1、課程名稱：過程設備設計基礎專 業：過程裝備與控制工程任課教師：教案4壓力容器設計第 4 章 壓力容器設計本章主要介紹壓力容器設計準則、常規設計方法和分析設計方法，重點是常規設計的基本原理和設計方法。4-1 概述主要教學內容授課方式授課時數1 、壓力容器設計的基本內容 2、壓力容器設計的基本要求 3、壓力容器設計條件 4、壓力容器設計文件講授 自學2教學目的和要求1、了解壓力容器設計的基本內容、基本要求2、了解壓力容器設計條件、設計方法和設計文件的內容教學重點和難點壓力容器設計的基本內容和基本要求課外作業思考題4.1 概述教學重點:壓力容器設計的基本概念、設計要求教學難點 ：無壓力容器發展趨勢越

2、來越大型化、高參數、 選用高強度材料，本章著重介紹壓力容器設計思想、常規設計方法和分析設計方法。什么是壓力容器的設計？壓力容器設計是指根據給定的工藝設計條件，遵循現行規范標準的規定，在確保安全的前提下，經濟正確地選取材料，并進行結構、強 （剛） 度和密封設計。結構設計 確定合理、經濟的結構形式，滿足制造、檢驗、裝配和維修等要求。強（剛）度設計 確定結構尺寸，滿足強度、剛度和穩定性要求，以確保容器安全、可靠地運行。密封設計 選擇合適的密封結構和材料保證密封性能良好。4.1.1 設計要求設計的基本要求是安全性和經濟性的統一，安全是前提，經濟是目標，在充分保證安全的前提下盡可能做到經濟，經濟性包括材

3、料的節約、經濟的制造過程和經濟的安裝維修。4.1.2 設計文件壓力容器的設計文件包括：設計圖樣技術條件設計計算書必要時包括設計或安裝使用說明書.分析設計還應提供應力分析報告強度計算書包括： 設計條件、所用的規范和標準、材料、腐蝕裕量、計算厚度、名義厚度、計算應力等。 裝設安全泄放裝置的壓力容器，還應計算壓力容器安全泄放量安全閥排量和爆破片泄放面積。 當采用計算機軟件進行計算時，軟件必須經 “壓力容器標準化技術委員會” 評審鑒定，并在國家質量技術監督局認證備案，打印結果中應有軟件程序編號、輸入數據和計算結果等內容。設計圖樣包括：總圖和零部件圖總圖 包括壓力容器名稱、類別、設計條件；主要受壓元件設

4、計材料牌號及材料要求；主要受壓元件材料牌號及材料要求；主要特性參數（如容積、換熱器換熱面積和程數）制造要求；熱處理要求；防腐蝕要求；無損檢測要求；耐壓試驗和氣密性試驗要求；安全附件的規格；壓力容器銘牌位置；包裝、運輸、現場組焊和安裝要求；以及其他特殊要求。4.1.3 設計條件設計條件可用設計條件圖表示（設計任務所提供的原始數據和工藝要求）設計條件圖包含設計要求、簡圖、接管表等簡圖 示意性的畫出容器本體、主要內件部分結構尺寸、接管位置、支座形式及其他需要表達的內容。設計要求 工作介質、壓力和溫度、操作方式與要求和其他。為便于填寫，設計條件圖又分為一般設計條件圖換熱器條件圖：應注明換熱管規格、管長

5、及根數、排列形式、換熱面積與程數等塔器條件圖：應注明塔型、塔板數量及間距、基本風壓和地震設計烈度和場地土類別攪拌容器條件圖：應注明攪拌器形式及轉向、軸功率等。結構設計 滿足工藝、制造、使用、檢驗等方面的要求，設計簡單、合理、經濟的結構形式。1、基本設計內容強度和剛度設計 通過強度和剛度計算，確定零部件結構尺寸，選擇合適的材料。密封設計 選擇或設計合理的密封結構，選擇合適的密封材料。2、壓力容器設計的基本步驟：用戶提出技術要求分析容器的工作條件，確定設計參數結構分析、初步選材選擇合適的規范和標準 應力分析和強度計算 確定構件尺寸和材料 繪制圖紙，提供設計計算書和其它技術文件二、壓力容器設計的基本

6、要求設計基本要求安全性 經濟性基本原則：安全是前提和核心，經濟是設計的目標，在充分保證壓力容器安全的前提下應盡可能做到經 濟。1、設計條件圖容器條件圖換熱器條件圖 設計條件圖塔器條件圖攪拌容器條件圖2、基本設計要求工作介質壓力和溫度 設計要求操作方式和要求其它（容積、材料、設計壽命、腐蝕速率、保溫條件等）常規設計方法分析設計方法 疲勞分析設計方法 斷裂力學分析設計方法設計圖樣五、壓力容器設計文件設計計算書安裝、使用說明書及其它文件4-2 設計準則主要教學內容授課方式授課時數1 、壓力容器的失效2、壓力容器失效設計準則講授 自學2教學目的和要求1、了解壓力容器失效的基本形式 2、了解壓力容器的強

7、度失效設計準則、剛度失效設計準則、穩 定失效設計準則和泄漏失效設計準則教學重點和難點壓力容器失效設計準則課外作業思考題強度失效剛度失效式 失穩失效泄漏失效1 、強度失效由于材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效。韌性斷裂 脆型斷裂強度失效形式疲勞斷裂蠕變斷裂 腐蝕斷裂（ 1 ）韌性斷裂壓力容器在載荷作用下，應力達到或接近材料的強度極限而發生的斷裂。特點：材料斷裂前發生較大的塑性變形，容器發生鼓脹。容器斷口處厚度減薄。斷裂時幾乎沒有碎片。失效原因：容器厚度不夠。壓力過大（大于最大工作壓力）。（ 2）脆性斷裂（低應力脆斷）容器中的應力遠低于材料的強度極限而發生的斷裂。特點：斷口平齊，且與最大應力方向垂直

8、。斷裂時可能碎裂成碎片飛出。斷裂時應里很低，安全附件不起作用，具有突發性。失效原因：容器材料的脆性。材料中存在缺陷。（ 3）疲勞斷裂在交變載荷作用下，材料原有的或萌生的裂紋擴展導致容器發生的斷裂。特點：斷口有貝殼狀的疲勞條紋。斷裂時容器無明顯的塑性變形，容器整體應力較低。斷裂具有突發性，危害性較大。失效原因：交變載荷。高應力區形成疲勞裂紋。（ 4）蠕變斷裂壓力容器長時間在高溫下受載， 材料的蠕變變形會隨著時間不斷增大，使容器厚度明顯減薄，發生鼓脹變形，最終導致容器發生斷裂。特征：在恒定載荷和低應力條件下也會發生蠕變斷裂。斷裂前材料會產生蠕變脆化。斷裂前材料具有韌性斷裂的特征，斷裂時材料具有脆性

9、斷裂的特征。（ 5）腐蝕斷裂由于材料受到介質腐蝕，造成容器整體厚度減薄，或局部凹坑、裂紋等， 由此引起的斷裂稱為腐蝕斷裂。全面腐蝕點腐蝕晶間腐蝕應力腐蝕2、剛度失效構件發生過度彈性變形引起的失效3、失穩失效彈性失穩非彈性失穩4、泄漏失效5、交互失效腐蝕疲勞蠕變疲勞二、壓力容器的失效判據和設計準則1、失效判據兩個必需的條件：力學分析結果失效數值2、壓力容器設計準則彈性失效設計準則 塑性失效設計準則 爆破失效設計準則1）強度失效設計準則彈塑性失效設計準則疲勞失效設計準則 蠕變失效設計準則 脆性斷裂失效設計準則（ 2）剛度失效設計準則（ 3）穩定失效設計準則（ 4）泄漏失效設計準則4-3 常規設計主

10、要教學內容授課方式授課時數1 、壓力容器設計概述 2、圓筒設計3、封頭設計4、密封裝置設計5、開孔和開孔補強設計6、支座和檢查孔7、安全泄放裝置8、焊接結構設計9、壓力試驗講授 自學18教學目的和要求1、了解壓力容器設計的基本內容2、掌握壓力容器筒體和封頭設計方法3、掌握螺栓法蘭連接的設計方法4、掌握開孔和開孔補強設計方法5、了解支座、檢查孔、安全泄放裝置的作用、結構和選用6、掌握焊接結構設計方法7、掌握壓力試驗的方法和計算教學重點和難點1、壓力容器筒體和封頭設計計算2、螺栓法蘭連接的設計計算3、開孔和開孔補強設計計算4、焊接結構設計課外作業思考題；習題T1、 T2、 T 3、 T 5、 T

11、71 ）壓力容器常規設計方法2）壓力容器分析設計方法；3）彈性失效設計準則單層式單層卷焊式 整體鍛造式 單層瓦片式 無縫鋼管式圓筒結構形式1、單層式圓筒組合式多層包扎式熱套式繞板式整體多層包扎式槽形繞帶繞帶式扁平鋼帶傾角錯繞式1 ）對制造設備的要求高。2）材料的浪費大。3）存在較深的縱、環焊縫，不便于焊接和檢驗。層板包扎式： 優點： （ 1 ）對加工設備的要求不高。（ 2）壓縮預應力可防止裂紋的擴展。（ 3）內筒可采用不銹鋼防腐。（ 4）層板厚度薄，韌性好，不易發生脆性斷裂。缺點： （ 1 ）包扎工序繁瑣，費工費時，效率低。（ 2）層板材料利用率低。（ 3）層間松動問題熱套式 優點： （ 1）

12、套合層數少，效率高，成本低。（ 2）縱焊縫質量容易保證。缺點： （ 1 ）只能套合短筒，筒節間深環焊縫多。（ 2）要求準確的過盈量，對筒節的制造要求高。繞板式 優點： （ 1）機械化程度高，操作簡便，材料利用率高。（ 2）縱焊縫少。缺點： （ 1 ）繞板薄，不宜制造壁厚很大的容器。（ 2）層間松動問題。槽形繞帶式優點： （ 1 ）筒壁應力分布均勻且能承受一部分由內壓產生的軸向力。（ 2）機械化程度高，材料利用率高。缺點： （ 1 ）鋼帶成本高，公差要求嚴格。（ 2）繞帶時鋼帶要求嚴格嚙合，否則無法貼緊。扁平鋼帶傾角錯繞式特點： （ 1）機械化程度高，材料利用率高。（ 2）整體繞制，無環焊縫。（

13、 3）帶層呈網狀，不會整體裂開。（ 4）扁平鋼帶成本低，繞制方便。（二）強度計算1 、單層圓筒（ 1 ） 壁厚計算1Pc D t4D D i ，引入焊縫系數Pc （Di） t4得：pcDi2 t pc設計厚度： d= +C2pc計算壓力焊接接頭系數適用范圍：pc 0.4 t n= d + C1 + = + C1 +C2+ e= + = n- C1 -C2dC2nC1+C2C1+2）強度校核工作應力：tpc(Die)2e t最大允許工作壓力：pw2 e tDie容器的最小厚度：碳素鋼、低合金鋼制容器：min 3mm高合金鋼制容器： min 2mm 規定容器的最小壁厚，在經濟上是合理的，因為對于壁

14、后很薄的容器，在制造過程(例如兩個筒節的對接)和運輸過程中，為了維持必要的圓度和剛度，要是用大量的輔助鋼材把筒節撐圓，這些鋼材所需費用要計入容器的制造成本中去。3)壓力試驗壓力試驗液壓試驗耐壓試驗氣密性試驗液壓試驗氣壓試驗試驗壓力：內外壓容器和壓容器：pT1.25 p t 真空容器：pT1.25 p注意：* 夾套容器：視內筒為內壓或外壓容器，分別按內壓或外壓容器的試驗壓力公式確定試驗壓力；夾套按內壓容器確定試驗壓力。* 需校核內筒在夾套液壓試驗壓力下的穩定性，如不滿足穩定性要求，則需在夾套液壓試驗時，內筒內保持一定的壓力。TpT (Die) 0.9 S ( 0.2)2e如果直立容器臥置進行液壓

15、試驗，則在應力校核時，PT 應加上容器立置充滿水時的最大液 pT 1.15p t 柱壓力。TpT (Di e)0.8 S ( 0.2)e氣壓試驗內壓容器：外壓容器和真空容器：強度校核：氣密性試驗容器上沒有安全泄放裝置， 氣密性試驗壓力PT=1.0P 容器上設置了安全泄放裝置，氣密性試驗壓力應低于安全閥的開啟壓力或爆破片的設計爆破壓力。通常取PT=1.0PW。（三）設計參數的確定1 、設計壓力P（ 1 ）設計壓力工作壓力工作壓力由工藝過程決定，其大小在工作過程中可能有變化，在容器頂部和底部工作壓力也可能不同。設計由具體工作條件規定，通常為定值。（ 2）最大工作壓力PW指容器在正常工作情況下其頂部

16、可能出現的最高表壓力。要求：PPW（ 3）裝有安全閥的容器，P（ 1.051.1 ） PW裝有爆破膜的容器，P=（ 1.151.75） PW裝有液化氣的容器，按可能達到最高溫度下介質的飽和蒸汽壓確定P裝有液體的容器，當受壓元件所在截面處的液柱靜壓力達到或超過設計壓力的5%時，液柱靜壓力應計入設計壓力。即： P = P + PL2、設計溫度t正常工作情況下及相應設計壓力下設定的受壓元件的溫度。容器的設計溫度一般由工藝條件給出。3、焊縫系數反映由于焊縫存在，容器材料受到削弱的程度，其值主要考慮焊縫形式和對焊縫進行無損檢驗的要求。見表43。4、壁厚負偏差見表 4-25、許用應力 極限強度 安全系數表

17、示材料抵抗斷裂能力的強度指標是強度極限(1)當材料溫度低于蠕變溫度時，表示材料抵抗塑性變形能力的強度指標是屈服極限b。表示材料高溫下抵抗塑性變形能力的強度指標是蠕變極限n，表示材料高溫下抵抗斷裂能力的強度指標是持久極限D。(2)安全系數的規定碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼：nb 3.0 ns 1.6 nD 1.5 nn 1.0奧氏體高合金鋼：nb 3.0 ns 1.5 nD 1.5 nn 1.0見表 4-4bnb mints或 snsnsttnDnn(3)許用壓力(4)對于不銹鋼復合板或多層板 i (tniC2i )(tniC2i)壓力試驗耐壓試驗液壓試驗氣壓試驗氣密性試驗1、強度試驗試驗壓

18、力液壓：PT 1.25P t且不小于(P 0.1)MPa為了確保耐壓實驗時容器材料處于彈性狀態，應校核容器中的薄膜應力：PT還應加上立置時的液柱壓力，再進行校核。氣壓： TPTPTDi 1.1(5Pn Ct)且不小于(0.9 YMPPa(液壓)0.1)MPa2( n C) 0.8 Y MPa(氣壓)試驗溫度耐壓試驗時，為避免材料的低溫脆性破裂，試驗環境和水溫必須高于材料的無塑性轉變溫度（ NDT），根據目前我國壓力容器用材情況，對于碳素鋼、16M n R、正火15 M nVR，試驗溫度不得低于5；對于其它低合金鋼容器，試驗溫度不得低于15。2、致密性試驗氣密性試驗：容器上無安全泄防裝置PT=1

19、.0P容器上有安全泄防裝置PT=1.0Pw（氣壓試驗合格的容器可不做致密性試驗）（五）外壓圓筒設計1 、解析法解析法的缺點：要經過多次試算，計算過程繁瑣；彈性范圍的判斷；2、圖算法（ 1 ）幾何參數計算圖長圓筒：Pcr短圓筒：Pcr2.2E( e )3 D0(De)2.52.59E D0L(L)D0長圓筒：cr短圓筒：cre21.1 E( e)2D0( e)1.51.3E D0(L)D0長圓筒：cr短圓筒：cr1.1( e)2D0e 1.51.3(D0)(L)D0幾何參數計算圖： 平行于縱軸的直線代表長圓筒，斜線代表短圓筒。 A 僅與圓筒的幾何參數有關，與材料無關。 幾何參數圖對長圓筒和短圓筒

20、都適用。 2）壁厚計算圖 不同材料有不同的 - 曲線，故有不同的B-A曲線。 同一材料在不同溫度下的 - 曲線不同，所以每張圖中都有一組與不同溫度對應的曲線。 每條曲線均有兩部分組成，直線部分代表彈性變形階段，可直接計算得B（比查圖準確）曲線部分代表非彈性變形階段，需由A查圖得B。（ 3）圖算法的設計計算步驟 假設 n ， e= n-C 計算（D0/ e） 、 （ L/ D 0） , 由幾何參數計算圖查A 由壁厚計算圖A-B（彈性變形階段和非彈性變形階段） P=B（ e/D0），比較PC和 P ，若PC小于P 且較接近，則假設 n合適，否則重新假設 n，重復以上步驟，直到滿足要求。3、設計參數

21、的確定（ 1 ）設計壓力真空容器有安全裝置時：1.25（ p0 pi） maxp min0.1MPa無安全裝置時：p=0.1Mpa 帶夾套的真空容器p 取真空容器的設計壓力加上夾套壓力3、其它外壓容器（包括帶夾套的外壓容器）p 應不小于容器正常工作過程中可能出現的最大內外壓力差即：p （p 0-p i ）max注意：最大內外壓差的取值（ 2）穩定性安全系數根據 GB150 的規定對于圓筒：m=3.0（周向外壓）m=4.0（軸向外壓）對于球殼：m=14.52（ 3）計算長度圖（4-11）4、加強圈的設計計算1 ）加強圈設計步驟：1、初步取加強圈的數目和間距n LL 1 Ls nL1 max2、計

22、算加強圈和圓筒組合而成的當量圓筒所需的組合慣性矩3、選擇加強圈材料，按型鋼規格初定加強圈的截面形狀和尺寸，計算實際組合截面慣性矩I S。4、比較I S和 I ，若 I SI 且比較接近，則加強圈的尺寸、數目和間距滿足要求，否則重新選擇加強圈，重復以上步驟，直到滿足要求為止。（ 2）加強圈結構設計：1、加強圈可采用扁鋼、角鋼、工字鋼或其它型鋼，這樣材料供應方便且型鋼具有較大的截面慣性矩。加強圈可設置在容器的內部或外部，并應環繞容器整個圓周。2、加強圈和殼體的連接必須足夠緊密，以保證加強圈和殼體一起承載，加強圈和殼體之間可采用連續焊或間斷焊。3、為保證筒體和加強圈的穩定性，加強圈不得被任意削弱或割

23、斷。封頭按形狀分類半球形封頭 半橢球（橢圓形）封頭帶折邊球形（碟形）封頭無折邊球形封頭錐形封頭無折邊錐形封頭 帶折邊錐形封頭平板形封頭1、凸形封頭1 ）半球形封頭計算厚度：PCDi4 t PC2）橢圓形封頭計算厚度：KPCDi2 t0.5PCK 應力增強系數a如果 a 1.0 2.6b則 K 12 （Di ）262hihi 封頭內表面高度（不含直邊）標準橢圓形封頭：K 1 PW 2 t eKDi 0.5 e最小厚度：標準橢圓形封頭： e 0.15%D i非標準橢圓形封頭： e 0.30%D i（ 3） 碟形封頭計算厚度：MPC Ri2 t0.5PCM 應力增強系數1 Ri34rr 過渡區半徑標

24、準橢圓形封頭：M 1.3254）錐形封頭計算厚度：CPCDC1t2 PCcos 無折邊錐形封頭Q 應力增強系數帶折邊錐形封頭若需加強，則：QPC Di2 tPC錐體計算厚度：fPC Di t0.5PCf 系數（）5）平板形封頭過渡段：t 2 Ktc PCD0.i5PCK應力增強系數（表4-6 ）周邊固支：max3PR2242D20.188P( )2(0.3)(3 3) PR2D 2周邊簡支：max20.31P( )2 (0.3)8tt則： max KP(D)2 tKPC t得： P DcK 結構特征系數(表4-8)Dc 封頭的有效直徑(表4-8 )* 在封頭直徑較大時，采用平板形封頭其壁厚將非

25、常大，不僅浪費材料，而且笨重，給運輸和安裝帶來不便。所以盡管平板形封頭結構簡單、制造容易，但承壓設備一般都不采用平板形封頭，只有壓力容器的人孔蓋、手孔蓋及接管所用盲板等處采用平板結構。外壓凸形封頭1、半球形封頭2、橢圓形封頭按半球形封頭計算壁厚R 0=K1D0 3 、碟形封頭彈性階段： P 0.0833E( e )2假設 n e A 0.125( e ) 壁厚計算圖D0D0非彈性階段：P B( e )D0P P? 調整n直到滿足要求按半球形封頭計算壁厚，R0 取球面部分外半徑。4 、無折邊球形封頭按半球形封頭計算壁厚四、密封裝置設計(一)密封機理及分類密機封理螺栓預緊力 壓緊墊片 墊圈變形 達

26、到初始密封條件介質壓力作用 法蘭向分離方向移動 依靠螺栓力使墊圈上保持一定比壓泄漏形式：界面泄漏 滲透泄漏影響密封的因素：螺栓預緊力、墊圈性能、壓緊面形式、法蘭剛度、操作條件等。（二）墊片特性與選擇（ 1 ）預緊密封比壓y （Mpa） 預緊工況下，形成初始密封條件時，墊圈單位面積上所需的最小壓緊力。（墊圈的壓緊力必須合適，壓緊力太小會導致泄漏，壓緊力太大會導致墊片變形破壞。）預緊密封比壓y由試驗確定，是計算螺栓預緊力的重要參數。（ 2）墊片系數m 操作時，為保證密封，墊圈上必須維持的比壓與介質壓力的比值。墊片參數m的物理意義表示在操作狀況下，實現密封的難易程度。預緊密封比壓y和墊片參數的值見表

27、2-9。保證密封的條件：預緊時，法蘭密封面上的比壓不低于預緊密封比壓y；工作時，法蘭密封面上的比壓不低于m倍的介質壓力。（ 3）墊片的類型墊片形狀：平面形、O形、波形、齒形、八角形、橢圓形等墊片類型 非金屬墊片常用材料：石棉橡膠板、橡膠板、聚四氟乙烯、合成纖維、石墨等。 金屬墊片常用材料：銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、合金等。 組合式墊片包括：金屬包墊片；纏繞式墊片；帶骨架的非金屬墊片；（三）螺栓法蘭連接設計1、壓緊面選擇（ 1 ）平面形壓緊面（ 2）凹凸形壓緊面（ 3）榫槽形壓緊面（ 4）梯形槽壓緊面2、螺栓設計（ 1 ）螺栓材料螺栓是法蘭密封連接中的重要元件，對其基本要求是強度要高、韌性要好。

28、螺母更換比螺栓容易，且螺母價廉，所以要求螺栓材料的強度比螺母高。 為避免螺栓和螺母咬死或膠合，要求螺栓材料的硬度比螺母高HB30以上。 對于 t -20 的螺栓，要求選用低合金鋼，并進行夏比V形缺口低溫沖擊試驗。螺栓常用材料和許用應力見附錄。（ 2）螺栓載荷預緊時F a= bDG× y b 0 6.4mm時，b= b 0， DG=墊片接觸面平均直徑 b06.4mm時，b6.4b02.53 b0DG=墊片接觸面外徑-2b操作時FPDGb（2m）p螺栓載荷:預緊時: Wa=Fa操作時:預緊時（按常溫計算）操作時（按設計溫度計算）3）螺栓直徑與個數WPF FP GpC 2 DGbmpAaW

29、a b螺栓材料常溫時的許用應力APWP tb bt 螺栓材料設計溫度下的許用應力螺栓所需總截面積：4）螺栓間距的限制dAm n4Amd4b2 maxAaSmin(3.5 4)dB6Smax 2dB(m 0.5) f 法蘭厚度（ 5）螺栓設計載荷操作：W=Wp預緊：W Am 2 Ab b3、法蘭結構類型及標準（ 1 ） 法蘭結構類型松式法蘭法蘭類型整體法蘭任意式法蘭（ 2）法蘭標準容器法蘭標準法蘭標準鋼制管法蘭標準 公稱壓力（PN）和公稱直徑（DN）法蘭的公稱壓力 與法蘭相配的筒體、封頭及管子的公稱直徑。對于鋼板卷焊制成的筒體和與其相配的封頭：DN=Di對于鋼管，DN通常介于外徑和內徑之間 壓力

30、容器法蘭最大允許工作壓力 表示一定材料和溫度的法蘭的最大操作壓力，其值可能與PN相同，也可能不同。 管法蘭標準和容器法蘭標準不同，既使PN和DN相同，其尺寸也不相同，所以一對相配的法蘭必須選用同一標準。（ 3）法蘭的強度設計計算方法Timoshenko法（了解）*Waters 法 載荷a、 螺栓載荷b、 墊片反力c、 內壓載荷 力學模型 基本假設a、 中面假設b、 線彈性假設c、 小變形假設 計算方法a、 法蘭力矩的計算軸向力 力臂 力矩b、 法蘭應力的計算c、 法蘭強度校核法蘭強度校核條件：t3.5 tfH min3.6 tnR tfT tfHR2 tf（四）高壓密封設計1、高壓密封的基本要

31、求：工作可靠，在正常壓力和溫度波動范圍內均能保證密封。結構簡單緊湊，裝拆、維修方便。密封元件能耐介質腐蝕且價格便宜。2、高壓密封的基本特點：金屬密封元件窄面或線接觸密封自緊或半自緊密封3、高壓密封的結構型式平墊密封特點： 強制式密封 采用窄面金屬墊片 主螺栓直徑大適用范圍：t 200oCDi 1000mm卡扎里密封優點： 預緊螺栓直徑小缺點： 螺紋套筒代替主螺栓，承載能力大，裝拆方便。螺紋套筒可能銹蝕 而拆卸困難。（螺紋套筒可用主螺栓代替）適用范圍：大直徑、高壓力雙錐密封g 的大小錐環剛度錐環尺寸預緊力的大小雙錐密封特點： 結構簡單，裝拆方便、密封可靠。 半自緊密封，主螺栓直徑較小。 壓力和溫

32、度波動時也能保證良好密封。適用范圍：P=6.435MPat =0400oCDi =4002000mm伍德密封優點： 全自緊式密封，壓力和溫度的波動不會影響密封可靠性。 取消了主螺栓，使筒體端部尺寸減小。缺點：零件多、結構復雜。 C 形環密封 O 形環密封其它密封結構高壓管道密封提高高壓密封性能的措施 改善密封接觸表面 改進墊片結構 采用焊接密封元件五、開孔和開孔補強設計開孔接管部位的應力集中：強度削弱不連續應力局部應力 焊接缺陷和殘余應力1、補強結構 補強圈補強 厚壁管補強 整鍛件補強2、開孔補強計算（ 1 ）開孔補強設計準則 等面積補強在有小補強范圍內，可起補強作用的金屬截面積Ae應大于或等于開孔所削弱的金屬截面積A，即要求A e A 極限分析補強2）等面積補強計算 允許不另行補強的最大開孔直徑 允許開孔的范圍 有效補強范圍補強區寬度：B 2dB d 2 n 2 nt取大值補強區外側高