管最小厚度 mm
定义：壳体因开孔被 削弱的承载面积，须 有补强材料在离孔边 一定距离范围内予以
等面积补偿。
问题：没有考虑开孔处应力集中的 影响，没有计入容器直径变化的影 响，补强后对不同接管会得到不同 的应力集中系数，即安全裕量不同， 因此有时显得富裕，有时显得不足。
原理：以双向受拉伸的无限 大平板上开有小孔时孔边的 应力集中作为理论基础的， 即仅考虑壳体中存在的拉伸 薄膜应力，且以补强壳体的 一次应力强度作为设计准则。 故对小直径的开孔安全可靠。
应用：
高强度低合金钢制压力
容器由于材料缺口敏感 性较高，一般都采用该
结构，但必须保证焊缝 全熔透。
图4-37 （b）
河北科技大学装控系
8
4.3.5 开孔和开孔补强设计
（3）整锻件补强
整体锻件
图4-37 （c）
河北科技大学装控系 9
4.3.5 开孔和开孔补强设计
结构： 将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与 壳体和接管焊接，见（c）图。
河北科技大学装控系 10
4.3.5 开孔和开孔补强设计
二、开孔补强设计准则
开孔补强设计： 指采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应 力集中系数减小到某一允许数值。
开孔补强设计准则
弹性失效设计准则——等面积补强法 塑性失效准则—极限分析法
河北科技大学装控系 11
4.3.5 开孔和开孔补强设计
（1）等面积补强
优点： 结构简单，制造方便，使用经验丰富；
缺点： 1）与壳体金属之间不能完全
贴合，传热效果差，在中温以
上使用时，存在较大热膨胀差，
在补强局部区域产生较大的热
应力；
2）与壳体采用搭接连接，难
以与壳体形成整体，抗疲劳性
能差。
图4-37 （a）
河北科技大学装控系 6
4.3.5 开孔和开孔补强设计
应用： 中低压容器应用最多的补强结构，一般使用在 静载、常温、中低压、 材料的标准抗拉强度低于540MPa、 补强圈厚度小于或等于1.5δn、 壳体名义厚度δn不大38mm的场合。
优点： 补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低 应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影 响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降 低10～15%。
缺点： 锻件供应困难，制造成本较高。
应用：
重要压力容器，如核容器、材料屈服点在500MPa以 上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大 直径开孔容器等。
河北科技大学装控系 3
4.3.5 开孔和开孔补强设计
开孔带来的问题
削弱器壁的强度 产生高的局部应力
河北科技大学装控系 4
4.3.5 开孔和开孔补强设计
一、补强结构
局部补强
补强结构
整体补强
补强圈补强 厚壁接管补强 整锻件补强
河北科技大学装控系 5
4.3.5 开孔和开孔补强设计
（1）补强圈补强 结构： 补强圈贴焊在壳体与接管连接处，见（a）图。
标准： HG21506-92《补强圈》，JB/T4736-95《补强圈》
河北科技大学装控系 7
4.3.5 开孔和开孔补强设计
（2）厚壁接管补强
结构： 特点：
在开孔处焊上一段厚壁接管，见（b）图。
补强处于最大应力区域，能更有效地降低应力集中 系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易
检验，补强效果较好。
4. 压力容器设计 CHAPTER Ⅳ
Design of Pressure Vessel
4.3 常规设计
4.3.5 开孔和开孔补强设计
河北科技大学装控系 1
4.3.5 开孔和开孔补强设计
4.1 概述 4.2 设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 4.6 压力容器设计技术进展
1 3
D
i
，Di为开孔
中心处的锥壳内直径。
d. 在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直 于封头表面。
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4.3.5 开孔和开孔补强设计
三、允许不另行补强的最大开孔直径
强度裕量
接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度 接管根部有填角焊缝 焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上等等
上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从 而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的 开孔接管，可以不予补强。
接管公 称外径
25 32 38 45 48 57 65 76 89
最小
厚度
3.5
4.0
5.0
6.0
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四、等面积补强计算
主要用于补强圈结构的补强计算。
基本原则：积。
（1）允许开孔的范围
GB150对开孔最大直径的限制：
4.3.1 概述 4.3.2 圆筒设计 4.3.3 封头设计 4.3.4 密封装置设计 4.3.5 开孔和开孔补强设计 4.3.6 支座和检查孔 4.3.7 安全泄放装置 4.3.8 焊接结构设计 4.3.9 压力试验
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4.3.5 开孔和开孔补强设计
主要内容
补强结构 开孔补强设计原则 允许不另行补强的最大开孔直径 等面积补强计算 接管方位
a. 圆筒上开孔的限制：
内径Di≤1500mm时，开孔最大直径d≤
1 2 Di
，且d≤520mm；
内径Di＞1500mm时，开孔最大直径d≤
1 3 Di
，且d≤1000mm。
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b. 凸形封头或球壳上开孔最大直径d≤
1 2 Di
。
c. 锥壳（或锥形封头）上开孔最大直径d≤
优点：长期实践经验，简单易 行，当开孔较大时，只要对其 开孔尺寸和形状等予以一定的 配套限制，在一般压力容器使 用条件下能够保证安全，因此 不少国家的容器设计规范主要 采用该方法，如ASME Ⅷ-1和 GB150等。
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（2）极限分析补强 定义： 带有某种补强结构的接管与壳体发生塑性失效时的极 限压力和无接管时的壳体极限压力基本相同。
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GB150规定：
在设计压力≤2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距 （对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接 管公称外径≤89mm时，只要接管最小厚度满足表4-14要求， 就可不另行补强。
表4-14 不另行补强的接管最小厚度 mm
定义：壳体因开孔被 削弱的承载面积，须 有补强材料在离孔边 一定距离范围内予以
等面积补偿。
问题：没有考虑开孔处应力集中的 影响，没有计入容器直径变化的影 响，补强后对不同接管会得到不同 的应力集中系数，即安全裕量不同， 因此有时显得富裕，有时显得不足。
原理：以双向受拉伸的无限 大平板上开有小孔时孔边的 应力集中作为理论基础的， 即仅考虑壳体中存在的拉伸 薄膜应力，且以补强壳体的 一次应力强度作为设计准则。 故对小直径的开孔安全可靠。
应用：
高强度低合金钢制压力
容器由于材料缺口敏感 性较高，一般都采用该
结构，但必须保证焊缝 全熔透。
图4-37 （b）
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（3）整锻件补强
整体锻件
图4-37 （c）
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结构： 将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与 壳体和接管焊接，见（c）图。
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二、开孔补强设计准则
开孔补强设计： 指采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应 力集中系数减小到某一允许数值。
开孔补强设计准则
弹性失效设计准则——等面积补强法 塑性失效准则—极限分析法
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（1）等面积补强
优点： 结构简单，制造方便，使用经验丰富；
缺点： 1）与壳体金属之间不能完全
贴合，传热效果差，在中温以
上使用时，存在较大热膨胀差，
在补强局部区域产生较大的热
应力；
2）与壳体采用搭接连接，难
以与壳体形成整体，抗疲劳性
能差。
图4-37 （a）
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应用： 中低压容器应用最多的补强结构，一般使用在 静载、常温、中低压、 材料的标准抗拉强度低于540MPa、 补强圈厚度小于或等于1.5δn、 壳体名义厚度δn不大38mm的场合。
优点： 补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低 应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影 响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降 低10～15%。
缺点： 锻件供应困难，制造成本较高。
应用：
重要压力容器，如核容器、材料屈服点在500MPa以 上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大 直径开孔容器等。
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开孔带来的问题
削弱器壁的强度 产生高的局部应力
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一、补强结构
局部补强
补强结构
整体补强
补强圈补强 厚壁接管补强 整锻件补强
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4.3.5 开孔和开孔补强设计
（1）补强圈补强 结构： 补强圈贴焊在壳体与接管连接处，见（a）图。
标准： HG21506-92《补强圈》，JB/T4736-95《补强圈》
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（2）厚壁接管补强
结构： 特点：
在开孔处焊上一段厚壁接管，见（b）图。
补强处于最大应力区域，能更有效地降低应力集中 系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易
检验，补强效果较好。
4. 压力容器设计 CHAPTER Ⅳ
Design of Pressure Vessel
4.3 常规设计
4.3.5 开孔和开孔补强设计
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4.1 概述 4.2 设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 4.6 压力容器设计技术进展
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，Di为开孔
中心处的锥壳内直径。
d. 在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直 于封头表面。
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