《容器设计基础》PPT课件.ppt

第第1010章章 容器设计基础容器设计基础概述概述10.2内压薄壁容器设计内压薄壁容器设计10.3外压圆筒设计外压圆筒设计10.4封头的设计封头的设计1、容器的概念、容器的概念10.1 10.1 概概 述述一、容器的结构一、容器的结构容器的概论有狭义、广义之分，狭义的容器是指容器的概论有狭义、广义之分，狭义的容器是指储存原料、中间产品或成品的储存设备，如大型储存原料、中间产品或成品的储存设备，如大型炼油厂的原油储罐、油制气厂的球形储气罐、液炼油厂的原油储罐、油制气厂的球形储气罐、液化石油气瓶等化石油气瓶等设备=外壳+功能内件l锅炉、换热器、加热炉锅炉、换热器、加热炉 = = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 传热管束传热管束l核反应堆核反应堆 = = 圆筒安全壳圆筒安全壳 + + 核反应零部件核反应零部件l塔器塔器 = = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 传质元件（浮阀、填料等）传质元件（浮阀、填料等）l反应釜反应釜 = = 圆筒夹套圆筒夹套 + + 搅拌器搅拌器l压缩机、真空泵压缩机、真空泵 = = 圆筒气缸圆筒气缸 + + 活塞活塞l泵泵 = = 蜗壳蜗壳 + + 叶轮叶轮广义的容器广义的容器在石油化工领域，容器是指储存设备和其它设备在石油化工领域，容器是指储存设备和其它设备的外壳。

的外壳容器主要是由容器主要是由壳体壳体（筒体）、（筒体）、封头封头（端盖）、法兰、（端盖）、法兰、支座、接口管、人孔等组成中低压容器的通用零部支座、接口管、人孔等组成中低压容器的通用零部件（如法兰、人孔）已经件（如法兰、人孔）已经标准标准化，设计时可直接化，设计时可直接选用选用2、容器的结构容器的结构二、容器的分类二、容器的分类1 1、按容器形状分类、按容器形状分类方（矩）形容器：制造方便、承压能力差方（矩）形容器：制造方便、承压能力差, ,小型常小型常压压球形容器：制造稍难、承压能力好球形容器：制造稍难、承压能力好, ,高压储罐高压储罐圆筒形容器：制造容易、承压能力好、应用广泛圆筒形容器：制造容易、承压能力好、应用广泛2、按承压性质分类、按承压性质分类（1）压力方向）压力方向内压容器内压容器外压容器（真空容器外压容器（真空容器:外外=0.1Mpa,内内P）（2 2）压力大小（设计压力大小）压力大小（设计压力大小）内压容器内压容器低压容器：低压容器：0.1P中压容器：中压容器：1.6P10MPa高压容器：高压容器：10P100MPa超高压容器：超高压容器：P100MPa真空容器与外压容器的区别真空容器与外压容器的区别真空容器与外压容器的区别真空容器与外压容器的区别真空容器指外部压力来源于大气的压真空容器指外部压力来源于大气的压力（外压为力（外压为1个大气压，即），即将设备个大气压，即），即将设备内空气抽掉，内部压力小于大气压力。

内空气抽掉，内部压力小于大气压力外压容器指外部压力来源于介质压力，外压容器指外部压力来源于介质压力，压力不限大小压力不限大小3、按管理分类、按管理分类国家劳动部门，根据容器压力与容积乘积国家劳动部门，根据容器压力与容积乘积（PV）大小、介质的危害程度以及容器的作用，将压力容大小、介质的危害程度以及容器的作用，将压力容器分为三类：器分为三类：对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈高对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈高高压容器；高压容器；中压容器（毒性程度为极度和高度危害介质）；中压容器（毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（易燃或毒性程度为中度危害介质，中压储存容器（易燃或毒性程度为中度危害介质，且且PV10MPam3）；中压反应容器（易燃或毒性程度为中度危害介质，中压反应容器（易燃或毒性程度为中度危害介质，且且PV0.5MPam3）；）；低压容器（毒性程度为极度和高度危害介质，且低压容器（毒性程度为极度和高度危害介质，且PV0.2MPam3）；）；高、中压管壳式余热锅炉；高、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；中压搪玻璃压力容器；（1 1）第三类压力容器）第三类压力容器毒性分级见毒性分级见GB5044职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级使用使用强度级别较高强度级别较高的材料制造的压力容器；的材料制造的压力容器；移动式压力容器；移动式压力容器；铁路罐车铁路罐车罐式汽车罐式汽车罐式集装箱等；罐式集装箱等；容积容积50m3的球形储罐；的球形储罐；容积容积5m3的低温液体储存容器。

的低温液体储存容器包括包括指相应标准中抗拉强度规定值下限指相应标准中抗拉强度规定值下限540MPa中压容器（不在第三类的中压容器）；中压容器（不在第三类的中压容器）；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；应容器和低压储存容器；低压管壳式余热锅炉，或低压搪瓷玻璃压力容低压管壳式余热锅炉，或低压搪瓷玻璃压力容器3）第一类压力容器）第一类压力容器（2）第二类压力容器）第二类压力容器不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器碳素钢或低合金钢碳素钢或低合金钢420合金钢合金钢450奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢5504 4、按容器壁温或材料分类、按容器壁温或材料分类低温容器：低温容器：-20-20常温容器：常温容器：-20-20200200中温容器：中温容器：200200420 420 高温容器：达到材料高温容器：达到材料蠕变蠕变温度温度蠕变蠕变：在应力不变的条件下，应变随时间延长：在应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

它与而增加的现象它与屈服现象屈服现象不同，不同，屈服现象屈服现象通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现性极限时也能出现三、容器零部件标准化三、容器零部件标准化公称直径公称直径DN公称压力公称压力PN基本参数基本参数钢板卷焊：内径钢板卷焊：内径无缝钢管：外径无缝钢管：外径1、公称直径、公称直径（1 1）压力容器的公称直径）压力容器的公称直径 筒体筒体封头：公称直径与筒体一致封头：公称直径与筒体一致指标准化后的标准直径，指标准化后的标准直径，DN表示，单位表示，单位mm300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000以内径为基准的压力容器的公称直径以内径为基准的压力容器的公称直径（GB90192001）159219273325377426以外径为基准的压力容器的公称直径以外径为基准的压力容器的公称直径（GB90192001）（2 2）管子的公称直径（）管子的公称直径（口径口径口径口径、通径通径通径通径）有缝管有缝管（焊接管焊接管焊接管焊接管）：由钢板卷曲焊接而成，由钢板卷曲焊接而成，化工化工厂用来输送水、煤气、空气、油以及取暖用蒸厂用来输送水、煤气、空气、油以及取暖用蒸汽等流体管道。

汽等流体管道无缝管无缝管：直接生产出，分热轧管和冷拔管两种前：直接生产出，分热轧管和冷拔管两种前者最大直径为者最大直径为630mm，后者最大直径为，后者最大直径为200mm无缝钢管一般只适用无缝钢管一般只适用DN600以下的，直径再大的管线以下的，直径再大的管线就要选有缝管总体来说，无缝管质量低于有缝管就要选有缝管总体来说，无缝管质量低于有缝管热扎无缝钢管的生产过程热扎无缝钢管的生产过程粗扎粗扎精扎精扎有缝管有缝管有缝管有缝管的标记用公称直径表示：的标记用公称直径表示：DN50公称直径公称直径公称直径是近似内径的一个代号，可用公称直径是近似内径的一个代号，可用mm或或in表表示，每个公称直径对应一个外径示，每个公称直径对应一个外径D0，但厚度不同，但厚度不同（普通、加厚）（普通、加厚）内径内径Di不同公称直径公称直径外径外径壁厚壁厚mminmm普通普通钢钢管管/mm加厚加厚钢钢管管/mm61/81022.581/413.52.252.75有缝管的标记有缝管的标记有缝管的标记有缝管的标记无缝管无缝管无缝管无缝管的标记不用公称直径，用外径的标记不用公称直径，用外径厚度表示：厚度表示：893公称厚度公称厚度公称外径公称外径无缝管的标记无缝管的标记无缝管的标记无缝管的标记（3）容器零部件的公称直径）容器零部件的公称直径容器法兰、支座：筒体、封头的公称直径容器法兰、支座：筒体、封头的公称直径管子法兰管子法兰：管子的公称直径：管子的公称直径视镜视孔视镜视孔：结构中的某一重要尺寸：结构中的某一重要尺寸DN2000法兰法兰与与DN2000筒体或封头相配的法兰筒体或封头相配的法兰例例:DN200管法兰管法兰联接联接DN200管子的管法兰管子的管法兰DN80视镜视镜窥视孔窥视孔的直径为的直径为80mm容器及管道的工作压力经标准化以后的标准压力，以容器及管道的工作压力经标准化以后的标准压力，以PN表示，单位表示，单位MPa压力容器法兰，压力容器法兰，压力容器法兰，压力容器法兰，MPaMPaMPaMPa0.25 0.25 0.25 0.25 0.60 0.60 0.60 0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.60 1.60 1.60 1.60 2.50 2.50 2.50 2.50 4.00 4.00 4.00 4.00 6.40 6.40 6.40 6.40 管法兰，管法兰，管法兰，管法兰，MPaMPaMPaMPa0.25 0.25 0.25 0.25 0.60 0.60 0.60 0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.60 1.60 1.60 1.60 2.50 2.50 2.50 2.50 4.00 4.00 4.00 4.00 5.00 5.00 5.00 5.00 10.00 10.00 10.00 10.00 15.00 15.00 15.00 15.00 25.00 25.00 25.00 25.00 2、公称压力、公称压力中低压容器的通用零部件（如法兰、人孔）已经中低压容器的通用零部件（如法兰、人孔）已经标标准准化，设计时可直接化，设计时可直接选用选用。

但选用时，只有公称直但选用时，只有公称直径一个参数是不够的，因为径一个参数是不够的，因为DN相同的零部件，工作相同的零部件，工作压力不同，其尺寸（厚度等）亦不同因此，选用压力不同，其尺寸（厚度等）亦不同因此，选用容器标准零部件时，需要根据容器标准零部件时，需要根据直径直径和和工作压力工作压力来确来确定该零部件尺寸为标准化，将容器零部件的压力定该零部件尺寸为标准化，将容器零部件的压力规定为若干个标准的压力等级便于选用规定为若干个标准的压力等级便于选用四、压力容器的标准简介四、压力容器的标准简介1、国内标准、国内标准:GB150-89钢制压力容器钢制压力容器GB150-19982、国外主要规范、国外主要规范:ASME(美国机械工程师协会美国机械工程师协会锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范)、BS(英国压力容器规英国压力容器规范范)、JIS(日本压力容器国家标准日本压力容器国家标准)、AD(德国压德国压力容器规范力容器规范)等全国压力容器标准化委员会全国压力容器标准化委员会1984年年7月成立月成立10.2 10.2 内压薄壁容器设计内压薄壁容器设计一、薄壁容器设计的理论基础一、薄壁容器设计的理论基础1、薄壁容器、薄壁容器厚壁容器厚壁容器K薄壁容器薄壁容器K容器容器石油、化工中使用的压力容器大多为薄。