1、第四章外壓容器第一節第一節 外壓容器的穩定性外壓容器的穩定性 一、外壓容器的失效 二、外壓容器的臨界壓力 三、影響臨界壓力的主要因素*第二節第二節 外壓容器的穩定性校核外壓容器的穩定性校核 一、公式法 二、圖解法第三節第三節 加強圈的結構與設置加強圈的結構與設置 一、加強圈的作用和結構 二、加強圈焊接的布置形式和要求 三、加強圈的間距*第四節第四節 外壓容器的封頭外壓容器的封頭 一、凸形封頭 二、外壓錐形封頭與外壓錐形殼體 三、壓力試驗n一、外壓容器的失效n二、外壓容器的臨界壓力n三、影響臨界壓力的主要因素容器變形使器壁內由壓應力轉變為以彎曲應力為主的附加應力。一、外壓容器的失效一、外壓容器的

2、失效是指容器外部壓力大于容器內部壓力的設備。可能是因強度不足而導致破 壞,更可能是發生類似壓桿失穩的現象,因為容 器的穩定性不足而失效。 導致外壓容器發生失穩的最低外壓力稱之為臨界壓力，用pCr表示。所以外壓容器操作時允許的工作壓力一定要低于臨界壓力，否則容器就會失穩。即pwpCr 二、外壓容器的臨界壓力二、外壓容器的臨界壓力 容器的實際臨界壓力低于理論計算值。因此，用穩定系數m，考慮外壓容器的安全裕度，故外壓薄壁圓筒的穩定條件即為 1 2 3臨界壓力與外壓圓筒的尺寸、結構有關 臨界壓力與圓筒材料的性能有關 臨界壓力與圓筒殼體的圓度有關 三、影響臨界壓力的主要因素三、影響臨界壓力的主要因素n一

3、、公式法n二、圖解法（1）長圓筒 長圓筒的臨界壓力為（2）短圓筒 短圓筒的臨界壓力為（3）剛性圓筒 剛性圓筒強度校核公式與內壓圓筒相同，剛性圓筒所能承受的最大外壓為（1）臨界長度 臨界壓力與相同條件的短圓筒相等，這一長度被稱之為長圓筒與短圓筒的臨界長度，可得如下區別長、短圓筒的臨界長度為 外壓容器的計算長度L是指圓筒上兩相鄰剛性構件支撐線間的最大距離。（2）計算長度（3）公式法進行外壓薄壁圓筒穩定性校核步驟 選定材料，確定pc、t、c、E、ts、L； 假定圓筒的名義厚度n（一般按內壓薄壁圓筒強度計算結果n進行估算），得e=n-c； 計算臨界長度LCr、L Cr并與計算長度L比較，確定圓筒類型；

4、 計算許用外壓力p及臨界應力Cr； 比較。若ppc且Crts,則以上假定的名義厚度滿足要求；若pts則改用圖解法。二、二、 圖解法圖解法（一）算圖中的符號A系數，見圖4-5；B系數，見圖4-6圖4-9，MPa；Di圓筒內直徑，mm；Do圓筒外直徑Do=Di+2n，mm；L圓筒計算長度，mm；E設計溫度下材料的彈性模量，Mpa ;e圓筒有效厚度e=n-C，mm；n圓筒名義厚度，mm。n一、加強圈的作用和結構n二、加強圈焊接的布置形式和要求n三、加強圈的間距加強圈：為增強容器的剛性和穩定性而固定于容器的內側或外側的環狀構件稱為加強圈。一、加強圈的作用和結構一、加強圈的作用和結構1.加強加強圈圈的結

5、構：的結構：可以設置在圓筒內側或外側，是具有足夠剛性圍繞在筒體周圍的環狀構件。目前，加強圈通常采用型鋼，如扁鋼、角鋼、槽鋼或工字鋼制成，其常用結構如圖所示。一、加強圈的作用和結構一、加強圈的作用和結構 加強圈與筒體采用焊接連接，在焊接時可采用連續焊或間斷焊。加強圈焊接的布置形式如圖所示。二、加強圈焊接的布置形式和要求二、加強圈焊接的布置形式和要求注意點：設置在筒體內壁的加強圈有時為了防止介質在容器底部結垢，引起設備腐蝕，需留出一定的排液間隙，如圖4-12所示。 雖然加強圈可提高外壓圓筒的承載能力，減少筒體鋼板用量。但在相同條件下，過多的加強圈會造成材料浪費及制造成本增加。因為加強圈本身也用鋼材

6、制成，如果加強圈個數過多，加強圈用的材料也多，制造費用也大，有時會造成制造上的困難，甚至得不償失。 計算公式如下三、加強圈的間距三、加強圈的間距n一、凸形封頭n二、外壓錐形封頭與外壓錐形殼體n三、壓力試驗 如果外壓球形封頭或外壓球殼的內半徑為Ri，計算外壓力為pc，壁厚附加量為C，用以下步驟確定其壁厚。（1）外壓球形封頭與外壓球殼用下式計算許用外壓力 一、凸形封頭一、凸形封頭 外壓橢圓形封頭和蝶形封頭的穩定性計算與外壓球形封頭類似，只是Ro的含義不同。對于蝶形封頭，Ro取球面部分外半徑；對于橢圓形封頭，由于其曲率半徑是變化的，所以Ro取當量球殼外半徑，即（2）外壓橢圓形封頭和蝶形封頭 受外壓作用的錐形封頭和錐殼，其穩定性校核是一個在數學和力學上都較為復雜的問題。二、外壓錐形封頭與外壓錐形殼體