壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)與應(yīng)力

1、壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)與應(yīng)力,李光海電話：13910535948Email:li_guanghai@csei.org.cn中國特種設(shè)備檢測研究院,壓力容器檢驗師培訓(xùn),2,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù)第三節(jié) 壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計第四節(jié) 壓力容器的疲勞及高溫蠕變,壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分析,壓力容器檢驗師培訓(xùn),3,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效模式 二、壓力容器設(shè)計

2、準(zhǔn)則的發(fā)展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用,壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分析,壓力容器檢驗師培訓(xùn),4,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),5,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),6,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,一、容器的失效模式容器設(shè)計的核心問題是安全。壓力容器設(shè)計技術(shù)的近代進(jìn)展時基本的出發(fā)點(diǎn)也是安全。容器的安全就是防止容器發(fā)生失效。容器的傳統(tǒng)設(shè)計思想實質(zhì)上就是防止容

3、器發(fā)生“彈性失效”。,隨著技術(shù)的發(fā)展，遇到的容器失效有各種類型，針對不同的失效形式進(jìn)而出現(xiàn)了不同的設(shè)計準(zhǔn)則。在討論這些設(shè)計技術(shù)進(jìn)展之前有必要首先弄清容器的各種形式的失效，尤其最基本的爆破失效過程更需要弄清楚。下面就容器的韌性爆破和脆性爆破過程先作一些闡述：,,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),7,(一) 容器的超壓爆破過程 1．容器的韌性爆破過程 一臺受壓容器，如果材料塑性韌性正常，設(shè)計正確，制造中未留下嚴(yán)重的缺陷，加壓直至爆破的全

4、過程一般屬于韌性爆破過程。韌性爆破的全過程可以用圖示容器液壓爆破曲線OABCD來說明，加壓的幾個階段如下：,整體屈服壓力,爆破壓力,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),8,(一) 容器的超壓爆破過程(1)彈性變形階段 見OA，隨著進(jìn)液量(即體積膨脹量)的增加，容器的變形增大，內(nèi)壓隨之上升。這一階段的基本

5、特征是內(nèi)壓與容器變形量成正比，呈現(xiàn)出彈性行為。 A點(diǎn)表示內(nèi)壁應(yīng)力開始屈服，或表示容器的局部區(qū)域出現(xiàn)屈服，整個容器的整體彈性行為到此終止。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),9,(一) 容器的超壓爆破過程 (2)屈服變形階段 AB段，容器從局部屈服到整體屈服的階段，以內(nèi)壁屈服到外壁也進(jìn)入屈服的

6、階段。B點(diǎn)表示容器已進(jìn)入整體屈服狀態(tài)。如果容器的鋼材具有屈服平臺，這階段包含塑性變形越過屈服平臺的階段，這是一個包含復(fù)雜過程的階段，不同的容器、不同的材料，這一階段的形狀與長短不同。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),10,(一) 容器的超壓爆破過程 (3)變形強(qiáng)化階段 BC段，材料發(fā)生塑性變形不斷強(qiáng)

7、化，容器承載能力不斷提高。但體積膨脹使壁厚減薄，承載能力下降。兩者中強(qiáng)化影響大于減薄影響，強(qiáng)化提高承載能力的行為變成主要因素。強(qiáng)化的變化率逐漸降低，到C點(diǎn)時兩種影響相等，達(dá)到總體“塑性失穩(wěn)”狀態(tài)，承載能力達(dá)到最大即將爆破，此時容器已充分膨脹。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),11,(一) 容器的超壓爆破

8、過程(4)爆破階段 在CD段，減薄的影響大于強(qiáng)化的影響，容器的承載能力隨著容器的大量膨脹而明顯下降，壁厚迅速減薄，直至D點(diǎn)而爆裂。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),12,(一) 容器的超壓爆破過程 C點(diǎn)的內(nèi)壓力為爆破壓力，正常韌性爆破的容器，爆破的體積膨脹量(即進(jìn)液量)在容器體積的10％以上

9、，該值越高，容器的韌性越好，材料的塑性韌性和制造質(zhì)量都很好，該容器在設(shè)計壓力下很安全。承受的壓力，爆破壓力越高，爆破壓力與設(shè)計壓力的比值越大則越安全。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,爆破壓力,壓力容器檢驗師培訓(xùn),13,(一) 容器的超壓爆破過程,韌性破壞-照片,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),14,2

10、．容器的脆性爆破過程,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),15,2．容器的脆性爆破過程 容器的脆性爆破過程如圖中OA’，(或OA”)曲線。這種爆破指容器在加壓過程中沒有發(fā)生充分的塑性變形鼓脹，甚至尚未達(dá)到屈服的時候就發(fā)生爆破。爆破時容器尚在彈性變形階段至多是少量屈服變形階段。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計

11、技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),16,2．容器的脆性爆破過程 脆性爆破的容器是由材料的脆性(例如低溫下的脆性)，或是由于有嚴(yán)重的焊接缺陷(例如裂紋)引起。也可能兩者同時起作用，既有嚴(yán)重缺陷又遇材料變脆(如焊接熱影響區(qū)的脆化或容器長期在中高溫度下服役致使材料顯著脆化)從而引起脆斷。,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器

12、檢驗師培訓(xùn),17,2．容器的脆性爆破過程 脆性爆破的容器由于體積變形量很小，其安全裕量很少，應(yīng)竭力防止。發(fā)生脆斷，容器爆裂出碎片飛出，產(chǎn)生極大的危害，帶來災(zāi)難性的后果。 容器的韌性爆破和脆性爆破是容器爆破的兩種基本典型的形式。實際容器的失效不一定是爆破，而有更多的原因和模式，下面將討論容器的失效模式問題和容器設(shè)計應(yīng)采用的相應(yīng)的準(zhǔn)則,(A)彈性變形階段(OA段) (B)屈服階段(AB段)(C)強(qiáng)化階段(BC段) (D)爆

13、破階段(CD段),第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),18,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (1) 過度變形 容器的總體或局部發(fā)生過度變形，包括過量的彈性變形，過量的塑性變形，塑性失穩(wěn)(增量垮坍)，例如總體上大范圍鼓脹，或局部鼓脹，應(yīng)認(rèn)為容器已失效，不能保障使用安全。過度變形說明容器在總體上或局部區(qū)域發(fā)生了塑性失效，處于十分危險的狀態(tài)。例如法蘭的設(shè)計稍薄，強(qiáng)度上尚可滿足要求，但由于剛度不足產(chǎn)生永

14、久變形，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，這是由于塑性失效的過度變形而導(dǎo)致的失效。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),19,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (2) 韌性爆破 容器發(fā)生了塑性大變形的破裂失效，相當(dāng)于圖中曲線BCD階段情況下的破裂，這屬于超載下的爆破，一種可能是超壓，另一種可能是本身大面積的壁厚較薄。這是一種經(jīng)過塑性大變形的塑性失效之后再發(fā)展為爆破的失效，亦稱為“塑性失穩(wěn)”(Plastic colla

15、pse)，爆破后易引起災(zāi)難性的后果。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),20,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (3) 脆性爆破 這是一種沒有經(jīng)過充分塑性大變形的容器破裂失效。材料的脆性和嚴(yán)重的超標(biāo)缺陷均會導(dǎo)致這種破裂，或者兩種原因兼有。脆性爆破時容器可能裂成碎片飛出，也可能僅沿縱向裂開一條縫；材料愈脆，特別是總體上愈脆則愈易形成碎片。如果僅是焊縫或熱影響區(qū)較脆，則易裂開一條縫。形成碎片的脆性爆

16、破特別容易引起災(zāi)難性后果。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),21,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (4) 疲勞失效 交變載荷容易使容器的應(yīng)力集中部位材料發(fā)生疲勞損傷，萌生疲勞裂紋并擴(kuò)展導(dǎo)致疲勞失效。疲勞失效包括材料的疲勞損傷(形成宏觀裂紋)并疲勞擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂等情況。容器疲勞斷裂的最終失效方式一種是發(fā)生泄漏，稱為“未爆先漏”(LBB, Leak Before Break)，另一種是爆破

17、，可稱為“未漏先爆”。爆裂的方式取決于結(jié)構(gòu)的厚度、材料的韌性，并與缺陷的大小有關(guān)。疲勞裂紋的斷口上一般會留下肉眼可見的貝殼狀的疲勞條紋。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,,疲勞輝紋(×3000),壓力容器檢驗師培訓(xùn),22,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (5) 蠕變失效 容器長期在高溫下運(yùn)行和受載，金屬材料會隨時間不斷發(fā)生蠕變損傷，逐步出現(xiàn)明顯的鼓脹與減薄，破裂而成事故。即使載荷恒定和應(yīng)力低于屈服點(diǎn)

18、也會發(fā)生蠕變失效，不同材料在高溫下的蠕變行為有所不同。 材料高溫下的蠕變損傷是晶界的弱化和在應(yīng)力作用下的沿晶界的滑移，晶界上形成蠕變空洞。時間愈長空洞則愈多愈大，宏觀上出現(xiàn)蠕變變形。 當(dāng)空洞連成片并擴(kuò)展時即形成蠕變裂紋，最終發(fā)生蠕變斷裂的事故。 材料經(jīng)受蠕變損傷后在性能上表現(xiàn)出強(qiáng)度下降和韌性降低，即蠕變脆化。 蠕變失效的宏觀表現(xiàn)是過度變形(蠕脹)，最終是由蠕變裂紋擴(kuò)展而斷裂(爆破或泄漏)。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概

19、述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),23,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (6) 腐蝕失效 這是與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)的失效形式。化工容器接觸的腐蝕性介質(zhì)十分復(fù)雜，腐蝕機(jī)理屬于兩大類：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。區(qū)別在于形成腐蝕化合物過程中是否在原子間有電荷的轉(zhuǎn)移。就腐蝕失效的形態(tài)可分為如下幾種典型情況： ①全面腐蝕(亦稱均勻腐蝕)；②局部腐蝕；③集中腐蝕(即點(diǎn)腐蝕)；④晶間腐蝕；⑤應(yīng)力腐蝕；⑥縫隙腐蝕；⑦氫腐蝕；⑧選擇性腐蝕

20、。 腐蝕發(fā)展到總體強(qiáng)度不足(由全面腐蝕、晶間腐蝕或氫腐蝕引起)或局部強(qiáng)度不足時，可認(rèn)為已腐蝕失效。腐蝕發(fā)展輕者造成泄漏、局部塑性失穩(wěn)或總體塑性失穩(wěn)，嚴(yán)重時可導(dǎo)致爆破。由應(yīng)力腐蝕形成宏觀裂紋，擴(kuò)展后也會導(dǎo)致泄漏或低應(yīng)力脆斷。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),24,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (7) 失穩(wěn)失效 容器在外壓(包括真空)的壓應(yīng)力作用下喪失穩(wěn)定性而發(fā)生的皺折變形稱為失穩(wěn)

21、失效。皺折可以是局部的也可以是總體的。高塔在過大的軸向壓力(風(fēng)載、地震載荷)作用下也會皺折而引起倒塌。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),25,一、容器的失效模式 1．容器常見的失效模式 (8) 泄漏失效 容器及管道可拆密封部位的密封系統(tǒng)中每一個零部件的失效都會引起泄漏失效。例如法蘭的剛性不足導(dǎo)致法蘭的過度變形而影響對墊片的壓緊，緊固螺栓因設(shè)計不當(dāng)或銹蝕而過度伸長也會導(dǎo)致泄漏，墊片的密封比壓不足、

22、墊片老化缺少反彈能力都會引起泄漏失效。系統(tǒng)中每一零部件均會導(dǎo)致泄漏失效，所以密封失效不是一個獨(dú)立的失效模式，而是綜合性的。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),26,一、容器的失效模式 2．容器的交互失效模式 (1) 腐蝕疲勞 在交變載荷和腐蝕介質(zhì)交互作用下形成裂紋并擴(kuò)展的交互失效。由于腐蝕介質(zhì)的作用而引起抗疲勞性能的降低，在交變載荷作用下首先在表面有應(yīng)力集中的地方發(fā)生疲勞損傷，在連續(xù)的腐蝕環(huán)境作用下發(fā)展

23、為裂紋，最終發(fā)生泄漏或斷裂。對應(yīng)力腐蝕敏感與不敏感的材料都可能發(fā)生腐蝕疲勞，交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)均加速了這一損傷過程的進(jìn)程，使容器壽命大為降低。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),27,一、容器的失效模式 2．容器的交互失效模式 (2)蠕變疲勞 這是指高溫容器既出現(xiàn)了蠕變變形又同時承受交變載荷作用而在應(yīng)力集中的局部區(qū)域出現(xiàn)過度膨脹以至形成裂紋直至破裂。蠕變導(dǎo)致過度變形，載荷的交變導(dǎo)致萌生疲勞裂紋和裂紋擴(kuò)

24、展。因蠕變和疲勞交互作用失效的容器既有明顯宏觀變形的特點(diǎn)又有疲勞斷口光整的特點(diǎn)。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),28,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效模式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則的發(fā)展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用,壓力容器設(shè)計技術(shù)進(jìn)展,壓力容器檢驗師培訓(xùn),29,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (1) 彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則 這是為防止容器總體部位發(fā)生屈服變形

25、，將總體部位的最大設(shè)計應(yīng)力限制在材料的屈服點(diǎn)以下，保證容器的總體部位始終處于彈性狀態(tài)而不會發(fā)生彈性失效。這是最傳統(tǒng)的設(shè)計方法，是現(xiàn)今容器設(shè)計首先應(yīng)遵循的準(zhǔn)則。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),30,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (2) 塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則 容器某處(如厚壁筒的內(nèi)壁)彈性失效后并不意味著容器失去承載能力。將容器總體部位進(jìn)入整體屈服時的狀態(tài)或局部區(qū)域沿整個壁厚進(jìn)入全屈服狀態(tài)稱為塑性失效狀態(tài)，若材料

26、符合理想塑性假設(shè)，載荷不需繼續(xù)增加，變形會無限制發(fā)展下去，稱此載荷為極限載荷。將極限載荷作為設(shè)計依據(jù)加以限制，防止總體塑性變形，稱極限設(shè)計?！皹O限設(shè)計’’準(zhǔn)則即塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則。用塑性力學(xué)方法求解結(jié)構(gòu)的極限載荷是這種設(shè)計準(zhǔn)則的基礎(chǔ)。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,,Treaca屈服條件或Mises屈服條件,壓力容器檢驗師培訓(xùn),31,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (3) 爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則 非理想塑性材料在屈服后尚有增強(qiáng)的能

27、力，對于容器(主要是厚壁的)在整體屈服后仍有繼續(xù)增強(qiáng)的承載能力，直到容器達(dá)到爆破時的載荷才為最大載荷。若以容器爆破作為失效狀態(tài)，以爆破壓力作為設(shè)計的依據(jù)并加以限制，以防止發(fā)生爆破，這就是容器的爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則。高壓容器中所介紹的Faupel公式就是這一準(zhǔn)則的體現(xiàn)。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),32,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (4) 彈塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則 如果容器的某一局部區(qū)域，一部分材料發(fā)生了屈服，

28、而其他大部分區(qū)域仍為彈性狀態(tài)，而彈性部分又能約束著塑性區(qū)的塑性流動變形，結(jié)構(gòu)處于這種彈塑性狀態(tài)可以認(rèn)為并不一定意味著失效。只有當(dāng)容器某一局部彈塑性區(qū)域內(nèi)的塑性區(qū)中的應(yīng)力超過了由“安定性原理”確定的許用值時才認(rèn)為結(jié)構(gòu)喪失了“安定”而發(fā)生了彈塑性失效。安定性原理作為彈塑性失效的設(shè)計準(zhǔn)則，亦稱為安定性準(zhǔn)則。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),33,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (5) 疲勞失效設(shè)計準(zhǔn)則 為防止容器

29、發(fā)生疲勞失效，將容器應(yīng)力集中部位的最大交變應(yīng)力的應(yīng)力幅限制在由低周疲勞設(shè)計曲線確定的許用應(yīng)力幅之內(nèi)時才能保證在規(guī)定的循環(huán)周次內(nèi)不發(fā)生疲勞失效，這就是疲勞失效設(shè)計準(zhǔn)則。這是20世紀(jì)60年代由美國發(fā)展起來的。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),34,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (6) 斷裂失效設(shè)計準(zhǔn)則 實際難于避免裂紋，包括制造裂紋(焊接裂紋)和使用中產(chǎn)生或擴(kuò)展的裂紋(疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋)，為防止缺陷導(dǎo)致低應(yīng)

30、力脆斷，可按斷裂力學(xué)限制缺陷的尺寸或?qū)Σ牧咸岢霰仨氝_(dá)到的韌性指標(biāo)，這是防脆斷設(shè)計。防脆斷設(shè)計并不意味著允許新制造的容器可以存在裂紋，而是對容器使用若干年后的一種安全性估計。新制造的容器，設(shè)計時是假定容器內(nèi)產(chǎn)生了可以檢測到的裂紋，通過斷裂力學(xué)方法對材料的韌性(主要是指斷裂韌性)提出必須保證達(dá)到的要求以使容器不會發(fā)生低應(yīng)力脆斷。在役容器檢測出裂紋，可用斷裂力學(xué)評價是否安全，即壓力容器的缺陷評定。這是基于斷裂失效設(shè)計準(zhǔn)則(或稱防脆斷失效

31、設(shè)計準(zhǔn)則)的方法。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),35,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (7) 蠕變失效設(shè)計準(zhǔn)則 將高溫容器筒體的蠕變變形量(或按蠕變方程計算出的相應(yīng)的應(yīng)力)限制在某一允許的范圍之內(nèi)，便可保證高溫容器在規(guī)定的使用期內(nèi)不發(fā)生蠕變失效，這就是蠕變失效設(shè)計準(zhǔn)則。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,(8) 失穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則 外壓容器的失穩(wěn)皺折需按照穩(wěn)定性理論進(jìn)行穩(wěn)定性校核，這就是失穩(wěn)失效的設(shè)計準(zhǔn)則

32、。大型直立設(shè)備(如塔設(shè)備)在風(fēng)載與地震載荷下的縱向穩(wěn)定性校核也屬此類。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),36,二、化工容器的設(shè)計準(zhǔn)則發(fā)展 (9) 剛度失效設(shè)計準(zhǔn)則 通過對結(jié)構(gòu)的變形分析，將結(jié)構(gòu)中特定點(diǎn)的線位移及角位移限制在允許的范圍內(nèi)，即保證結(jié)構(gòu)有足夠的剛度。例如大型板式塔內(nèi)大直徑塔盤很薄，就應(yīng)限制塔盤板的撓度，不致使液層厚薄不一而引起穿過塔盤氣體分布不均和降低板效率。又如法蘭設(shè)計時除應(yīng)保證強(qiáng)度外還應(yīng)采用剛度校核法以限制法蘭的偏轉(zhuǎn)變形

33、 。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),37,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效模式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則的發(fā)展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用,壓力容器設(shè)計技術(shù)進(jìn)展,壓力容器檢驗師培訓(xùn),38,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (一)分析設(shè)計規(guī)范的出現(xiàn)和應(yīng)用 大型高參數(shù)及高強(qiáng)材料的容器如何設(shè)計得更安全而又合理，一方面依靠詳細(xì)的應(yīng)力分析，另一方面更重要的是要正確估計各

34、種應(yīng)力對容器失效的不同影響。將不同類型的應(yīng)力分別按不同的強(qiáng)度設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行限制。ASME在1955年設(shè)立了“評述規(guī)范應(yīng)力基準(zhǔn)特別委員會”，對許用應(yīng)力的基準(zhǔn)進(jìn)行研究，制訂對不同類型的應(yīng)力采用不同設(shè)計準(zhǔn)則的規(guī)范。 1965年形成了ASME規(guī)范的第Ⅲ卷第一版，在核電站的核容器設(shè)計中采用了以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計方法。對容器的危險點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析，根據(jù)原因和性質(zhì)對應(yīng)力進(jìn)行分類，按各類應(yīng)力對容器失效的危害性的差異采用不同的準(zhǔn)則加以限制。即“

35、以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計”，簡稱“分析設(shè)計”(Design by Analysis)。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),39,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (一)分析設(shè)計規(guī)范的出現(xiàn)和應(yīng)用 1968年ASME規(guī)范第Ⅷ卷“壓力容器”正式分為兩冊，第一冊(ASMEⅧ—1)為傳統(tǒng)的規(guī)則設(shè)計(Design by Rules)規(guī)范，第二冊(ASMEⅧ—2)即為“分析設(shè)計”規(guī)范 (Design by Analysis) 。分析

36、設(shè)計法是建立在更為科學(xué)的基礎(chǔ)上的設(shè)計方法，更為合理可靠。 英國從1976年開始在BS 5500規(guī)范中列入了壓力容器分析設(shè)計的內(nèi)容。日本的JIS 8250規(guī)范(即“壓力容器構(gòu)造另一標(biāo)準(zhǔn)”)在1983年生效。1993年調(diào)整為JIS 8281即“壓力容器的應(yīng)力分析和疲勞分析”。中國的容器分析設(shè)計規(guī)范于1995年以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式正式公布，稱為“JB 4732鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培

37、訓(xùn),40,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (二)疲勞設(shè)計規(guī)范的制訂 在交變載荷作用下容器應(yīng)力集中區(qū)域特別容易發(fā)生疲勞失效，壓力容器的疲勞不同于一般疲勞問題，屬于高應(yīng)變(即在屈服點(diǎn)以上的)低周次的疲勞失效，亦稱“低周疲勞”。根據(jù)大量實驗研究和理論分析建立了安全應(yīng)力幅(Sa)與許用循環(huán)周次(N)的低周疲勞設(shè)計曲線，即Sa—N曲線。成了壓力容器疲勞設(shè)計的基礎(chǔ)。由于疲勞設(shè)計必須以應(yīng)力分析和應(yīng)力分類為基礎(chǔ)，疲勞設(shè)計是壓力容器分析設(shè)計的重要組成

38、部分。目前各主要工業(yè)國家都吸收ASMEⅧ—2的方法制訂了疲勞設(shè)計規(guī)范。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),41,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (三)防脆斷設(shè)計規(guī)范的建立 低應(yīng)力脆斷是壓力容器的主要失效形式之一，特別是由高強(qiáng)度材料制成的厚壁焊接容器中容易發(fā)生。在斷裂力學(xué)取得重要成就的基礎(chǔ)上，引入容器設(shè)計中構(gòu)成了“防脆斷設(shè)計”這一內(nèi)容。美國于1971年在ASME第Ⅲ卷的附錄G中列入了核容器設(shè)計時應(yīng)考慮的防止因裂紋性缺

39、陷導(dǎo)致壓力容器發(fā)生低應(yīng)力脆斷的“防脆斷設(shè)計”內(nèi)容。在ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄A中引入了核容器在役檢驗時如何用斷裂力學(xué)方法對裂紋缺陷進(jìn)行安全評定的內(nèi)容。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),42,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (四)高溫容器蠕變設(shè)計的發(fā)展 高溫容器常規(guī)的設(shè)計方法僅體現(xiàn)在許用應(yīng)力按高溫蠕變強(qiáng)度或持久強(qiáng)度選取，不足以體現(xiàn)高溫容器的壽命設(shè)計問題。高溫蠕變失效問題的深入研究，將高溫下蠕變的變形速率及變形量作為

40、高溫容器壽命設(shè)計的主要內(nèi)容，形成了近代高溫容器設(shè)計的新準(zhǔn)則。由于高溫問題的復(fù)雜性，這一設(shè)計方法目前尚未進(jìn)入規(guī)范。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),43,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (五)歐盟EN13445標(biāo)準(zhǔn)的問世 美國ASME鍋爐壓力容器規(guī)范在世界各國產(chǎn)生了近一個世紀(jì)的重大影響。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織(CEN)制訂的EN 13445非直接火壓力容器標(biāo)準(zhǔn)已于2002年問世，涵蓋了0.05MPa以上壓力容器的常規(guī)設(shè)計

41、方法、應(yīng)力分類法、分析設(shè)計法與疲勞設(shè)計法，而且提出了許多設(shè)計的新概念及新設(shè)計方法。針對防止密封失效所提出的限定各種泄漏率的密封設(shè)計方法是非常有特色的。以致在世界壓力容器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面形成了美國ASME和歐盟13445兩大體系的新格局。這些都非常值得重視和深入研究。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),44,三、容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 (五)歐盟EN13445標(biāo)準(zhǔn)的問世 EN13445適用于設(shè)計壓力大于0.5巴，材料

42、為鐵素體或奧氏體鋼的非直接接觸火焰壓力容器，設(shè)計溫度低于鋼材蠕變控制許用應(yīng)力的相應(yīng)溫度。該標(biāo)準(zhǔn)不適用于以下承壓設(shè)備：移動式壓力容器；失效后導(dǎo)致輻射影響的核設(shè)施上的壓力容器；能產(chǎn)生110℃以上過熱水蒸氣的壓力容器；采用鉚接結(jié)構(gòu)的壓力容器；灰口鑄鐵和其他EN13445-2和EN13445-6中沒有包括的材料制造的壓力容器；多層容器和經(jīng)自增強(qiáng)處理（包括內(nèi)表面擠壓處理）的容器；長輸管道和工業(yè)管道。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師

43、培訓(xùn),45,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述 一、壓力容器的失效模式 二、壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則的發(fā)展 三、壓力容器設(shè)計規(guī)范的主要進(jìn)展 四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用,壓力容器設(shè)計技術(shù)進(jìn)展,壓力容器檢驗師培訓(xùn),46,四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用 (一)數(shù)值分析法 現(xiàn)代壓力容器的分析設(shè)計、疲勞設(shè)計等，涉及到對容器特殊部位的詳細(xì)應(yīng)力分析，大部分情況將必須依靠數(shù)值計算方法借助電子計算機(jī)來完成。常用的數(shù)值計算方法是有限元素法。將連續(xù)的結(jié)構(gòu)體離

44、散為有限個單元，單元間靠節(jié)點(diǎn)相連，有限數(shù)量的單元組合體來代替原有的連續(xù)體。建立外載荷作用下的方程，這是個大型聯(lián)立方程組，由計算機(jī)完成計算?？捎脕斫鉀Q桿系、板、殼、軸對稱與非軸對稱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移、應(yīng)變與應(yīng)力的計算。有限元法可求解靜態(tài)應(yīng)力、熱應(yīng)力以及穩(wěn)定問題和振動問題。可求解彈性、彈塑性、蠕變和大撓度問題，還可求解結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性失效的極限載荷。國際上有許多著名的結(jié)構(gòu)分析的有限元程序，如ANSYS等。涉及結(jié)構(gòu)型性大變形等非線性問題時，用ABA

45、QUS／Standard更顯優(yōu)越。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),47,四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用 (二)計算機(jī)輔助設(shè)計 將容器設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)計算方法編制成計算機(jī)程序代替人工設(shè)計并用計算機(jī)完成繪圖，這就是現(xiàn)代的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)?，F(xiàn)將容器計算規(guī)范的全部內(nèi)容編制成一個大型程序，便成為可包羅容器設(shè)計計算全部內(nèi)容的“軟件包”。設(shè)計時只需輸入必要的信息和指令，可自動調(diào)用軟件包中的任意一章或數(shù)章，由計算機(jī)完成全部計算，

46、計算結(jié)果可全部打印出來。還可由計算機(jī)完成繪圖工作，大大提高設(shè)計工作的效率。用計算機(jī)代替人工繪圖是采用編制好的化工容器及化工設(shè)備繪圖軟件，根據(jù)設(shè)計人員的指令進(jìn)行總圖與零部件圖的繪制。中國已具有這方面的較為成熟的商品軟件，許多專業(yè)設(shè)計院所已正式采用 。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),48,四、近代設(shè)計方法的應(yīng)用 (三)優(yōu)化設(shè)計與專家系統(tǒng) 壓力容器的優(yōu)化設(shè)計就是有綜合決策功能的設(shè)計。三方面的參數(shù)需處理：①結(jié)構(gòu)的

47、獨(dú)立設(shè)計參數(shù)，如材料性能、設(shè)備尺寸、設(shè)計壓力與溫度等；②結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)(中間變量)，如應(yīng)力、形變、壓力降等，需經(jīng)計算分析后獲得；③結(jié)構(gòu)性能參數(shù)，如成本、利潤、重量、容積、效率、功率或精度等，這些是設(shè)計追求優(yōu)化的目標(biāo)，因而稱為目標(biāo)函數(shù)。優(yōu)化設(shè)計是通過優(yōu)化方法反復(fù)迭代演算，得到符合優(yōu)化目標(biāo)的明確的最優(yōu)結(jié)果。優(yōu)化設(shè)計必須依靠計算機(jī)進(jìn)行，核心問題是選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),49,四、近代設(shè)計方

48、法的應(yīng)用 (三)優(yōu)化設(shè)計與專家系統(tǒng) 壓力容器領(lǐng)域中的許多問題需要由擁有這一領(lǐng)域知識、熟知其規(guī)律和方法的專家才能解決。如果建立一計算機(jī)軟件系統(tǒng)，使其擁有像人類專家一樣的分析、推理、學(xué)習(xí)、綜合判斷與決策的能力，可以得到和專家相同的結(jié)論，起到專家的作用，這就是人工智能技術(shù)中的專家系統(tǒng)。一般軟件只是用計算機(jī)直接搜索現(xiàn)存的答案，而專家系統(tǒng)中貯存的是進(jìn)行邏輯推理的能力、必要的知識庫和數(shù)據(jù)庫，容器專家系統(tǒng)可在設(shè)計決策、運(yùn)行管理、故障分析等方

49、面發(fā)揮特殊作用。,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),50,第一節(jié) 壓力容器設(shè)計技術(shù)概述第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù)第三節(jié) 壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計第四節(jié) 壓力容器的疲勞及高溫蠕變,壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)及應(yīng)力分析,壓力容器檢驗師培訓(xùn),51,第二節(jié) 壓力容器常規(guī)設(shè)計技術(shù),一、壓力容器強(qiáng)度計算概述二、壓力容器強(qiáng)度校核三、壓力容器的結(jié)構(gòu)概述,壓力容器檢驗師培訓(xùn),52,壓力容器強(qiáng)度計算概述——設(shè)計壓力范圍,一、

50、 常用設(shè)計規(guī)范及適用的壓力范圍GB150－1998《鋼制壓力容器》，彈性失效準(zhǔn)則，第一強(qiáng)度理論。 設(shè)計壓力P：0.1～35 MPa ； 真空度：≥0.02 MPa JB4732－95《鋼制壓力容器-分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，彈塑性失效準(zhǔn)則，第三強(qiáng)度理論。 設(shè)計壓力P：0.1～100 MPa； 真空度：≥0.02 MPa 疲勞載荷；高溫蠕變 因為容規(guī)的監(jiān)察

51、范圍是以最高工作壓力定義，而容器的分類以設(shè)計壓力分類，故假設(shè)有一個設(shè)計壓力1MPa而最大工作壓力0.08的容器，則不受《容規(guī)》監(jiān)察。GB151－1999《管殼式換熱器》 設(shè)計壓力P：0.1～35 MPa ；真空度：≥0.02 MPaGB12337－1998《鋼制球形儲罐》 設(shè)計壓力：P≤4MPa；公稱容積：V≥50M3,壓力容器檢驗師培訓(xùn),53,壓力容器強(qiáng)度計算概述——設(shè)計載荷,二、 設(shè)計

52、時應(yīng)考慮的載荷GB150－1998《鋼制壓力容器》：（1）內(nèi)壓、外壓或最大壓差；（2）液體靜壓力(≥5%P)； 需要時，還應(yīng)考慮以下載荷（3）容器的自重（內(nèi)件和填料），以及正常工作條件下或壓力試驗狀態(tài)下內(nèi)裝物料 的重力載荷；（4）附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；（5）風(fēng)載荷、地震力、雪載荷；（6）支座、座底圈、支耳及其他形式支撐件的反作用力；（7）連接管道和其他部件的作用

53、力；（8）溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；（9）包括壓力急劇波動的沖擊載荷；（10）沖擊反力,如流體沖擊引起的反力等；（11）運(yùn)輸或吊裝時的作用力。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),54,壓力容器強(qiáng)度計算概述——術(shù)語壓力,三、重要名詞術(shù)語1、壓力（除注明者外，壓力均為表壓力）（1）工作壓力Pw：在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。（2）設(shè)計壓力P：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其

54、值不低于工作壓力。（3）計算壓力PC：指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。（4）試驗壓力PT：在壓力試驗時，容器頂部的壓力。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),55,壓力容器強(qiáng)度計算概述——術(shù)語壓力,1、壓力（除注明者外，壓力均為表壓力）（5）最大允許工作壓力[Pw]：指在設(shè)計溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)容器殼體的有效厚度計算所得，

55、且取最小值。 最大允許工作壓力可作為確定保護(hù)容器的安全泄放裝置動作壓力（安全閥開啟壓力或爆破片設(shè)計爆破壓力）的依據(jù)。（6）安全閥的開啟壓力PZ：安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時，在安全閥進(jìn)口測得的壓力。介于容器最大工作壓力和設(shè)計壓力之間。（7）爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力。1.0-1.1,壓力容器檢驗師培訓(xùn),56,壓力容器強(qiáng)度計算概述——設(shè)計壓力選取,壓力容器檢驗師培訓(xùn),

56、57,壓力容器強(qiáng)度計算概述——術(shù)語溫度,2、溫度（1）溫度 金屬溫度：容器元件沿截面厚度的溫度平均值。 工作溫度：容器在正常工作情況下介質(zhì)溫度。（2）最高、最低工作溫度：容器在正常工作情況下可能出現(xiàn)介質(zhì)最高、最低溫度。（3）設(shè)計溫度：容器在正常工作情況，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。 設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為壓力容器的設(shè)計載荷條件。 （4）試驗溫度：系

57、指壓力試驗時容器殼體的金屬溫度。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),58,壓力容器強(qiáng)度計算概述——術(shù)語厚度,3、厚度（1）計算厚度δ：由計算壓力計算（設(shè)計壓力加靜壓力）得到，容器受壓元件為滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求，按相應(yīng)公式計算得到的不包括厚度附加量的厚度。（2）設(shè)計厚度δd：計算厚度與腐蝕裕量之和。（3）名義厚度δn（即圖樣標(biāo)注厚度）：設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材（鋼板或鋼管）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。（4）有效厚度δe：名義厚度減去厚

58、度附加量（腐蝕裕量與鋼材厚度負(fù)偏差之和）。（5）最小實測厚度：實際測量的容器殼體厚度的最小值。厚度校核時如果局部減薄用《檢規(guī)》的G0校核，如果均勻減薄，則需要考慮腐蝕余量后校核。（6）厚度附加量：設(shè)計容器受壓元件時所必須考慮的附加厚度，包括鋼板（或鋼管）厚度負(fù)偏差C1及腐蝕裕量C2。注意：容器殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度δmin： 對碳素鋼、低合金鋼，不小于3mm

59、 對高合金鋼，不小于2mm,壓力容器檢驗師培訓(xùn),59,壓力容器強(qiáng)度計算概述—失效準(zhǔn)則、強(qiáng)度理論,四、失效準(zhǔn)則:容器從承載到載荷的不斷加大最后破壞經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、爆破，因此容器強(qiáng)度失效準(zhǔn)則有三種觀點(diǎn)：（1）彈性失效——常規(guī)設(shè)計（GB150等） 彈性失效準(zhǔn)則認(rèn)為殼體內(nèi)壁產(chǎn)生屈服即達(dá)到材料屈服限時該殼體即失效，將應(yīng)力限制在彈性范圍，按照強(qiáng)度理論把筒體限制在彈性變形階段。認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服時即為

60、承載的最大極限。 材料的拉伸曲線，彈性、塑性、屈服、屈服硬化階段。（2）塑性失效——分析設(shè)計（JB4732） 塑性失效準(zhǔn)則將容器的應(yīng)力限制在塑性范圍，認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服而外層金屬仍處于彈性狀態(tài)時，并不會導(dǎo)致容器發(fā)生破壞，只有當(dāng)容器內(nèi)外壁面全屈服時才為承載的最大極限。 （3）爆破失效——高壓、超高壓設(shè)計,國內(nèi)沒有設(shè)計準(zhǔn)則，國外ASME Ⅲ有 爆破失效準(zhǔn)則認(rèn)為容器由韌性鋼材制成，有明顯的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，

61、即便是容器整體屈服后仍有一定承載潛力，只有達(dá)到爆破時才是容器承載的最大極限。 *****用途：設(shè)計的理論基礎(chǔ)，指標(biāo)限制，什么時候算失效，不能用。 對特定參數(shù)的容器，按照彈性準(zhǔn)則設(shè)計的容器需要的壁厚最大,壓力容器檢驗師培訓(xùn),60,壓力容器強(qiáng)度計算概述—失效準(zhǔn)則、強(qiáng)度理論,五、強(qiáng)度理論：第一強(qiáng)度理論（最大主應(yīng)力理論）——常規(guī)設(shè)計（GB150等）這個理論也叫做“最大正應(yīng)力理論”，該理論假定材料的破壞只取決于絕對值最大的正應(yīng)力，就是

62、說，材料不論在什么復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，只要三個主應(yīng)力中有一個達(dá)到軸向拉伸或壓縮中破壞應(yīng)力的數(shù)值時，材料就要發(fā)生破壞。適合脆性材料。適合常規(guī)設(shè)計。 對容器來說，σ1為環(huán)向， σ2為軸向， σ3對薄壁的為0。第二強(qiáng)度理論（最大變形理論）這個理論也稱為“最大線應(yīng)變理論”，它認(rèn)為材料的破壞取決于最大線應(yīng)變，即最大相對伸長或縮短。適合脆性材料。目前應(yīng)用較少。 第三強(qiáng)度理論（最大剪應(yīng)力理論）——分析設(shè)計（JB4732）此即“最大剪應(yīng)力理論”。

63、該理論認(rèn)為，無論材料在什么應(yīng)力狀態(tài)下，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到在軸向拉伸中破壞時的數(shù)值，材料就發(fā)生破壞。目前應(yīng)用較多。 第四強(qiáng)度理論（剪切變形能理論） 該理論也稱作“形狀改變比能理論”認(rèn)為材料的破壞取決于變形比能，把材料的破壞歸結(jié)為應(yīng)力與變形的綜合。 *****用途：將復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行等效簡化，以便建立強(qiáng)度條件關(guān)系式。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),61,壓力容器強(qiáng)度計算概述——計算公式筒體,六、計算公式1. 內(nèi)壓圓筒體計算公式2. 內(nèi)

64、壓球殼計算公式注意：1、公式中各參數(shù)的含義、單位制、確定原則及注意事項。 2、δd=δ+C2 （設(shè)計厚度＝計算厚度＋腐蝕裕量） δn=δ+C2+C1+△(圓整)（名義厚度＝ ） δe=δ+△ （有效厚度＝）,壓力容器檢驗師培訓(xùn),62,壓力容器強(qiáng)度計算概述——計算公式筒體,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),63,過程設(shè)備設(shè)計,應(yīng)力求解,,,圓周平衡：,靜定,圖2-2,

65、軸向平衡：,,,,,,=,,,=,,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),64,無力矩理論,拉普拉斯方程。,壓力容器檢驗師培訓(xùn),65,區(qū)域平衡方程,,●無力矩理論的兩個基本方程,微元平衡方程區(qū)域平衡方程,從而得到各種回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力,壓力容器檢驗師培訓(xùn),66,壓力容器強(qiáng)度計算概述——計算公式封頭,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),67,壓力容器強(qiáng)度計算概述——計算公式封頭,,壓力容器檢驗師培訓(xùn),68,壓力容器強(qiáng)度校核——校核公式,一、校核公式1. 內(nèi)壓圓筒體

66、——按壁厚校核 ≤δ測2. 內(nèi)壓圓筒體——按壓力校核 ≥ P,壓力容器檢驗師培訓(xùn),69,壓力容器強(qiáng)度校核——校核參數(shù)選取（1）,二、校核參數(shù)的選取（1）原則：腐蝕裕量=腐蝕速率（mm/年）×至下一個檢驗周期的年數(shù) 實際：用減薄量估算（2）壓力Pc：①取容器實際最高工作壓力； ②裝

67、有安全泄放裝置取:安全閥開啟壓力或爆破片爆破壓力； ③盛裝液化氣體容器取原設(shè)計壓力?！⒁鉁囟取⒔M分 當(dāng)容器的液柱靜壓力≥5%Pc,要計入液柱靜壓力（球形儲罐均要計入液柱靜壓力）。（3）溫度：溫度主要用來確定材料許用應(yīng)力，強(qiáng)度校核溫度一般取實際最高壁溫，當(dāng)無準(zhǔn)確壁溫值時，取容器的實際最高工作溫度（熱介質(zhì)的最高工作溫度），低溫壓力容器，取常溫（20℃）值。（4）許用應(yīng)力，GB150屈服1.6，抗拉3.

68、0安全系數(shù)。如16MnR抗拉510MPa/3.0=170(許用應(yīng)力）（見GB150），對屈服345/1.6＝216，故按照保守，取170許用應(yīng)力。 從理論上來說，耐壓取1.25的系數(shù)，而實際屈服安全系數(shù)1.6，故不會塑性變形，但是仍然需要校核水壓薄膜應(yīng)力，主要是1.25后邊有個溫度因子。 ①壓力容器的材料牌號明確的，直接按相應(yīng)材料牌號選取許用應(yīng)力，當(dāng)材料牌號不明確，可按壓力容器同類材料的最低標(biāo)準(zhǔn)值選取，如不能滿足強(qiáng)度要求時