GB150鋼制壓力容器

SteelpressurevesselsGB150鋼制壓力容器

Steelpressurev主要內容1、總論2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論1.1GB150適用范圍壓力：適用于設計壓力不大于35MPa，不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa溫度：鋼材允許使用溫度1、總論適用范圍適用范圍1.1GB150適用范圍1、總論適用范圍適用范圍1、總論1.2GB150管轄范圍容器殼體及與其連為整體的受壓零部件1）容器與外部管道連接焊縫連接第一道環向焊縫端面法蘭連接第一個法蘭密封面螺紋連接第一個螺紋接頭端面專用連接件第一個密封面2）接管、人孔、手孔等的封頭、平蓋及緊固件3）非受壓元件與受壓元件焊接接頭（如支座、墊板、吊耳等）4）連接在容器上的超壓泄放裝置

1、總論1.2GB150管轄范圍1、總論1.3容器的失效形式

壓力容器在載荷作用下喪失正常工作能力稱之為失效。壓力容器設計說到底是壁厚的計算，壁厚確定主要是對材料失效模式的判別:彈性失效殼體應力限制在彈性范圍內，按彈性強度理論，殼體承載在彈性狀態。塑性失效殼體應力限制在塑性范圍內，按塑性強度理論，殼體承載在塑性狀態。爆破失效殼體爆破是承載能力最大極限，表示材料承載能力的極限。壓力容器失效表現為強度（斷裂、泄漏）、剛度（泄漏、變形）和穩定性（失穩）。1、總論1.3容器的失效形式1、總論1.4設計參數

1.4.1壓力（6個壓力）Pw

正常工況下，容器頂部可能達到的最高壓力Pd

與相應設計溫度相對應作為設計條件的容器頂部的最高壓力Pd≥PWPc

在相應設計溫度下，確定元件厚度壓力（包括靜液柱）Pt

壓力試驗時容器頂部壓力Pwmax設計溫度下，容器頂部所能承受最高壓力，由受壓元件有效厚度計算得到。Pz安全泄放裝置動作壓力

Pw＜Pz≤(1.05-1.1)PwPd≥Pz

1、總論1.4設計參數1、總論1.4設計參數

1.4.2溫度Tw

在正常工況下元件的金屬溫度，實際工程中，往往以介質的溫度表示工作溫度。Tt

壓力試驗時元件的金屬溫度，工程中也往往以試驗介質溫度來表示試驗溫度。Td

在正常工況下，元件的金屬截面的平均溫度，由于金屬壁面溫度計算很麻煩，一般取介質溫度加或減10-20℃得到。1、總論1.4設計參數1、總論1.4設計參數

1.4.3壁厚（6個厚度）δc

計算厚度，由計算公式得到保證容器強度，剛度和穩定的厚度δd

設計厚度，δd=δc+C2（腐蝕裕量）δn

名義厚度，δn=δd+C1（鋼材負偏差）+△（圓整量）δe

有效厚度，δe=δn-C1-C2=δc+△δmin

設計要求的成形后最小厚度，δmin≥δn-C1

（GB1503.5.6殼體加工成形后最小厚度是為了滿足安裝、運輸中剛度而定；而δmin是保證正常工況下強度、剛度、壽命要求而定。）δ坯坯料厚度δ坯=δd+C1+△+C3（其中：C3

制造減簿量，主要考慮材料（黑色，有色）、工藝（模壓，旋壓；冷壓，熱壓），所以C3值一般由制造廠定。）1、總論1.4設計參數1、總論各厚度之間的相互關系1、總論各厚度之間的相互關系1、總論1.4設計參數

1.4.4許用應力許用應力是材料力學性能與相應安全系數之比值：

σb/nbσs/nsσD/nDσn/nn當設計溫度低于20℃取20℃的許用應力。1、總論1.4設計參數主要內容1、總論

2、受壓元件

3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論2、受壓元件——園筒和球殼2.1園筒和球殼

園筒和球殼壁厚是根據彈性力學最大主應力理論中徑公式導出：

中徑（Di+δ）替代Di2、受壓元件——園筒和球殼2.1園筒和球殼中徑（D2、受壓元件——園筒和球殼是以薄壁容器內徑公式導出，認為應力是均勻分布。隨壁厚增加K值增大，應力分布不均勻程度加大，當K=1.5時，由薄壁公式計算應力比拉美公式計算應力要低23%，誤差較大；當采用（Di+δ）替代Di內徑后，則其應力僅相差3.8%，這樣擴大了公式應用范圍（K≤1.5），誤差在工程允許范圍內。園筒受力圖2、受壓元件——園筒和球殼是以2、受壓元件——園筒和球殼園筒環向應力是軸向應力2倍，最大主應力為環向應力，所以公式中焊接接頭系數為縱向焊縫接頭系數。而球殼環向應力和徑向應力是相等。按中徑公式可推導出，球殼壁厚適用范圍Pc≤0.6[σ]tΦ，相當于K≤1.353公式中焊接接頭系數為所有拼接焊縫接頭系數。2、受壓元件——園筒和球殼園筒環向應力是軸向應力2倍2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.1橢圓封頭1）應力分布

標準橢圓封頭（a/b=2）應力分布：2、受壓元件——封頭2.2封頭2、受壓元件——封頭徑向應力σr為拉伸應力，封頭中心最大，沿徑線向封頭底邊逐漸減小。周向應力σθ封頭中心拉伸應力，并沿徑線向封頭底邊逐漸減小，由拉伸應力變為壓縮應力，至底邊壓應力最大。且a/b越大，底部壓應力愈大。出于上述考慮，GB150規定a/b≯2.6。所以在內壓作用下，封頭短軸要伸長，長軸要縮短稱之為趨園現象，在曲面與直邊相連部分，封頭底邊徑向收縮，園筒徑向脹大，在邊界力作用下產生附加彎距（彎曲應力），封頭上最大應力為薄膜應力和彎曲應力之和。

2、受壓元件——封頭徑向應力σr為拉伸應力，封頭中心2、受壓元件——封頭2、受壓元件——封頭2、受壓元件——封頭2.2.1

計算公式

可近似理解為，橢圓封頭壁厚是園筒壁厚的K倍。其中：表示為封頭形狀系數，a/b越大，越扁平，長軸收縮多，變形越大，應力也大。K與Di/2hi關系查表7.12、受壓元件——封頭2.2.1計算公式可近似理解為，橢圓2、受壓元件——封頭3）穩定性在內壓作用下，長軸縮短，產生壓應力，存在周向失穩可能，標準控制最小厚度來保證。（GB150表7-1下部說明）在外壓作用下，短軸縮短，產生壓應力，球面部分存在失穩可能，用圖表法進行校核計算。2、受壓元件——封頭3）穩定性2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.2碟形封頭1）應力分布碟形封頭由球面、環殼和園筒組成，應力分布與橢圓封頭相似。

徑向應力

σr為拉伸應力，在球面部分均勻分布，至環殼應力逐漸減小，到底邊應力降至一半。

周向應力

σθ在球面部分為均勻分布拉伸應力，環殼上為壓縮應力，在連接點到底邊逐漸減小，而在球面與環殼連接處最大。碟形殼的應力與變形2、受壓元件——封頭2.2封頭碟形殼的應力與變形2、受壓元件——封頭碟形封頭與橢圓封頭形狀相似，不同點是應力與變形都是不連續的，而且有兩個拐點（球面與環殼、環殼與園筒）在兩個邊界上產生附加力矩（彎曲應力）在內壓作用下，球面外凸，環殼內縮，園筒外脹。當r/R越小，球面與環殼處產生應力最大；r/R→1趨于球殼，彎距→0；所以蝶形封頭最大應力在球面與環殼過度區。

2、受壓元件——封頭碟形封頭與橢圓封頭形狀相似，不同2、受壓元件——封頭2）碟形封頭的計算公式

Ri/r越大，變形越大，應力也大，所以M隨R/r增大而增大，

M與Ri/r查表7-3可近似理解為，蝶形封頭壁厚是球殼壁厚的M倍。其中：形狀系數，3）穩定性在內壓作用下，長軸縮短，產生壓應力，存在周向失穩可能，標準控制最小厚度來保證。（GB150表7-1下部說明）在外壓作用下，短軸縮短，產生壓應力，球面部分存在失穩可能，用圖表法進行校核計算。同橢圓形封頭2、受壓元件——封頭2）碟形封頭的計算公式Ri/r越大，2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.3錐形封頭1）定義錐形封頭半頂角α≤60°，以大端直徑為當量園筒直徑(Di/cosα)方法計算（即按當量園筒一次薄膜應力計算）。同一直徑處周向應力等于軸向應力2倍；不同直徑處，應力是不同的。半頂角α>60°，按園平板計算，此時應力以彎曲應力為主，與薄膜理論不適應的。大端α≤30°采用無折邊結構；α>30°帶折邊小端α≤45°采用無折邊結構；α>45°帶折邊

2、受壓元件——封頭2.2封頭2、受壓元件——封頭2）應力分析大端軸向力T2分解成沿母線方向N2和垂直與軸線方向P2。N2

軸向拉伸應力P2

大端徑向收縮，產生徑向彎曲應力，并使周向應力與壓力作用產生周向應力，方向相反而相對減小，所以大端以一次軸向拉伸應力+二次軸向彎曲應力為強度控制條件2、受壓元件——封頭2）應力分析2、受壓元件——封頭2）應力分析小端軸向力T1分解成母線方向N1和垂直于軸線方向P1.N1

軸向拉伸應力P1

小端徑向張大，產生周向應力。此周向應力與壓力作用產生周向應力方向一致，相互疊加，所以小端以一次周向應力+由邊界力引起周向應力為強度條件控制值2、受壓元件——封頭2）應力分析2、受壓元件——封頭3）計算公式

錐殼厚度

由于受邊界條件影響，是否需要在大、小端增設加強段，由GB150圖7-11、7-13判斷，交點在左邊表示二次應力影響不大，不起控制作用，按上式計算即可；當交點在右邊時，需增設加強段。大端厚度：小端厚度：Q應力增值系數，體現邊界應力作用。通常情況下，錐殼為一個厚度。則應取上述三個厚度中最大值。

2、受壓元件——封頭3）計算公式由于受邊界條件2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.4平蓋平蓋厚度是基于園平板在均布載荷作用下一次彎曲應力來計算：K為結構特征系數，分固支（焊接）和簡支（螺栓）查表7-7。比較兩種邊界條件下得最大撓度與最大應力，可知：撓度反映板的剛度；應力則反映強度。所以周邊固支平蓋的最大撓度和最大彎曲應力比周邊簡支要小，從強度和剛度要求，周邊固支比周邊簡支的為好。2、受壓元件——封頭2.2封頭休息時間……休息時間……主要內容1、總論

2、受壓元件

3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論3.1失穩外壓元件承受的壓應力，其破壞形式主要是失穩，失穩可分為周向失穩和軸向失穩。周向失穩斷面由園形變成波形

軸向失穩軸線由直線變成波形線3、外壓元件（園筒和球殼）

周向壓縮應力引起軸向壓縮應力引起3.1失穩3、外壓元件（園筒和球殼）周向壓縮應力引起軸向3、外壓元件（園筒和球殼）

3.2外壓容器的設計外壓容器園筒和球殼的設計主要是穩定性計算。外壓容器園筒壁厚的計算，主要是為了防止在外壓作用下殼體的失穩。為了防止失穩，應使殼體防止失穩的許用壓力[P]大于或等于計算壓力Pc.園筒穩定安全系數取3.0，球殼穩定安全系數取14.52。1）周向失穩計算外壓容器殼體壁厚計算一般采用圖算法，根據殼體直徑（或半徑），計算長度，假設壁厚(δe)和所用材料牌號，利用圖表查取系數，然后代入公式得到許用外壓力[P]，使[P]≥Pc；否則重新計算直至合格為止。2）軸向失穩計算由園筒或管子的半徑，壁厚δe和所用材料牌號，用圖表查取系數，代入公式得B值，使計算壓力Pc小于或等于許用軸向壓縮應力。許用軸向壓縮應力取設計溫度下材料許用應力[σ]和B值的較小值。3、外壓元件（園筒和球殼）3.2外壓容器的設計3、外壓元件（園筒和球殼）

3.3防止外壓園筒失穩措施防止外壓園筒失穩措施主要有：1）增加園筒壁厚；2）縮短園筒的計算長度；3）設置加強圈。加強圈設置應整圈圍繞在園筒上，并要求有足夠截面積和組合慣性距。加強圈可設置在容器內部或外部。加強圈和園筒之間連接可采用連續焊或間斷焊。間斷焊外部不少于園筒周長的1/2，內部不少于1/3。3、外壓元件（園筒和球殼）3.3防止外壓園筒失穩措施主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論4、開孔補強

4.1適用范圍在筒體、封頭上開圓孔，橢圓孔或長圓孔。非園孔的a/b≤2。筒體Di≤1500或凸形封頭d≤1/2Di(且筒體d≤520mm)筒體Di>1500或錐形封頭d≤1/3Di(且筒體d≤1000mm)開孔不僅削弱容器強度，也造成局部應力集中，是造成容器破壞重要因素，所以開孔補強是壓力容器設計重要組成部分。

4、開孔補強4.1適用范圍開孔不僅削弱容器強度，也造成4、開孔補強

4.2開孔補強形式與作用1）型式

兩種開孔補強型式——整體補強和局部補強（補強圈）

整體補強增加殼體厚度（經濟性差）厚壁管（推薦）整體補強鍛件與殼體焊接（嵌入式接管）

GB150P222圖J5a），b）局部補強補強圈（推薦）2）作用內壓容器——對開孔截面拉伸強度補償。外壓容器——對開孔截面壓縮穩定性補償，防止失穩。

4、開孔補強4.2開孔補強形式與作用4、開孔補強

4.3開孔補強的規定1）不另行補強的最大開孔直徑應滿足GB150P758.3規定2）采用補強圈補強要求

σb≤540MPa;δ≤1.5δn;δn≤38mm3）整體補強要求下列情況之一，應采用整體補強（增加殼體厚度或采用補強鍛件與殼體相焊）。HG20583鋼制化工容器結構規定。

σb>540MPa

δ>1.5δn

δn>38mmPd≥4.0MPaTd>350℃介質為極度，高度危害介質4、開孔補強4.3開孔補強的規定4、開孔補強

4.4開孔補強方法

1）等面積補強法（d≤1/2Di）

原則：有效補強面積大于或等于開孔失去面積式中δ為開孔處計算厚度，注意：對橢圓封頭和碟形封頭中心部位和邊緣部位δ是不同的。4、開孔補強4.4開孔補強方法4、開孔補強

4.4開孔補強方法

2）壓力面積補強法（0.8Di≥d＞0.5Di）原則：有效承壓面積上作用力≤許用應力

當殼體、接管、補強圈材料不同時，上述可表達為：[σ]0、[σ]1、[σ]2分別為殼體、接管、補強圈材料的許用應力，MpaAσ0、Aσ1、Aσ2分別為有效補強范圍內殼體、接管和補強圈橫截面積，mm2

P設計壓力，Mpa；AP為補強有效范圍內壓力作用面積，mm2詳見HG20581鋼制化工容器強度計算規定4、開孔補強4.4開孔補強方法主要內容1、總論2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論5、法蘭

5.1法蘭分類

1）按墊片窄面法蘭墊片在螺栓孔內側（一般采用窄面法蘭）寬面法蘭墊片在螺栓孔兩側2）按整體性程度松式法蘭法蘭與筒體未連成整體，如活套法蘭、螺紋法蘭整體法蘭法蘭環、錐頸與筒體連成整體，如長頸法蘭任意式法蘭如平焊法蘭（JB4700中，甲、乙型平焊法蘭）3）按密封面型式突面法蘭由一對平面組成凹凸面法蘭由一對相配合的凹面和凸面組成榫槽法蘭由一對相配合的榫面和槽面組成環面法蘭由一對相配合的環面組成5、法蘭5.1法蘭分類5、法蘭

按密封面形式法蘭示意圖

5、法蘭按密封面形式法蘭示意圖5、法蘭

5.2墊片

1）墊片種類非金屬墊片橡膠板、橡膠石棉板、聚四氟乙烯、膨脹石墨等金屬墊片純鋁、紫銅、軟鋼、不銹鋼等，用于壓力、溫度較高場合金屬包墊片柔性石墨、石棉板為芯材，外包銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鐵皮常用于中、低壓和較高溫度場合。纏繞墊片由金屬薄帶（0Cr13 、0Cr18Ni9、08F）和填充帶（石墨、柔性石墨、聚四氟乙烯）相間纏繞而成，適用較高壓力和溫度范圍。5、法蘭5.2墊片5、法蘭

5.2墊片

2）墊片壓緊力預緊狀態下最小壓緊力操作工況下最小壓緊力式中，m墊片系數，墊片操作時，為保持密封需要施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力與內壓力比值，即2是系數，m是墊片材料的一個特性，

y墊片比壓力，墊片在預緊時，為了消除法蘭密封面與墊片接觸面間的縫隙，需施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力。墊片合理設計，應使墊片在預緊和操作狀態下所需壓緊力盡可能小。5、法蘭5.2墊片5、法蘭

5.3法蘭設計

1）法蘭密封要求法蘭是通過緊固螺栓（螺柱）壓緊墊片來實現密封，所以法蘭設計要防止泄漏，既要保證強度，也要有足夠剛性，以保持良好密封性。影響法蘭密封因素：a）操作條件，P、T、介質b）螺栓的預緊力c）墊片的性能，應考慮墊片材料對溫度及其介質相容性。d）法蘭密封面形式e）法蘭剛度

5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計

2）螺栓螺栓載荷預緊狀態：操作狀態：螺栓面積預緊時操作時取兩者大值作為確定螺栓截面積依據。在螺栓面積A已定情況下，選用小直徑螺栓，個數多；選用大直徑螺栓，個數少，為保證扳手在周向和徑向間距要求，應選取合適螺栓直徑，使螺栓中心圓直徑最小。螺栓中心圓直徑增大，使螺栓預緊力增大，承受彎距增大，不利于密封。5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計

3）法蘭法蘭強度設計的理論有多種，我國法蘭設計規范的依據是彈性分析理論，即控制法蘭中應力在彈性范圍內，以保證法蘭的密封要求。（Waters法）工程上法蘭設計主要是對法蘭軸向應力σH，徑向應力σr和周向應力σθ和組合應力的校核。即，5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計4）法蘭設計的合理性a）選擇墊片時，盡可能選擇所需壓緊力小的墊片，即m、y小的墊片。b）盡可能縮小螺栓中心圓直徑，減小法蘭力矩的力臂，有利密封；

c）合理設計法蘭錐頸（δ1）和法蘭環（δf），既保證強度，又有足夠剛度，即調整δ1、δf使法蘭的各計算應力盡可能接近相應許用應力，趨滿應力狀態。5、法蘭5.3法蘭設計主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論6、低溫壓力容器（附錄C）

設計溫度低于或等于-20℃的鋼制壓力容器（室外安裝無保溫的容器，最低設計溫度應考慮地區環境溫度影響）各國對低溫壓力容器劃分溫度界限：受環境溫度影響，殼體的金屬溫度低于或等于-20℃時，也應遵循低溫壓力容器規定。美國日本、德國法國英國<-30℃<-10℃<-20℃<0℃6、低溫壓力容器（附錄C）設計溫度低于或等于-206、低溫壓力容器（附錄C）

6.1低溫低應力工況

設計溫度雖低于或等于-20℃,但其周向應力σθ小于1/6σs屈服限，且不大于50MPa時，稱低溫應力工況。

在低溫應力工況下，設計溫度加50℃后，高于-20℃則不必遵循低溫壓力容器規定，可大大降低生產成本，提高經濟性。6、低溫壓力容器（附錄C）6.1低溫低應力工況6、低溫壓力容器（附錄C）

6.2低溫壓力容器對結構設計要求低溫壓力容器使用溫度低，材料由延性狀態向脆性狀態轉變，降低抗沖擊性能，易發生脆斷，所以對材料有較高沖擊試驗要求外，對結構也有要求。1）結構簡單，減少約束；2）避免產生大的溫度；3）減少局部應力集中和形狀突變，接管端部要磨圓；4）支座不得直接焊在殼體上；5）開孔補強盡量采用整體補強和厚壁管補強；6）墊片應采用在低溫下有良好彈性的材料。6、低溫壓力容器（附錄C）6.2低溫壓力容器對結構設計要6、低溫壓力容器（附錄C）

6.3低溫壓力容器對材料、焊接、無損探傷、焊后熱處理的要求1）對材料要求

受壓元件用鋼采用鎮靜態

δ>20mm鋼板逐張超探對不同使用溫度，進行低溫沖擊2）對焊接和無損探傷要求

全焊透結構無損探傷比例為50％和100％100％RT或UT檢測的容器，其對接接頭、T形接頭、角焊接縫需進行100％MT或PT檢測。焊縫表面不得有咬邊3）焊后熱處理鋼板厚度δ>16mm的碳素鋼和低合金鋼制容器或受壓元件，應進行焊后熱處理。6、低溫壓力容器（附錄C）6.3低溫壓力容器對材料、焊接主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論7、超壓泄放裝置（附錄B）

壓力容器在運行中由于外界因素影響和工藝過程失控，造成超壓或超溫，容器有可能發生破裂或爆炸等安全事故，超壓泄放裝置就是在容器一旦超壓時會自動泄放，避免事故發生。7.1對泄壓裝置要求1）動作壓力能在設定壓力及允許誤差范圍內2）泄放能力大于或等于容器安全泄放量3）有可靠密封，能保證容器正常工作4）在有效使用期限內能可靠工作超壓泄放裝置有安全閥、爆破片、及安全閥和爆破片組合。7、超壓泄放裝置（附錄B）壓力容器在運行中由于外界7、超壓泄放裝置（附錄B）

7.2采用爆破片條件符合下列條件之一，必須采用爆片1）壓力快速增長2）對密封要求高3）介質粘稠、有腐蝕性或對閥門有磨損的介質4）其他安全閥不能適用的場合7.3安全閥、爆破片動作壓力和容器設計壓力關系安全閥動作壓力爆破片爆破壓力

7、超壓泄放裝置（附錄B）7.2采用爆破片條件7、超壓泄放裝置（附錄B）

當采用安全閥與爆破片組合裝置時，其中一個泄放裝置的動作壓力應不大于設計壓力，另一個泄放裝置的動作壓力可提高，但不得超過設計壓力的4%。（安全閥動作壓力不大于設計壓力；爆破片的動作壓力不超過設計壓力的4％）。安全閥最高開啟壓力7、超壓泄放裝置（附錄B）當采用安全閥與爆破片組合7、超壓泄放裝置（附錄B）

7.4泄放裝置的設計

泄放裝置設計主要是泄放能力（安全泄放量）計算和排放面積確定。7.5泄放裝置的使用1）氣體泄放裝置應在容器頂部或氣體管道上;液體泄放裝置應在正常液位下方。安全閥應處在垂直位置；2）容器與泄放裝置之間一般不能設置截止閥；3）泄放裝置應有足夠泄放能力和強度；4）安全閥應定期檢驗（一般每年檢驗一次）；爆破片應定期更換（一般2∽3年更換一次）。7、超壓泄放裝置（附錄B）7.4泄放裝置的設計GB151管殼式換熱器

Tubularheatexchangers

GB151管殼式換熱器

Tubularheatexc主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點

3、設計參數

4、材料

5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍1、適用范圍

適用于固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式換熱器的設計、制造、檢驗和驗收。換熱器主要由前端管箱、殼體和后端結構（包括管束）三部件組成。

1.1適用參數

DN≤2600mmPN≤36MPaDN×PN≤1.75×1041.2設計溫度同GB1501、適用范圍適用于固定管板式、浮頭式、U形管式和填1、適用范圍

1.3不適用場合直接受火焰加熱換熱器核輻射換熱器疲勞分析換熱器其他行業標準管轄的換熱器1、適用范圍1.3不適用場合主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點

3、設計參數

4、材料

5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍2、換熱器特點

2.1固定管板式

兩塊管板分別焊于殼體兩端，是一種不可拆結構1）結構簡單，設計成熟；2）管束（管間）無法清洗；3）殼程溫度△t>50℃，需設置膨脹節當管、殼程有溫差時，按溫差計算出殼體軸向應力σH，換熱管軸向應力σt，換熱管與管板之間拉脫力q，當有一項不能滿足強度條件時，就需要設置膨脹節。2、換熱器特點2.1固定管板式2、換熱器特點

2.2浮頭式

一塊管板固定，一塊管板同換熱管在殼體內殼可自由伸縮，當管、殼程有溫差時，可自由伸縮，不會產生溫差應力。1）可進行管間管內清洗；2）一端管板是浮動的，無溫差應力，可用于大溫差場合；3）一般情況Pmax<6.4Mpa，Tmax<400℃2、換熱器特點2.2浮頭式2、換熱器特點

2.3U形管式

只有一塊管板，一端是自由伸縮的U形管，結構簡單，也不會產生溫差應力。1）可進行管間清洗；2）結構簡單，泄漏點少；3）彎管R有一定限制，Rmin≥2d04)可用于高溫，高壓和大溫差場合2、換熱器特點2.3U形管式2、換熱器特點

2.4填料函式

浮動端管板可在填料函內自由滑動，補償管、殼間溫差。

1）不適用于易揮發、易然、易爆、有毒介質和貴重介質；2）Pmax≤2.5Mpa

；2、換熱器特點2.4填料函式主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點

3、設計參數

4、材料

5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍3、設計參數

3.1公稱直徑DN卷制園筒DN=Di鋼管DN=D03.2公稱長度Ln

換熱管直管長度3.3換熱面積A

以換熱管外徑為基準計算得到。3.4溫度

設計溫度Td。殼程指殼體設計溫度，管程指管箱設計溫度（注意：不是換熱管的設計溫度）

3.5壓力同GB1503、設計參數3.1公稱直徑DN3、設計參數

3.6厚度附加量（C1、C2）主要考慮腐蝕裕量C2；管板、浮頭法蘭、球冠形封頭、鉤圈考慮兩面腐蝕裕量；換熱管不考慮厚度負偏差C1和腐蝕裕量C2:非受壓元件（拉桿、定距管、拆流板和支持板一般不考慮腐蝕裕量C2）3、設計參數3.6厚度附加量（C1、C2）主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點3、設計參數

4、材料5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍4、材料

4.1園筒、封頭

a)園筒、封頭鋼板應符合GB150規定園筒鋼管應采用無縫管（不銹鋼除外）b)銅和銅合金應在退火狀態下使用。設計溫度純銅Td≤150℃

銅合金Td≤200℃c)鋁和鋁合金設計壓力Pd≤8MPa

設計溫度Td-269∽200℃當Td>65℃時，不宜用含鎂量大于3%的鋁鎂合金。d)鈦和鈦合金設計溫度Td≤300℃e)銅、鋁、鈦制換熱器還應符合其相關標準4、材料4.1園筒、封頭4、材料

4.2管板、法蘭、平蓋管板、法蘭、平蓋優先用鋼鍛件，帶凸肩的管板應采用鍛件應符合Ⅱ級規定。用鋼板時應符合GB150規定。拼接管板的對接焊縫應100％RT或UT檢測，拼接管板應焊后熱處理。設計溫度高于或等于300℃時，應采用對焊法蘭。4、材料4.2管板、法蘭、平蓋4、材料

4.3換熱管1）碳鋼管、低合金鋼管可選用Ⅰ、Ⅱ級兩種精度。不銹鋼管，有色金屬管Ⅰ級精度。2）換熱器允許拼接，但必須作以下檢查。a)、拼接要求要符合GB151規定。b)、作通球檢查c)、焊縫做RT抽檢d)、做2Pd液壓試驗3）不銹鋼焊接鋼管作換熱器管時，應注意不得用于極度危害介質Pd≤6.4Mpa4)當換熱管不允許拼接時，必須在圖樣上注明。4、材料4.3換熱管主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點3、設計參數4、材料

5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍5、設計

5.1圓筒、管箱

一般要求見GB150；園筒其最小厚度比容器要厚，以滿足管板、管束安裝要求；園度要求比容器要高，以滿足穿管和園筒與折流板間隙要求。管箱要保證分程隔板密封要求，滿足強度，剛度要求；焊制管箱應進行焊后熱處理，熱處理后加工密封面。5.2法蘭

見GB1505、設計5.1圓筒、管箱5.2法蘭5、設計

5.3管板

1）

換熱管布置正三角形、轉角三角形。正方形、轉角正方形。換熱管間距L≥1.25d0，換熱管排盡量對稱。換熱管中心距要保證管子與管板連接時，管間小橋應有足夠強度和剛度，在需要清洗時還要考慮清洗間距，要求96％孔橋寬度不小于規定值。管孔和換熱器的精度是影響管板和管子連接接頭的質量。脹接宜選用較高精度等級換熱管。5、設計5.3管板5、設計

2）分程a)、管程管程為提高介質流速，達到強化傳熱目的可分程，程數有單程或偶數程，盡量少用奇數程。因奇數程兩端管板均要設分程隔板槽，結構復雜，泄漏可能性大。分程隔板槽要求形狀簡單，密封面要短。分程應使用每程管數大致相等，以保持流速不變，相鄰程間溫差△t≤20℃。b)、殼程殼程分程密封結構較為復雜，一般為單程，用折流板來達到提高流速、強化傳熱目的。折流板形式有弓形和園盤—園環形兩種。弓形折流板為最常用形式，弓形折流板缺口位置有水平缺邊和垂直缺邊之分，缺口弦高為（0.2-0.45）Di，并在最高處開通氣口，最低處開通液口。折流板一般按等間距布置，管束兩端折流板盡可能靠近殼程進出口接管。折流板最小間距不小于殼體內徑的1/5，且不小于50mm，最大不大于殼體內徑。若再加大可使傳熱效率下降，使無支撐間距過大而誘導振動。5、設計2）分程5、設計

折流板缺口示意圖5、設計折流板缺口示意圖5、設計

3）管板計算在計算管板厚度后，計算結果應滿足換熱管軸向應力[σt]≤[σ]tt

或[σt]≤3[σ]tt

管板徑向應力σr≤1.5[σ]rt或σr≤3[σ]rt

園筒軸向應力σc≤Φ[σ]ct或σc≤3Φ[σ]ct增加管板厚度可提高管板抗彎模量，降低管板應力。降低殼體剛度，可滿足管板變形要求，有效降低管板應力。在殼體上設置膨脹節，可使殼體剛度大大降低。4）管板厚度確定管板厚度應下列三者之和a)管板的計算厚度或最小厚度,取大者;（管板最小厚度GB1515.6.2有規定）b)殼程腐蝕裕量或開槽深度,取大者;c)管程腐蝕裕量或分程隔板槽深度,取大者;5、設計3）管板計算主要內容1、適用范圍

2、換熱器特點

3、設計參數

4、材料

5、設計6、管板與換熱器的連接

主要內容1、適用范圍6.管板與換熱器的連接

管板與換熱管的連接有脹接（強度脹接），焊接（強度焊）和脹焊并用三種形式。6.1脹接（強度脹接）

用脹接來保證換熱管和管板的密封性與抗拉脫力。①適用范圍Pd≤4.0MPaTd≤300℃無激烈振動，無大溫差變化及明顯應力腐蝕場合②結構特點與要求換熱管硬件一般應低于管板硬度管板孔開有2個或更多個槽，可提高密封性和增加拉脫力。（在溫度、壓力都很低工況下，可不開槽或開一個槽）嚴格控制管與管芤徑向間隙管孔表面不得有貫通縱向或螺旋狀劃痕6.管板與換熱器的連接管板與換熱管的連接有脹接（強度脹接6.管板與換熱器的連接B<25開一個槽B≥25開二個槽脹接6.管板與換熱器的連接B<25開一個槽6.管板與換熱器的連接6.2焊接（強度焊）

適用溫度、壓力不受限制，但不適用于有較大振動及有間隙腐蝕的場合。6.管板與換熱器的連接6.2焊接（強度焊）6.管板與換熱器的連接6.3脹焊并用適用于密封要求較高；受振動、疲勞和交變載荷場合，以及有間隙腐蝕和采用復合管板的場合。脹焊并用又分為強度脹加密封焊和強度焊加貼脹兩種。強度脹加密封焊，其抗拉脫力由脹接來保證，密封性由脹接輔之，以密封焊來保證。強度焊加貼脹，抗拉脫力和密封性均由焊接來保證，用貼脹來消除管板與換熱管間的間隙，增強抗疲勞能力。6.管板與換熱器的連接6.3脹焊并用6.管板與換熱器的連接強度焊加貼脹6.管板與換熱器的連接強度焊加貼脹6.管板與換熱器的連接強度脹加密封焊6.管板與換熱器的連接強度脹加密封焊謝謝！杭州杭氧股份有限公司設計院謝謝！杭州杭氧股份有限公司設計院1、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。12月-2212月-22Saturday,December10,20222、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。12:26:3712:26:3712:2612/10/202212:26:37PM3、越是沒有本領的就越加自命不凡。12月-2212:26:3712:26Dec-2210-Dec-224、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。12:26:3712:26:3712:26Saturday,December10,20225、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。12月-2212月-2212:26:3712:26:37December10,20226、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10十二月202212:26:37下午12:26:3712月-227、最具挑戰性的挑戰莫過于提升自我。。十二月2212:26下午12月-2212:26December10,20228、業余生活要有意義，不要越軌。2022/12/1012:26:3712:26:3710December20229、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。12:26:37下午12:26下午12:26:3712月-2210、你要做多大的事情，就該承受多大的壓力。12/10/202212:26:37PM12:26:3710-12月-2211、自己要先看得起自己，別人才會看得起你。12/10/202212:26PM12/10/202212:26PM12月-2212月-2212、這一秒不放棄，下一秒就會有希望。10-Dec-2210December202212月-2213、無論才能知識多么卓著，如果缺乏熱情，則無異紙上畫餅充饑，無補于事。Saturday,December10,202210-Dec-2212月-2214、我只是自己不放過自己而已，現在我不會再逼自己眷戀了。12月-2212:26:3710December202212:26謝謝大家1、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。12月-2212月GB150鋼制壓力容器

SteelpressurevesselsGB150鋼制壓力容器

Steelpressurev主要內容1、總論2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論1.1GB150適用范圍壓力：適用于設計壓力不大于35MPa，不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa溫度：鋼材允許使用溫度1、總論適用范圍適用范圍1.1GB150適用范圍1、總論適用范圍適用范圍1、總論1.2GB150管轄范圍容器殼體及與其連為整體的受壓零部件1）容器與外部管道連接焊縫連接第一道環向焊縫端面法蘭連接第一個法蘭密封面螺紋連接第一個螺紋接頭端面專用連接件第一個密封面2）接管、人孔、手孔等的封頭、平蓋及緊固件3）非受壓元件與受壓元件焊接接頭（如支座、墊板、吊耳等）4）連接在容器上的超壓泄放裝置

1、總論1.2GB150管轄范圍1、總論1.3容器的失效形式

壓力容器在載荷作用下喪失正常工作能力稱之為失效。壓力容器設計說到底是壁厚的計算，壁厚確定主要是對材料失效模式的判別:彈性失效殼體應力限制在彈性范圍內，按彈性強度理論，殼體承載在彈性狀態。塑性失效殼體應力限制在塑性范圍內，按塑性強度理論，殼體承載在塑性狀態。爆破失效殼體爆破是承載能力最大極限，表示材料承載能力的極限。壓力容器失效表現為強度（斷裂、泄漏）、剛度（泄漏、變形）和穩定性（失穩）。1、總論1.3容器的失效形式1、總論1.4設計參數

1.4.1壓力（6個壓力）Pw

正常工況下，容器頂部可能達到的最高壓力Pd

與相應設計溫度相對應作為設計條件的容器頂部的最高壓力Pd≥PWPc

在相應設計溫度下，確定元件厚度壓力（包括靜液柱）Pt

壓力試驗時容器頂部壓力Pwmax設計溫度下，容器頂部所能承受最高壓力，由受壓元件有效厚度計算得到。Pz安全泄放裝置動作壓力

Pw＜Pz≤(1.05-1.1)PwPd≥Pz

1、總論1.4設計參數1、總論1.4設計參數

1.4.2溫度Tw

在正常工況下元件的金屬溫度，實際工程中，往往以介質的溫度表示工作溫度。Tt

壓力試驗時元件的金屬溫度，工程中也往往以試驗介質溫度來表示試驗溫度。Td

在正常工況下，元件的金屬截面的平均溫度，由于金屬壁面溫度計算很麻煩，一般取介質溫度加或減10-20℃得到。1、總論1.4設計參數1、總論1.4設計參數

1.4.3壁厚（6個厚度）δc

計算厚度，由計算公式得到保證容器強度，剛度和穩定的厚度δd

設計厚度，δd=δc+C2（腐蝕裕量）δn

名義厚度，δn=δd+C1（鋼材負偏差）+△（圓整量）δe

有效厚度，δe=δn-C1-C2=δc+△δmin

設計要求的成形后最小厚度，δmin≥δn-C1

（GB1503.5.6殼體加工成形后最小厚度是為了滿足安裝、運輸中剛度而定；而δmin是保證正常工況下強度、剛度、壽命要求而定。）δ坯坯料厚度δ坯=δd+C1+△+C3（其中：C3

制造減簿量，主要考慮材料（黑色，有色）、工藝（模壓，旋壓；冷壓，熱壓），所以C3值一般由制造廠定。）1、總論1.4設計參數1、總論各厚度之間的相互關系1、總論各厚度之間的相互關系1、總論1.4設計參數

1.4.4許用應力許用應力是材料力學性能與相應安全系數之比值：

σb/nbσs/nsσD/nDσn/nn當設計溫度低于20℃取20℃的許用應力。1、總論1.4設計參數主要內容1、總論

2、受壓元件

3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論2、受壓元件——園筒和球殼2.1園筒和球殼

園筒和球殼壁厚是根據彈性力學最大主應力理論中徑公式導出：

中徑（Di+δ）替代Di2、受壓元件——園筒和球殼2.1園筒和球殼中徑（D2、受壓元件——園筒和球殼是以薄壁容器內徑公式導出，認為應力是均勻分布。隨壁厚增加K值增大，應力分布不均勻程度加大，當K=1.5時，由薄壁公式計算應力比拉美公式計算應力要低23%，誤差較大；當采用（Di+δ）替代Di內徑后，則其應力僅相差3.8%，這樣擴大了公式應用范圍（K≤1.5），誤差在工程允許范圍內。園筒受力圖2、受壓元件——園筒和球殼是以2、受壓元件——園筒和球殼園筒環向應力是軸向應力2倍，最大主應力為環向應力，所以公式中焊接接頭系數為縱向焊縫接頭系數。而球殼環向應力和徑向應力是相等。按中徑公式可推導出，球殼壁厚適用范圍Pc≤0.6[σ]tΦ，相當于K≤1.353公式中焊接接頭系數為所有拼接焊縫接頭系數。2、受壓元件——園筒和球殼園筒環向應力是軸向應力2倍2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.1橢圓封頭1）應力分布

標準橢圓封頭（a/b=2）應力分布：2、受壓元件——封頭2.2封頭2、受壓元件——封頭徑向應力σr為拉伸應力，封頭中心最大，沿徑線向封頭底邊逐漸減小。周向應力σθ封頭中心拉伸應力，并沿徑線向封頭底邊逐漸減小，由拉伸應力變為壓縮應力，至底邊壓應力最大。且a/b越大，底部壓應力愈大。出于上述考慮，GB150規定a/b≯2.6。所以在內壓作用下，封頭短軸要伸長，長軸要縮短稱之為趨園現象，在曲面與直邊相連部分，封頭底邊徑向收縮，園筒徑向脹大，在邊界力作用下產生附加彎距（彎曲應力），封頭上最大應力為薄膜應力和彎曲應力之和。

2、受壓元件——封頭徑向應力σr為拉伸應力，封頭中心2、受壓元件——封頭2、受壓元件——封頭2、受壓元件——封頭2.2.1

計算公式

可近似理解為，橢圓封頭壁厚是園筒壁厚的K倍。其中：表示為封頭形狀系數，a/b越大，越扁平，長軸收縮多，變形越大，應力也大。K與Di/2hi關系查表7.12、受壓元件——封頭2.2.1計算公式可近似理解為，橢圓2、受壓元件——封頭3）穩定性在內壓作用下，長軸縮短，產生壓應力，存在周向失穩可能，標準控制最小厚度來保證。（GB150表7-1下部說明）在外壓作用下，短軸縮短，產生壓應力，球面部分存在失穩可能，用圖表法進行校核計算。2、受壓元件——封頭3）穩定性2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.2碟形封頭1）應力分布碟形封頭由球面、環殼和園筒組成，應力分布與橢圓封頭相似。

徑向應力

σr為拉伸應力，在球面部分均勻分布，至環殼應力逐漸減小，到底邊應力降至一半。

周向應力

σθ在球面部分為均勻分布拉伸應力，環殼上為壓縮應力，在連接點到底邊逐漸減小，而在球面與環殼連接處最大。碟形殼的應力與變形2、受壓元件——封頭2.2封頭碟形殼的應力與變形2、受壓元件——封頭碟形封頭與橢圓封頭形狀相似，不同點是應力與變形都是不連續的，而且有兩個拐點（球面與環殼、環殼與園筒）在兩個邊界上產生附加力矩（彎曲應力）在內壓作用下，球面外凸，環殼內縮，園筒外脹。當r/R越小，球面與環殼處產生應力最大；r/R→1趨于球殼，彎距→0；所以蝶形封頭最大應力在球面與環殼過度區。

2、受壓元件——封頭碟形封頭與橢圓封頭形狀相似，不同2、受壓元件——封頭2）碟形封頭的計算公式

Ri/r越大，變形越大，應力也大，所以M隨R/r增大而增大，

M與Ri/r查表7-3可近似理解為，蝶形封頭壁厚是球殼壁厚的M倍。其中：形狀系數，3）穩定性在內壓作用下，長軸縮短，產生壓應力，存在周向失穩可能，標準控制最小厚度來保證。（GB150表7-1下部說明）在外壓作用下，短軸縮短，產生壓應力，球面部分存在失穩可能，用圖表法進行校核計算。同橢圓形封頭2、受壓元件——封頭2）碟形封頭的計算公式Ri/r越大，2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.3錐形封頭1）定義錐形封頭半頂角α≤60°，以大端直徑為當量園筒直徑(Di/cosα)方法計算（即按當量園筒一次薄膜應力計算）。同一直徑處周向應力等于軸向應力2倍；不同直徑處，應力是不同的。半頂角α>60°，按園平板計算，此時應力以彎曲應力為主，與薄膜理論不適應的。大端α≤30°采用無折邊結構；α>30°帶折邊小端α≤45°采用無折邊結構；α>45°帶折邊

2、受壓元件——封頭2.2封頭2、受壓元件——封頭2）應力分析大端軸向力T2分解成沿母線方向N2和垂直與軸線方向P2。N2

軸向拉伸應力P2

大端徑向收縮，產生徑向彎曲應力，并使周向應力與壓力作用產生周向應力，方向相反而相對減小，所以大端以一次軸向拉伸應力+二次軸向彎曲應力為強度控制條件2、受壓元件——封頭2）應力分析2、受壓元件——封頭2）應力分析小端軸向力T1分解成母線方向N1和垂直于軸線方向P1.N1

軸向拉伸應力P1

小端徑向張大，產生周向應力。此周向應力與壓力作用產生周向應力方向一致，相互疊加，所以小端以一次周向應力+由邊界力引起周向應力為強度條件控制值2、受壓元件——封頭2）應力分析2、受壓元件——封頭3）計算公式

錐殼厚度

由于受邊界條件影響，是否需要在大、小端增設加強段，由GB150圖7-11、7-13判斷，交點在左邊表示二次應力影響不大，不起控制作用，按上式計算即可；當交點在右邊時，需增設加強段。大端厚度：小端厚度：Q應力增值系數，體現邊界應力作用。通常情況下，錐殼為一個厚度。則應取上述三個厚度中最大值。

2、受壓元件——封頭3）計算公式由于受邊界條件2、受壓元件——封頭2.2封頭

2.2.4平蓋平蓋厚度是基于園平板在均布載荷作用下一次彎曲應力來計算：K為結構特征系數，分固支（焊接）和簡支（螺栓）查表7-7。比較兩種邊界條件下得最大撓度與最大應力，可知：撓度反映板的剛度；應力則反映強度。所以周邊固支平蓋的最大撓度和最大彎曲應力比周邊簡支要小，從強度和剛度要求，周邊固支比周邊簡支的為好。2、受壓元件——封頭2.2封頭休息時間……休息時間……主要內容1、總論

2、受壓元件

3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論3.1失穩外壓元件承受的壓應力，其破壞形式主要是失穩，失穩可分為周向失穩和軸向失穩。周向失穩斷面由園形變成波形

軸向失穩軸線由直線變成波形線3、外壓元件（園筒和球殼）

周向壓縮應力引起軸向壓縮應力引起3.1失穩3、外壓元件（園筒和球殼）周向壓縮應力引起軸向3、外壓元件（園筒和球殼）

3.2外壓容器的設計外壓容器園筒和球殼的設計主要是穩定性計算。外壓容器園筒壁厚的計算，主要是為了防止在外壓作用下殼體的失穩。為了防止失穩，應使殼體防止失穩的許用壓力[P]大于或等于計算壓力Pc.園筒穩定安全系數取3.0，球殼穩定安全系數取14.52。1）周向失穩計算外壓容器殼體壁厚計算一般采用圖算法，根據殼體直徑（或半徑），計算長度，假設壁厚(δe)和所用材料牌號，利用圖表查取系數，然后代入公式得到許用外壓力[P]，使[P]≥Pc；否則重新計算直至合格為止。2）軸向失穩計算由園筒或管子的半徑，壁厚δe和所用材料牌號，用圖表查取系數，代入公式得B值，使計算壓力Pc小于或等于許用軸向壓縮應力。許用軸向壓縮應力取設計溫度下材料許用應力[σ]和B值的較小值。3、外壓元件（園筒和球殼）3.2外壓容器的設計3、外壓元件（園筒和球殼）

3.3防止外壓園筒失穩措施防止外壓園筒失穩措施主要有：1）增加園筒壁厚；2）縮短園筒的計算長度；3）設置加強圈。加強圈設置應整圈圍繞在園筒上，并要求有足夠截面積和組合慣性距。加強圈可設置在容器內部或外部。加強圈和園筒之間連接可采用連續焊或間斷焊。間斷焊外部不少于園筒周長的1/2，內部不少于1/3。3、外壓元件（園筒和球殼）3.3防止外壓園筒失穩措施主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）

4、開孔補強5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論4、開孔補強

4.1適用范圍在筒體、封頭上開圓孔，橢圓孔或長圓孔。非園孔的a/b≤2。筒體Di≤1500或凸形封頭d≤1/2Di(且筒體d≤520mm)筒體Di>1500或錐形封頭d≤1/3Di(且筒體d≤1000mm)開孔不僅削弱容器強度，也造成局部應力集中，是造成容器破壞重要因素，所以開孔補強是壓力容器設計重要組成部分。

4、開孔補強4.1適用范圍開孔不僅削弱容器強度，也造成4、開孔補強

4.2開孔補強形式與作用1）型式

兩種開孔補強型式——整體補強和局部補強（補強圈）

整體補強增加殼體厚度（經濟性差）厚壁管（推薦）整體補強鍛件與殼體焊接（嵌入式接管）

GB150P222圖J5a），b）局部補強補強圈（推薦）2）作用內壓容器——對開孔截面拉伸強度補償。外壓容器——對開孔截面壓縮穩定性補償，防止失穩。

4、開孔補強4.2開孔補強形式與作用4、開孔補強

4.3開孔補強的規定1）不另行補強的最大開孔直徑應滿足GB150P758.3規定2）采用補強圈補強要求

σb≤540MPa;δ≤1.5δn;δn≤38mm3）整體補強要求下列情況之一，應采用整體補強（增加殼體厚度或采用補強鍛件與殼體相焊）。HG20583鋼制化工容器結構規定。

σb>540MPa

δ>1.5δn

δn>38mmPd≥4.0MPaTd>350℃介質為極度，高度危害介質4、開孔補強4.3開孔補強的規定4、開孔補強

4.4開孔補強方法

1）等面積補強法（d≤1/2Di）

原則：有效補強面積大于或等于開孔失去面積式中δ為開孔處計算厚度，注意：對橢圓封頭和碟形封頭中心部位和邊緣部位δ是不同的。4、開孔補強4.4開孔補強方法4、開孔補強

4.4開孔補強方法

2）壓力面積補強法（0.8Di≥d＞0.5Di）原則：有效承壓面積上作用力≤許用應力

當殼體、接管、補強圈材料不同時，上述可表達為：[σ]0、[σ]1、[σ]2分別為殼體、接管、補強圈材料的許用應力，MpaAσ0、Aσ1、Aσ2分別為有效補強范圍內殼體、接管和補強圈橫截面積，mm2

P設計壓力，Mpa；AP為補強有效范圍內壓力作用面積，mm2詳見HG20581鋼制化工容器強度計算規定4、開孔補強4.4開孔補強方法主要內容1、總論2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論5、法蘭

5.1法蘭分類

1）按墊片窄面法蘭墊片在螺栓孔內側（一般采用窄面法蘭）寬面法蘭墊片在螺栓孔兩側2）按整體性程度松式法蘭法蘭與筒體未連成整體，如活套法蘭、螺紋法蘭整體法蘭法蘭環、錐頸與筒體連成整體，如長頸法蘭任意式法蘭如平焊法蘭（JB4700中，甲、乙型平焊法蘭）3）按密封面型式突面法蘭由一對平面組成凹凸面法蘭由一對相配合的凹面和凸面組成榫槽法蘭由一對相配合的榫面和槽面組成環面法蘭由一對相配合的環面組成5、法蘭5.1法蘭分類5、法蘭

按密封面形式法蘭示意圖

5、法蘭按密封面形式法蘭示意圖5、法蘭

5.2墊片

1）墊片種類非金屬墊片橡膠板、橡膠石棉板、聚四氟乙烯、膨脹石墨等金屬墊片純鋁、紫銅、軟鋼、不銹鋼等，用于壓力、溫度較高場合金屬包墊片柔性石墨、石棉板為芯材，外包銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鐵皮常用于中、低壓和較高溫度場合。纏繞墊片由金屬薄帶（0Cr13 、0Cr18Ni9、08F）和填充帶（石墨、柔性石墨、聚四氟乙烯）相間纏繞而成，適用較高壓力和溫度范圍。5、法蘭5.2墊片5、法蘭

5.2墊片

2）墊片壓緊力預緊狀態下最小壓緊力操作工況下最小壓緊力式中，m墊片系數，墊片操作時，為保持密封需要施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力與內壓力比值，即2是系數，m是墊片材料的一個特性，

y墊片比壓力，墊片在預緊時，為了消除法蘭密封面與墊片接觸面間的縫隙，需施加于墊片單位有效密封面積上的最小壓緊力。墊片合理設計，應使墊片在預緊和操作狀態下所需壓緊力盡可能小。5、法蘭5.2墊片5、法蘭

5.3法蘭設計

1）法蘭密封要求法蘭是通過緊固螺栓（螺柱）壓緊墊片來實現密封，所以法蘭設計要防止泄漏，既要保證強度，也要有足夠剛性，以保持良好密封性。影響法蘭密封因素：a）操作條件，P、T、介質b）螺栓的預緊力c）墊片的性能，應考慮墊片材料對溫度及其介質相容性。d）法蘭密封面形式e）法蘭剛度

5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計

2）螺栓螺栓載荷預緊狀態：操作狀態：螺栓面積預緊時操作時取兩者大值作為確定螺栓截面積依據。在螺栓面積A已定情況下，選用小直徑螺栓，個數多；選用大直徑螺栓，個數少，為保證扳手在周向和徑向間距要求，應選取合適螺栓直徑，使螺栓中心圓直徑最小。螺栓中心圓直徑增大，使螺栓預緊力增大，承受彎距增大，不利于密封。5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計

3）法蘭法蘭強度設計的理論有多種，我國法蘭設計規范的依據是彈性分析理論，即控制法蘭中應力在彈性范圍內，以保證法蘭的密封要求。（Waters法）工程上法蘭設計主要是對法蘭軸向應力σH，徑向應力σr和周向應力σθ和組合應力的校核。即，5、法蘭5.3法蘭設計5、法蘭

5.3法蘭設計4）法蘭設計的合理性a）選擇墊片時，盡可能選擇所需壓緊力小的墊片，即m、y小的墊片。b）盡可能縮小螺栓中心圓直徑，減小法蘭力矩的力臂，有利密封；

c）合理設計法蘭錐頸（δ1）和法蘭環（δf），既保證強度，又有足夠剛度，即調整δ1、δf使法蘭的各計算應力盡可能接近相應許用應力，趨滿應力狀態。5、法蘭5.3法蘭設計主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論6、低溫壓力容器（附錄C）

設計溫度低于或等于-20℃的鋼制壓力容器（室外安裝無保溫的容器，最低設計溫度應考慮地區環境溫度影響）各國對低溫壓力容器劃分溫度界限：受環境溫度影響，殼體的金屬溫度低于或等于-20℃時，也應遵循低溫壓力容器規定。美國日本、德國法國英國<-30℃<-10℃<-20℃<0℃6、低溫壓力容器（附錄C）設計溫度低于或等于-206、低溫壓力容器（附錄C）

6.1低溫低應力工況

設計溫度雖低于或等于-20℃,但其周向應力σθ小于1/6σs屈服限，且不大于50MPa時，稱低溫應力工況。

在低溫應力工況下，設計溫度加50℃后，高于-20℃則不必遵循低溫壓力容器規定，可大大降低生產成本，提高經濟性。6、低溫壓力容器（附錄C）6.1低溫低應力工況6、低溫壓力容器（附錄C）

6.2低溫壓力容器對結構設計要求低溫壓力容器使用溫度低，材料由延性狀態向脆性狀態轉變，降低抗沖擊性能，易發生脆斷，所以對材料有較高沖擊試驗要求外，對結構也有要求。1）結構簡單，減少約束；2）避免產生大的溫度；3）減少局部應力集中和形狀突變，接管端部要磨圓；4）支座不得直接焊在殼體上；5）開孔補強盡量采用整體補強和厚壁管補強；6）墊片應采用在低溫下有良好彈性的材料。6、低溫壓力容器（附錄C）6.2低溫壓力容器對結構設計要6、低溫壓力容器（附錄C）

6.3低溫壓力容器對材料、焊接、無損探傷、焊后熱處理的要求1）對材料要求

受壓元件用鋼采用鎮靜態

δ>20mm鋼板逐張超探對不同使用溫度，進行低溫沖擊2）對焊接和無損探傷要求

全焊透結構無損探傷比例為50％和100％100％RT或UT檢測的容器，其對接接頭、T形接頭、角焊接縫需進行100％MT或PT檢測。焊縫表面不得有咬邊3）焊后熱處理鋼板厚度δ>16mm的碳素鋼和低合金鋼制容器或受壓元件，應進行焊后熱處理。6、低溫壓力容器（附錄C）6.3低溫壓力容器對材料、焊接主要內容1、總論

2、受壓元件3、外壓元件（園筒和球殼）4、開孔補強

5、法蘭6、低溫壓力容器（附錄C）

7、超壓泄放裝置（附錄B）

主要內容1、總論7、超壓泄放裝置（附錄B）

壓力容器在運行中由于外界因素影響和工藝過程失控，造成超壓或超溫，容器有可能發生破裂或爆炸等安全事故，超壓泄放裝置就是在容器一旦超壓時會自動泄放，避免事故發生。7.1對泄壓裝置要求1）動作壓力能在設定壓力及允許誤差范圍內2）泄放能力大于或等于容器安全泄放量3）有可靠密封，能保證容器正常工作4）在有效使用期限內能可靠工作超壓泄放裝置有安全閥、