第13章 内压容器课件.pptVIP

2）选Q345R作为筒体材料. 同前取焊接接头系数φ=0.85. Q345R钢板在6～16mm厚度之内, 100℃以下其许用应力为170MPa. 计算厚度: 同前，取C2=1mm, C1=0.3mm, 因此, 可取12mm厚的钢板, 处于初选厚度范围之内。 有效厚度de=dn-C=12-1.3=10.7mm。 . 压力试验的应力校核: 试验压力与前相同，所以 . 0.9ssf=0.9×345×0.85=263.925MPa. 故筒体采用12mm厚度规格的Q345R钢板也可满足承压要求。 两种方案的比较: 1)从钢材耗用量来考虑, 厚度愈大, 耗用量愈大, Q245R厚度较小而省材料, 重量减轻, Q245R的价格要贵一些, 因此, 两种材料均可以采用; 2)从制造运输安装等费用来考虑, 板厚愈小, 重量愈轻, 制造运输安装等的费用会更经济. 13.2.4 无力矩理论在容器应力分析中的应用 对于均布内压（气压）的情况，可得到经向应力的通用计算公式： 一般来说，可首先求出经向应力。 受气压的球形壳体 特点：第一和第二曲率半径相等，两向薄膜应力相 等。 例球形储罐。半球形壳也用作容器的封头。 受气压的筒体 特点：第二曲率半径为无穷大，环向应力为经向应力的二倍；沿经线各点薄膜应力都相同。 筒体是一般压力容器外壳的主体。 受气压的锥形壳体 特点：第二曲率半径为无穷大，环向应力为经向应力的二倍，但沿经线从顶点到大端薄膜应力线性增加（与平行圆半径成正比）。 锥壳可用作容器封头或两不等径筒体的过渡段。 球形容器一般只作储存容器，被广泛应用于城市燃气、化工、石油、治金等工业部门。如用于城市燃气中的大型天然气球罐；石油化学工业中及城市燃气中的各种液化气球罐；治金工业中用作压缩氧气和氮气的储罐。球壳受力状况最佳，强度最高，但制造相当困难。 受气压的椭球形壳体 椭圆方程： 分析以上各式，可得到下述结论： 经向应力恒大于零，从顶点到赤道逐渐减小。 顶点处两向薄膜应力相等，都达到了最大值。 赤道处，环向应力的性质会随着椭球长短轴比例的变化而变化： 当a/b20.5 时，环向应力小于零，即在赤道附近的一段范围内壳体环向受压，半径减小,说明椭球壳在由扁向圆的方向发展 环向应力为零的具体位置可由R2=20.5R1求出. 椭球壳在化工设备上常用来作封头，a/b=2时称为标准椭圆形封头,其应力特点为：顶点处的经向应力是赤道处的2倍，顶点处的环向应力与赤道处的数值相等，符号相反(自证)。 13.3 容器边缘应力及其处理 薄膜应力是不是实际受压壳体的真实解? 薄膜应力只满足了与压力载荷的平衡条件，并没有考虑变形连续性的要求。 只有当壳体各部分的薄膜变形是连续的，才能说薄膜应力是真实的解。 薄膜变形属于在连续内压作用下的无约束自由变形 薄壳理论通常将应力的求解分成两步： 1)平衡条件，求薄膜应力； 2)变形连续条件，求边缘力、边缘力矩→边缘应力。 边缘应力是为了满足变形连续的要求而产生的 实际壳体中的应力可看作是这两种应力的叠加。 边缘应力的性质： 1)局部性：边缘应力集中分布于连接边缘附近。 2)自限性：边缘应力不会随着外载荷的增加而无限制的增加（对塑性良好的材料）。 薄膜应力具有分布的整体性，也不具有自限性： 只要有压力作用处就有薄膜应力，且随压力的升高而增加。 边缘应力的危险性较薄膜应力小 13.4 内压薄壁容器的设计 常规设计中以两向薄膜应力中的较大者来建立强度条件。 1）强度校核：对于已有的内压壳体，能否承受给定的压力； 2）截面设计：壳体形状等一般取决于工艺要求，故实质上就是厚度设计； 3）确定许用载荷：对于已有壳体决定其能够承受的最大压力值。 13.4.1内压筒体设计 内压筒体的厚度计算 强度条件式： D--中径； Pc－－计算压力，即危险点处的压力值，应为气体压力与液柱静压力之和； [s]tf意为焊缝金属的许用应力。 厚度设计的中径公式: d--计算厚度，为满足强度要求的最小厚度 圆筒： 球壳： 13.4.2 内压封头设计 封头结构特性 类型：半球形, 椭圆形, 碟形, 球冠形等凸形封头, 以及圆锥形和平板形封头. 半球形封头从受力来看, 是最理想的结构形式,但缺点是深度大, 直径小时, 整体冲压困难, 大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量亦较大。 椭圆形封头是由半个椭球面和一圆柱直边段组成。由于椭圆部分经线曲率平滑连续，故封头中的应力分布比较均匀。 碟形封头由球面、过渡段以及圆柱直边段三个不同曲面组成。虽然由于过渡段的存在降低了封头的深度，方便了