壓力容器設(shè)計步驟

1、壓力容器設(shè)計的基本步驟:以穩(wěn)壓罐的設(shè)計為例，對容器設(shè)計的全過程進行講解。首先，我們根據(jù)用戶提出的、在壓力容器規(guī)范范圍內(nèi)雙方簽署的具有法律約束力的設(shè)計技術(shù)協(xié)議書，該協(xié)議書也可以經(jīng)雙方同意共同修改、完善，以期達(dá)到產(chǎn)品使用最優(yōu)化。根據(jù)穩(wěn)壓罐的設(shè)計技術(shù)協(xié)議，我們知道了容器的最高工作壓力為1.4MPa，工作溫度為200℃，工作介質(zhì)為壓縮空氣，容積為2m3，要求使用壽命為10年。這些參數(shù)就是用戶提供給我們的設(shè)計依據(jù)。有了這些參數(shù)，我們就可以開始設(shè)計

2、。一.設(shè)計的第一步就是要完成容器的技術(shù)特性表。除換熱器和塔類的容器外，一般容器的技術(shù)特性表包括a容器類別b設(shè)計壓力c設(shè)計溫度d介質(zhì)e幾何容積f腐蝕裕度j焊縫系數(shù)h主要受壓元件材質(zhì)等項。一般我所圖紙上沒有做強行要求寫上主要受壓元件材質(zhì)一.確定容器類別容器類別的劃分在國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局所頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（以下簡稱容規(guī)）第一章第6條（p7）有詳細(xì)的規(guī)定，主要是根據(jù)工作壓力的大小(p75)、介質(zhì)的危害性和容器破壞時的危害性來劃

3、分(p75)。本例穩(wěn)壓罐為低壓（1.6MPa）且介質(zhì)無毒不易燃，則應(yīng)劃為第Ⅰ類容器。另：具體壓力容器劃分類別見培訓(xùn)教材p4111何謂易燃介質(zhì)見p216介質(zhì)的毒性程度分級見p317劃分壓力容器等級見p319二.確定設(shè)計壓力我們知道容器的最高工作壓力為1.4MPa，設(shè)計壓力一般取值為最高工作壓力的1.05～1.10倍。至于是取1.05還是取1.10，就取決于介質(zhì)的危害性和容器所附帶的安全裝置。介質(zhì)無害或裝有安全閥等就可以取下限1.05，否則

4、就取上限1.10。本例介質(zhì)為無害的壓縮空氣，且系統(tǒng)管路中有泄壓裝置，符合取下限的條件，則得到設(shè)計壓力為Pc=1.05x1.4=1.47MPa。另：什么叫設(shè)計壓力？計算壓力？如何確定？見p1131液化石油氣儲罐設(shè)計中，是如何確定設(shè)計壓力的？三.確定設(shè)計溫度一般是在用戶提供的工作溫度的基礎(chǔ)上，再考慮容器環(huán)境溫度而得。比如為華北油田設(shè)計的容器，且在工作狀態(tài)無保溫的情況下，其工作溫度為30℃，其冬季環(huán)境溫度最低可到－20℃，則設(shè)計溫度就應(yīng)該按容

5、器可能達(dá)到的最惡劣的溫度確定為－20℃。《容規(guī)》附件二（p77）提供了一些設(shè)計所需的氣象資料供參考。本例取設(shè)計溫度為200℃即可。合封頭的規(guī)格。我們設(shè)定為800mm，查標(biāo)準(zhǔn)JBT4746《鋼制壓力容器用封頭》附錄B，得知此規(guī)格的封頭容積為0.0796m3，則：筒體高度為3664mm，長徑比為3664800=4.58若加上封頭的高度，可知其長徑比太大，我們先前設(shè)定的直徑太小。再設(shè)定直徑為1000mm，查得封頭容積為0.1505立方。得到：

6、筒體高度為2164mm長徑比為21641000=2.16比較理想，則我們確定本例穩(wěn)壓罐的內(nèi)直徑為1000mm，筒體高度圓整為2200mm。有了容器直徑，即可按照GB150公式51（p26）計算出厚度為8.30mm。此厚度即為計算厚度，其名義厚度為計算厚度與腐蝕裕量之和，再向上圓整到鋼板的商品厚度。本例腐蝕裕量為2mm，與計算厚度之和為10.30mm，與之最接近的鋼板商品厚度為12mm，故確定容器厚度為12mm，并且此值符合Q235B對厚

7、度不超過20mm的要求。另外本例若選擇腐蝕裕量為1mm經(jīng)濟性會好得多，可以思考一下為什么至此，我們已得到容器外形?！粝乱徊皆撌前从脩粢蠛汀度菀?guī)》的規(guī)定配置各管口的法蘭和接管。容器上開孔要符合GB150第8.2節(jié)（p75）的規(guī)定，一般都要進行補強計算，除非滿足GB150第8.3節(jié)（p75）的條件，則可不必再計算補強。選擇接管時應(yīng)盡量滿足GB150第8.3節(jié)的條件，其安全性和經(jīng)濟性都最好，避免增加補強圈。本例要求的管口直徑都在GB150第

8、8.3節(jié)的范圍內(nèi)，因此進氣口和出氣口接管選擇φ57x5的無縫鋼管，排污口選擇φ25x3.5的無縫鋼管。法蘭按HG20592選擇1.6MPa的突面(RF)板式平焊法蘭(PL)?！舴ㄌm及其密封面型式法蘭及其密封面型式是設(shè)計協(xié)議書中要求的，1.壓力等級必須高于設(shè)計壓力；2.其材質(zhì)一般與筒體相同；3.確定管口在殼體上的位置時，在空間較為緊張的情況下，一般也應(yīng)保持焊縫與焊縫間的距離不小于50mm，以避免焊接熱影響區(qū)的相互疊加。本例選定進氣口、出氣

9、口距上下封頭環(huán)焊縫各300mm。因本例穩(wěn)壓罐工作溫度為200℃，故其工作狀態(tài)下必定有保溫層，考慮到保溫層厚度以及螺栓安裝的需要，選定法蘭密封面到筒體表面的距離為150?！魴z查孔除了用戶要求的管口外，《容規(guī)》第45條（p26）還對檢查孔的設(shè)置進行了規(guī)定。本例直徑為1000mm，按規(guī)定必須開設(shè)一個人孔。查《回轉(zhuǎn)蓋平焊法蘭人孔》標(biāo)準(zhǔn)JB58079壓力容器與化工設(shè)備實用手冊p614，選擇壓力1.6MPa級、公稱直徑450的人孔，密封型式為A型，