压力容器强度校核公式
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。
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算：式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式：（3）设计计算公式：（4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6~M16 M16~M30 M30~M60 M6~M16 M16~M30 M30~M60碳钢4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 6.5~10 合金钢5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 6~7.5受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式：总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
《化工设备机械基础》复习题
化工设备机械基础复习题一、填空题1.和断面收缩率φ是衡量金属静载荷下塑性变形能力的指标。
2.碳溶解在α-Fe中形成的固溶体称为，溶解在γ-Fe中形成的固溶体称为；碳不能完全溶解在铁中时，铁和碳形成的化合物Fe3C 叫做。
3.钢材中含有杂质硫时，会造成钢材的性增加；含有杂质磷会造成钢材的性增加；钢中溶解的氢原子会引起钢的、白点等缺陷。
4.容器结构一般由壳体（筒体）、、法兰、、接口管和人孔等组成。
5.用钢板卷制而成的筒体，其公称直径指的是。
6.壁厚附加量C由钢板负偏差和组成。
7.弹塑性材料从拉伸到断裂所经历的四个阶段是、屈服阶段、强化阶段和缩颈断裂阶段。
8.碳对铁碳合金性能的影响很大，铁中加入少量的碳，其强度显著增加。
碳原子在铁中的存在形式有、化合物和三种。
9.按冶炼质量（硫、磷含量），碳钢可以分为、优质碳素钢和高级优质钢。
其中，20A属于。
10.薄壁圆筒受内压时，应力是应力的两倍。
11.壁厚附加量C由钢板负偏差和组成。
12.采用单面焊接的局部检测时，其焊接接头系数为。
大型塔设备的支座通常选用。
13.弹塑性材料从拉伸到断裂所经历的四个阶段是弹性变形阶段、屈服阶段、和缩颈断裂阶段。
14.碳溶解在α-Fe中形成的固溶体称为，溶解在γ-Fe中形成的固溶体称为。
15.45号钢的平均含碳量为。
16.0Cr19Ni19钢的平均含铬量为。
17.容器结构一般由、封头（端盖）、法兰、、接口管和人孔等组成。
18.用钢板卷制而成的筒体，其公称直径指的是。
19.采用单面焊接的局部检测时，其焊接接头系数为。
20.立式塔设备设计时所需要考虑载荷主要有操作压力载荷、、风载荷、地震载荷和偏心载荷。
21.淬火后得到的组织是，可以增加零件的硬度、强度和耐磨性。
22.用钢板卷制而成的筒体，其公称直径指的是。
23.《压力容器》标准是我国压力容器标准体系中的核心标准。
24.薄壁圆筒受内压时，应力是应力的两倍。
25.球形壳体的应力计算公式为：。
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式
压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式容器标准：《GB 150-2011 压力容器》《NB/T 47003.1-2009 钢制焊接常压容器》钢材标准：《GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板》－－GB 150碳素钢和低合金钢的钢板标准牌号Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 《GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》－－GB150 Q235B钢板标准《GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带》－－GB150高合金钢的钢板标准《GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带》－－NB/T 47003高合金钢板标准，化学成分、力学性能《GB/T 3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带》《GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》《GB/T 699-1999 优质碳素结构钢》牌号08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn《GB/T 700-2006 碳素结构钢》－－牌号Q195、Q215、Q235、Q275《GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量级允许偏差》不锈钢牌号对照表《GB 150-2011 压力容器》俗称GB 24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带GB/T 4237-1992不锈钢热轧钢板和钢带ASME(2007)SA240 统一数字代号新牌号旧牌号型号S304 S30408 06Cr19Ni10 0Cr18Ni9 304 S316 S31608 06Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 316 S316L S31603 022Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2 316L S321 S32168 06Cr18Ni11Ti 0Cr18Ni10Ti 321圆筒直径：钢板卷焊的筒体，规定内径为公称直径。
压力容器厚度计算
目前，我国压力容器设计依据GB150-98《钢制压力容器》，是国内普遍遵循的原则。
一般情况下，板厚增加，元件强度会提高，但有时板厚增加强度反而降低。
如何按照该标准进行厚度的恰当选取，更好地满足强度需求，对压力容器设计具有重要意义。
GB150-98规定，计算厚度是指按各章公式计算得到的厚度；设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和；名义厚度指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厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差。
我们这里讨论的厚度是名义厚度。
从定义中可以看出，名义厚度不包括加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位根据各自的加工工艺和加工能力自行选取，只要保证产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负偏差就可以。
这样可以使制造单位根据自身条件调节加工减薄量，从而更能主动地保证产品强度所要求的厚度，更切合实际地符合制造要求。
按照GB150-98等国家标准的原则，制造工艺人员要根据图样厚度考虑加工减薄量而增加制造元件的毛坯厚度。
在我国材料标准中，钢板厚度范围变化，钢板的σb、σs也有变化，一般是板厚增加，σb、σs有所降低。
我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范围增厚而有所降低，因而可能出现虽然有时板厚增加，强度反而降低的现象，尤其是封头，这种现象更明显。
2 实例为了证明上述现象存在，举例如下：首先我们给出常用钢板在不同状态下的强度指标，如下表所示：常用钢板在不同状态下的强度指标表2.1 例1某台储气罐，其封头为标准椭圆形，材质15MnVR，设计内径Di=2000mm，腐蚀裕度C2=1mm，焊缝系数φ=1，设计压力P=2.6MPa，设计温度t=20℃，标准椭圆封头形状系数K=1，侧十图样上封头名义厚度δn=16mm.制造厂选用18mm厚度钢板压制封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量为δx10%，即18x10%=1.8(包含钢板厚度负偏差在内)。
(1)选用18mm厚度钢板压制封头，满足GB150-98设计要求。
压力容器应力分析与安全设计
钢制压力容器 用材料许用应 力的取值方法
碳素钢或低合金钢>420℃，铬钼合金钢>450℃， 奥氏体不锈钢>550℃时，同时考虑基于高温蠕变极限
或持久强度
的许用应力
即
或
压力容器应力分析与安全设计
表9-2 钢制压力容器用材料许用应力的取值方法
材料
许用应力 取下列各值中的最小值/MPa
压力容器应力分析与安全设计
3. 对边缘应力的处理
若用塑性好的材料制造筒体，可减少容器发生破坏的危险 性。 正是由于边缘应力的局部性与自限性，设计中一般不 按局部应力来确定厚度，而是在结构上作局部处理。但对 于脆性材料，必须考虑边缘应力的影响。
压力容器应力分析与安全设计
第二节 压力容器的安全设计
压力容器设计是保障压力容器安全的首要环 节。压力容器设计从安全角度包括强度安全设计和 结构安全设计，两者都离不开正确选材，不同材料 的容器的承载能力与结构可靠程度是不同的。
碳素钢、低合金 钢、铁素体高合
金钢
奥氏体高合金钢
压力容器应力分析与安全设计
4、焊接接头系数——焊缝金属与母材强度的比值，反映容器 强度受削弱的程度。
焊缝缺陷
夹渣、未熔透、 裂纹、气孔等
焊缝热影响区晶粒粗大
薄弱环节
母材强度或塑性降低
影响因素
接头形式 无损检测要求及长度比例
压力容器应力分析与安全设计
焊缝系数的大小与材料的焊接性能、被焊母材的厚度、焊接 结构、坡 口型式、焊接方法、焊缝无损检测长度比例以及焊前 预热处理及焊后热处理等因素有关。目前我国《钢制压力容器》 中的焊缝系数主要依据焊缝结构、坡口型式、无损检测的要求等 确定。焊缝系数的选择见下表。
化工设备机械基础(第四版)第4章内压薄壁圆筒与封头的
若取第三强度理论，
S
பைடு நூலகம்
PD
2 t
S PcDi S
2[]t
整理得到计算壁厚S的公式，
❖ 若基于外径：
S
Pc Di
2[ ]t
Pc
基于内径的圆筒 计算壁厚公式
同样取第三强度理论，S
PD
2 t
S
PcDo S
2[]t
整理得到计算壁厚S的公式，
S
Pc Do
2[ ]t
Pc
基于外径的圆筒 计算壁厚公式10
若考虑腐蚀裕量C2，得到 设计壁厚Sd， Sd S C2 名义壁厚 Sn Sd C1
对于承受均匀内压的薄壁容器，其主应力规定为：
环向应力 轴向应力
1
PD 2S
2
m
PD 4S
径向应力 3 r 0
5
2.1 第一强度理论
根据：当作用在构件上的外力过大时，材料就会沿着最大拉应力
所在的截面发生脆性断裂，也就是说，不论在什么样的应力状态
下，只要三个主应力中最大拉应力σ1达到了 材料的极限应力，材 料就发生破坏；
GB150-1998规定： • 碳素钢和低合金钢制容器，取Smin3mm • 高合金钢制容器，取 Smin2mm
24
4. 压力试验及其强度校核
➢ 为了检查容器的宏观强度和有无渗漏情况，容器投入使用之前， 必须作压力试验或气密性试验；
➢ 压力试验一般采用液压试验，对于不适合液压试验的容器，可进 行气压试验；
21
3.5.2 腐蚀裕量C2
• 由于容器在使用过程中会受到介质的腐蚀，因此必须考虑一定的 腐蚀裕量；
• 介质不同、材料不同，所考虑的腐蚀裕量值也不尽相同。
化机基础(盘锦)第三章 力学基础
标准椭圆形封头 a / b = 2 的椭圆形封头，称为标准椭圆形封头。
在 x = 0 处（顶点）
m
θ
pa
pD
2
在 x = a 处（边缘）
m
pa
2
pD
4
θ
pa
pD
2
28
四. 受均匀气体内压的圆锥壳体
已知：锥底直径 D 半锥角
壁厚 δ
内压力 P
24
2. 求A点的m和
将R1 和 R2 代入(3-3)、(3-4)式，得：
m
p
2 b
a4 x2 a2 b2
θ
p
2 b
a4 x2
a2
b2
2
a4
a4 x2 a2
b2
25
椭球壳的应力分布特点
1、不同 a/b 的椭球壳，其应力分布不同。
(3 - 4)
19
薄膜应力基本计算公式：
m
pR2
2
m θ p R1 R2
符号说明
m —— 旋转薄壳上任意一点的经向应力 —— 旋转薄壳上任意一点的环向应力 P —— 内压力
MPa MPa MPa
δ—— 壁厚
mm
R1—— 旋转薄壳中间面上所求应力点的第一曲率半径 mm R2—— 旋转薄壳中间面上所求应力点的第二曲率半径 mm
沿壳壁厚度各层纤维不挤压—— 法向应力忽略不计 z 0
14
二.薄膜应力分析
旋转薄壳的无力矩理论——薄膜理论 对薄壁壳体，只能承受分布外力（如压力），
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。