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1、设计参数：工作压力15.6MPa ，工作温度350 ,汽包内径为1300mm，装设安全阀，采用低合金钢18MnMoNbR。,【解】（1）确定参数,工作压力 15.6MPa，定为高压容器，属于三类容器，其焊缝结构必须是双面对接焊结构，100% 无损探伤，取焊缝系数 = 1,例1： 设计锅炉汽包的筒体壁厚,四章、例题与讨论,筒体需保温，则筒壁设计温度取介质温度，t=350； 采用低合金钢 18MnMoNbR。 t=211 MPa， （估计壁厚可能在60100mm) s=390 MPa ； 设置安全阀，计算压力 Pc= 1.1Pw=1.115.6 =17.16(MPa) ； 水蒸气对低合金钢有轻微腐
2、蚀，且为单面腐蚀， 取 C2=1mm,（2）计算壁厚,设计壁厚 d=+C2=55.1+1.0=56.1 (mm) 由 56.1mm ,查表 4-9 得 壁厚减薄量 C1=1.3 mm,壁厚附加量 C = C1+C2 =1.3+1.0 = 2.3 (mm) 名义厚度 n=+ C+圆整=55.1+2.3+圆整=58(mm),由 T 0.9s 水压试验强度合格， 能保证试验时设备安全。,（3）校核水压试验时的强度,水压试验强度条件为,例2：有一无缝钢管收口制成旧气瓶，材质为 40Mn2A，实测其外径为219mm，最小壁厚为 6.5mm 。查材料手册得该材料 b= 785 MPa，s=510 MPa，
3、 5=18% 。校验后回答：（1）常温下可否充 15 MPa 氧气？ （2）如强度不够，最高允许工作压力多少？,【解】（1）确定参数 Pc=15MPa Do=219mm n=6.5mm =1(无缝钢管） C2=1mm C1=0(实测壁厚 6.5mm) e =6.5-1=5.5 mm 许用应力求取： t=b/nb ，s/ns=785/2.7 ，510/1.5=290.74/340(MPa) 取二者中较小的值为许用应力 t=290.74 MPa ，,* 该气瓶的最大安全使用压力为 13.48MPa。 * “实测壁厚” 概念，即无需考虑负偏差问题 C1=0 * 无缝钢管制的容器公称直径为外经，壁厚计
4、算公式中应采用外径公式。,用于充装 15 MPa 气体强度不够；需降压，改变使用用途。,例3 试为某厂设计一台10m3液氨贮罐的筒体和封头的壁厚。 对封头，按半球形、椭圆形、碟形和平板形，各种形式分别 计算，并对结果进行比较和讨论。,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9） 名义壁厚 n= d + C1+圆整 = 8.11 + 0.25 = 8.36 mm 圆整后 ，取名义壁厚：n = 9 mm,设计壁厚,解：（1）筒体壁厚设计 按给定条件该容器为三类容器取=1,已知：Di=1300 mm Pc= 1.6 MPa 材质：Q245R t=147 MPa ，C2 = 1 mm ， 封头
5、用整块钢板冲压成型。,计算壁厚,（2）按半球形封头设计,设计壁厚,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9）,名义壁厚 n= d + C1+圆整 = 4.55 + 0.25+圆整 =5mm,计算壁厚,（3）按标准椭圆形封头设计,计算壁厚,设计壁厚,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9）,名义壁厚 n= d + C1+圆整 = 8.27+ 0.25+圆整 =9mm,（4）按标准碟形封头设计,计算壁厚,设计壁厚,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9）,名义壁厚 n= d +C1+圆整 =9.51 +0.25+圆整=10 mm,（6）按平板封头设计, 按标准无折
6、边球形封头设计,附加已知条件：Ri=Di hi=0.15Di = 30o =1 全焊透结构 P/t=0.012 Ri/Di=1.0 查107页图4-9得 Q=2.25,计算壁厚,设计壁厚,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9）,名义壁厚 n=d +C1+圆整 =17.81 +0.25+圆整 =19mm,取结构特征系数 K=0.25 Dc=Di=1300 mm t =123 MPa,计算壁厚,设计壁厚,钢板负偏差 C1 = 0.25 mm （查表4-9）,计算结果比较,五章、例题与讨论,例1 试设计一外压圆筒的壁厚。 已知：计算压力 Pc = 0.2 MPa 设计温度 t = 25
7、0 内径 Di = 1800 mm，材质 Q345R 计算长度 L=10350 mm 壁厚附加量 C=2 mm Et = 186.4 103 MPa,解：（1）假设 n = 14 mm ， 则 Do = Di + 2 n = 1800+214=1828 mm e = n - C =14-2 = 12 mm 计算 L/Do =10350 /1828 = 5.7 Do/e = 1828 /12 = 152,（2）求 值（A值） 查图5-5 得：系数A = 0.000102,（3）求 B 值 由图5-9 ，A 点在温度曲线左方，查不到系数B，由公式计算：,若按增加壁厚计算,（1）假设 n=20 mm
8、 ， 则 Do= Di+2n =1840 mm ，e=n -C=18 mm 计算 L/Do=10350/1840 = 5.6 ，Do/e =1828/18=10220 （2）求 值（A值） 查图5-5 得：A = 0.00022 （3）求 B 值 由图5-9 ，A 点在曲线右侧，查得 B=27.5 MPa （4）求 P,（5）比较 P 与 Pc P=0.27Pc =0.2 Mpa 且较接近，可用 n = 20 mm 的Q345R 的钢板。,讨论： 采用n=20mm，筒体需耗材11.59吨，封头耗材1.185吨，共耗材12.8吨； 采用n=14mm，筒体需耗材8.09吨，封头耗材0.81吨，加强
9、圈耗材0.14吨，共耗材9.04吨； 节省约3.76吨。,按设两个加强圈计算：,（1）壁厚仍取n=14 mm ，e=12 mm 设两个加强圈，计算长度变为：,（2）求 值（A值） 查图5-5 ， 得：A = 0.00035 （3）求 B 值 由图5-9 ，A 点在曲线右侧，查得 B = 42.5 MPa （4）求 P,（5）比较P与Pc P=0.28 Pc=0.2 MPa 可以保证安全。,外压圆筒的工程设计,（1）假设n ，令 e = n - C , 计算 L / Do 和 Do / e 的值；,（2）求 值（A值），查图（5-5）,（3）求 B 值,根据所用材料，从图（5-7） 图（5-14
10、）中选出 相应的算图。,有交点则查出B值,无交点则算出B值,（4）求 P,（5）比较,例题2 设计氧化塔。塔体外装有内径为1m的夹套，材质为Q345R,通以2.5MPa的蒸汽加热塔内物料。塔体内径为800mm,塔段计算长度为2m,最高工作温度为250,塔内操作压力为2.53.0MPa 。塔体材料为 Q345R,内加不锈钢衬里,塔体顶部安装防爆装置,确定塔体及夹套的壁厚。,【解】一、塔体壁厚设计 1.参数： Di=800mm, L=2000mm, t=250, C2=1mm(外壁）, C1=0.25mm 最高内压 Pic=31.1=3.3(MPa) ， 最高外压 Poc=2.5(MPa) , =
11、1.0(可能处于外压工作状态）， =163 MPa,t=147 MPa,s=325MPa, 设n=20 mm，则e=n-C= 20-1-0.25=18.75 mm， Do=Di+2n=800+220=840 mm. L/Do=2000/840=2.4 , Do/e=840/18.75=44.8 查图5-5，A=0.0017,查图5-9，B =115 P=B/（Do/e）= 115/46 = 2.5 MPa p=Poc ,满足要求。,2.按外压确定壁厚：,4.按内压设计校核：,塔体壁厚取20mm，满足内压要求。,5. 按内压水压试验校核 PT=1.25P / t =1.253.9163/147=
12、5.4 MPa,设计分析,1.设备正常操作状态（压力为内压）上部最大压力2.53.9MPa，需厚度为14，下部最大压力01.4MPa，采用14。,2.设备非正常操作状态 蒸汽系统故障而降压或泄压，设备的上 部和下部均处于2.53.9MPa下工作，需厚度为14, 氧化反应操作停止， 设备上部压力从3.9MPa降为2.5MPa再降为0MPa， 设备下部压力从1.4MPa降为0MPa再降为-2.5MPa， 只有在这种情况下才需厚度为20。而且若不是误操作这种情况下应是逐渐关闭蒸汽系统。,3.水压试验校核,夹套壁厚取12mm。,1.设计参数 Pc=2.5 MPa， C2=1 mm， Di=1000 m
13、m； =170 MPa； t=156 MPa； 焊缝系数 =0.8 (单面焊，局部无损检验）,6、夹套壁厚：,八章、例题与讨论,内压操作塔在停车时和操作时的应力组合图,强度、稳定性校验-对内压操作的塔,最大组合轴向拉应力 (组.拉)max ，出现在操作时塔的迎风面上，其值为：,最大组合轴向压应力 (组.压)max ， 出现在停车时塔的背风面上,其值为：,强度条件,（1）对内压操作的塔,强度条件,外压操作塔在停车时和操作时的应力组合图,最大组合轴向拉应力 (组.拉)max ，出现在停车时塔的迎风面上，其值为：,强度条件,（2）对外压操作的塔,强度条件,最大组合轴向压应力 (组.压)max ， 出现在操作时塔的背风面上,其值为：,强度、稳定性校验-对外压操作的塔,