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1、2第一节 引言 这一章我们主要学习压力容器设计的基本方法，学习如何运用SW6-1998 V2.0 过程设备强度计算软件包及PVCAD计算机辅助设计软件包使我们能更进一步对所学知识全面巩固和提高。9o 105.许用应力o钢材（除螺栓材料外）的许用应力选取的依据可按表7-1；螺栓材料的许用应力选取的依据可按表7-211表7-1 材料 许用应力 取下列各值中的最小值，MPa 碳素钢、低合金钢 0 . 3b 6 . 1s 6 . 1ts 5 . 1tb 0 . 1tn 高合金钢 0 . 3b 5 . 12 . 0s 5 . 1) 12 . 0tts 5 . 1tD 0 . 1tn 1） 对奥氏体高合金
2、钢受压元件， 当设计温度低于蠕变温度范围， 且允许有微量的永久变形时，可适当提高许用应力至0.9 ts（t2 . 0）但不超过 5 . 12 . 0s。此规定不适用于法兰或其他有微量永久变形就产生泄漏或故障的场合。 12表7-2 材料 螺栓直径 mm 热处理状态 许用应力 Mpa 取下列各值中的最小值 M22 7 . 2ts 碳素钢 M24M48 热扎、正火 5 . 2ts M22 5 . 32 . 0tts M24M48 0 . 32 . 0tts 低合金钢、马氏体高合金钢 M52 调质 7 . 22 . 0tts M22 6 . 12 . 0tts 奥氏体高合金钢 M24M48 固溶 5
3、. 12 . 0tts 5 . 1tD 13表格中符号的意义o 钢材标准抗拉强度下限值o 钢材标准常温屈服点（或0.2%屈服强度）o 钢材在设计温度下的屈服点(或0.2%屈服强度)o 钢材在设计温度下经10万小时断裂的持久强度 的平均值o 钢材在设计温度下经10万小时蠕变率为1%的 蠕变限b2 . 0stts2 . 0tDtn14在设计中，如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按下式确定： o 设计温度下符合钢板的许用应力，MPao 设计温度下基层钢板的许用应力，MPa o 设计温度下复层材料的许用应力，MPao 基层钢板的名义厚度，mmo 基层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm 21
4、2211ttt t t1 t212156.焊接接头系数o 对容器来说，主要存在两种 对接焊缝，即纵向对接焊缝 与环向对接焊缝 o 双面焊对接接头和相当于 双面焊的全焊透对接接头 o 100%无损检测 =1.00 o 局部无损检测 =0.85o 对于单面焊对接接头（沿 焊缝根部全长有紧贴基本 金属的垫板）o100%无损检测 =0.9 o局部无损检测 =0.8167.压力试验o 液压试验液压试验 气压试验气压试验 气密性试验气密性试验o压力试验的确定：压力试验的确定： 内压容器内压容器 液压试验： 气压试验： 外压容器和真空容器外压容器和真空容器 液压试验： 气压试验： 试验压力，Mpa 设计压力
5、，MPa ttpp25. 1 ttpp15. 1ppt25. 1ppt15. 1tpp17容器在压力试验前还必须进行应力校核，校核公式为： 试验压力下圆筒的应力 MPa 圆筒内直径 mm 试验压力 MPa 圆筒的有效厚度 mm 应满足的条件：液压试验时， 0.9 气压试验时， 0.9 圆筒材料在试验温度下的屈服点（或0.2%屈服 强度）， MPa 圆筒的焊接接头系数 eeittDp2)(tiDtpettt2 . 0s2 . 0s2 . 0s18三、压力容器设计材料o压力容器用钢材类型主要有钢板、钢管、锻件、螺柱和螺母。 选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件，例如：设计压力、设计温度、介质特性、
6、和操作特点等，从而选择钢材为焊接性能良好的钢材，同时还要考虑到容器的制造工艺和经济合理性。 下面我们谈谈这些类型的钢材在压力容器中使用过程中的一些规定。191.钢板碳素沸腾钢，和碳素镇静钢适用范围钢材名称 使用压力 MPa 使用温度 使用厚度 mm 不得使用场合 Q235-AF 0.6 0250 12 易燃介质，中、高或极度毒性 Q235-A 1.0 0350 16 液化石油气，高或极度毒性 Q235-B 1.6 0350 20 高或极度毒性 Q235-C 2.5 0400 30 20在正火状态下碳素钢和低合金钢使用规定 20R(壳体) 30mm 20R(其他受压元件) 50mm 16MnR（
7、壳体） 30mm 16MnR(其他受压元件) 50mm 15MnVR 16mm 21进行拉伸和夏比（V型缺口）冲击（常温或低温-20-20以上）试验碳素钢和低合金钢使用规定 材料名称 使用温度 使用厚度 mm 调质状态供货的钢板 多层包扎压力容器内筒钢板 用于壳体钢板 所有厚度 20R 0 25 16MnR 0 38 15MnVR 0 38 15MnVNR 0 38 18MnMoNbR 0 所有厚度 13MnNiMoNbR 0 所有厚度 Cr-Mo 0 所有厚度 20R -10 12 16MnR -10 20 15MnVR -10 20 15MnVNR -10 20 22应逐张进行超声检测的碳
8、素钢和低合金钢钢板钢板名称钢板厚度 mm质量等级20R3016MnR3015MnVR2515MnVNR2518MnMoNbR2513MnNiMoNbR2516MnDR2015MnNiDR2009Mn2DVR2009MnNiDR20多层包扎压力容器内筒调质状态供货钢板23注意o碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于-20时，对使用状态及最低冲击试验温度按相应标准o高合金钢板高合金钢板一般用GB4237标准。当厚度大于4mm时钢板需保证钢板表面缺陷的厚度不小于钢板的允许最小厚度。对于厚度不大于4mm设计应注明钢板表面质量o耐热用途的钢板耐热用途的钢板按GB4238标准选用o00Cr18Ni5Mo3Si2
9、钢板的伸长率(5)应不小于23%24o不锈复合钢板不锈复合钢板除符合以下规定，还应符合GB8165和GB4733的相应规定。a.复合界面的结合剪切强度应不小于200MPab.复合界面的结合率指标及超声检测范围，应在图样或相应技术文件中说明c.基板和复材均为 GB150所规定的碳素钢和低合金钢钢板或锻件，复材也为GB150中的高合金钢钢板d.复合钢板应在热处理后供货，基层的状态应符合GB150规定e.复合钢板使用范围应符合基材和复材使用范围的规定注意252.钢管o钢管的标准及许用应力按附录中规定o当碳素钢及低合金钢钢管使用温度低于-20时，其使用状态为正火状态。另外，钢管的工艺性能试验（压扁、扩
10、口等）要求，应根据钢管使用使用时的加工工艺和各钢管标准中的相应规定提出。263.锻件 锻件级别 检验项目 检验数量 硬度（HB） 逐件检查 拉伸（b、2 . 0、5） 拉伸（b、2 . 0、5）同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件 超声检测 逐件检查 拉伸（b、2 . 0、5） 逐件检查 超声检测 逐件检查a a.锻件的标准及许用应力按附录中的规定 b.锻件的形状有筒形锻件、环形锻件、饼形锻件、碗 形锻件、长颈法兰锻件和条形锻件。c.锻件按使用要求分成,级,具体见下表27o低温压力容器用低合金钢锻件最低为级锻件o锻件的使用技术要求可按JB4726压力容器用碳钢和低合金钢锻件、JB
11、4726-27低温压力容器用低合金钢锻件以及JB4728压力容器用不锈钢锻件o当碳素钢及低合金钢锻件使用温度低于-20时，其热处理状态及最低冲击试验见有关标准3.锻件284.螺柱和螺母o螺柱的材料一般要求是强度高、韧性好、耐介质腐蚀。o低合金钢螺柱用毛坯，经调质热处理后做力学性能试验o为了避免螺栓与螺母咬死，螺母的硬度一般要比螺栓低HB30o低合金钢螺柱使用温度低于-20时应进行使用温度下的低温冲击试验，其要求见有关标准螺栓和螺母的组合可见下表螺栓和螺母的组合可见下表 螺栓用钢 螺母用钢钢材标准使用温度范围 Q235-A Q235-AGB7000300 Q235-AGB699-20300 35
12、 15GB699-2035040MnB,40MnVB,40Cr 35,40Mn,45GB3077-20400 30CrMoA 30CrMoAGB699-100500 40Mn,45GB3077-20400 35CrMoA30CrMoA,35CrMoAGB3077-100500 35CrMoVA35CrMoA,35CrMoVAGB3077-20500 30CrMoAGB3077-20500 25CrMoVA 25Cr2MoAGB3077-20550 1Cr5Mo 1Cr5MoGB1221-20600 2Cr13 1Cr13,2Cr13GB1220-20450 25Cr2MoVAGB3077-20
13、550 0Cr19Ni9 0Cr19Ni9GB1220-1967000Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2GB1220-19670030 四、压力容器设计计算软件包oSW6过程设备强度计算软件包，以下简称 SW6-98。该软件包是以国标GB150钢制压力容器；GB151钢制管壳式换热器；GB12333钢制球形储罐；JB4710钢制塔式容器；JBxxxx钢制卧式容器及HG20582钢制化工容器强度计算规定为编制依据。它的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行过程中直观、方便、灵活。o该软件包含了10个设备计算程序，每个设备计算程序既可进行设备的整体计算，也可进行该设备中某一个零部
14、件的单独计算。311. SW6-98在使用过程中有以下特点o在数据输入时可随时退出程序运行o程序运行时数据输入和运算可以任意交替进行o对于结构数据的输入在界面上采取了图形提示o在一个设备计算程序中，各数据输入页面可方便的随意切换o计算结果可用两种形式输出。一种是屏幕显示，另一种是通过WORD以表格形式打印输出或作为文件存放322SW6-98软件内容oSW6-98软件有10个设备级计算程序，一个零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标就能使某个程序运行。oSW6-98对一种设备的输入数据文件都规定了一个后缀名。 331010个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表 程序计算内容 输入数据文件 名后缀名程序计算内容 输入数据文 件名后缀名塔设备 .col浮头式换热器 .efe填函式换热器 .efe带夹套立式容器（带或不带搅拌） .rec高压设备 .hpv卧式容器 .htk球形储罐 .sph固定管板换热器 .fix非圆形容器 .ncv U 形管换热器 .uex零部件 .par3435D:/sw6/aa浆式反应釜120-0536370.98200120014002.00.8538394041424344454647484950515253545556