化工压力容器设计：方法、问题和要点PDF电子书下载

第1章 设计基础 1

1.1 薄壁壳体的无力矩理论 1

1.1.1 无力矩理论的假定条件 2

1.1.2 回转壳体的几何知识 2

1.1.3 微体平衡方程与区域平衡方程 4

1.1.4 无力矩理论在常用壳体中的应用 5

1.1.5 内压薄壁圆筒的强度计算公式 5

1.1.6 无力矩理论的适用条件和边缘问题 6

1.1.7 圆平板问题 9

1.2 压力容器设计准则 11

1.2.1 应力分类 11

1.2.2 设计准则和设计标准 14

1.2.2.1 设计准则 14

1.2.2.2 设计标准 17

1.3 压力容器安全知识 20

1.3.1 基本概念 20

1.3.2 典型问题 24

1.3.2.1 液化气体的过量充装 24

1.3.2.2 压力容器中介质的毒性与易燃性 25

1.3.2.3 安全阀和爆破片的设置原则 28

1.3.2.4 安全阀的选用 31

1.3.2.5 压力容器与安全阀的相关压力及最大允许工作压力 36

1.4 压力容器的分类 50

1.4.1 一般分类 50

1.4.2 《容规》的划类 51

1.4.2.1 《容规》的划类方法 51

1.4.2.2 划类常见问题 53

1.5 技术标准与技术法规 57

1.5.1 技术标准 57

1.5.2 技术法规 58

1.5.3 技术标准与技术法规的关系 58

第2章 设计总论 61

2.1 GB 150—1998《钢制压力容器》适用范围 62

2.1.1 压力范围 62

2.1.2 温度范围 63

2.1.3 结构范围 64

2.1.4 GB 150—1998《钢制压力容器》不适用的范围 65

2.1.4.1 GB 1501998《钢制压力容器》不适用的范围 65

2.1.4.2 超出GB 150—1998《钢制压力容器》适用范围的处理方法 67

2.2 基本概念及其讨论 69

2.2.1 压力 69

2.2.2 温度 74

2.2.3 厚度 76

2.3 许用应力 88

2.3.1 许用应力的确定方法 88

2.3.2 对许用应力的讨论 89

2.4 安全系数 90

2.4.1 总体一次薄膜应力的安全系数 91

2.4.2 法兰螺栓的安全系数 91

2.4.3 地脚螺栓的安全系数 92

2.4.4 JB 4732—1995《钢制压力容器—分析设计标准》中的安全系数 92

2.4.5 控制失稳的安全系数 93

2.5 焊接接头系数 93

2.6 压力试验 98

2.6.1 耐压试验 98

2.6.2 致密性试验 100

2.7 设计参数的选取 101

2.7.1 设计温度与设计压力的对应 101

2.7.2 设计压力的选取 102

2.7.3 设计温度的选取 104

2.7.4 厚度附加量 105

2.7.4.1 厚度负偏差 106

2.7.4.2 腐蚀裕量 107

2.7.5 直径选取与钢板厚度 110

2.7.5.1 直径选取 110

2.7.5.2 钢板厚度 111

2.7.6 两腔压力容器设计参数的选取 111

2.7.6.1 两腔压力容器的设计压力和各受压元件的计算压力 111

2.7.6.2 两腔压力容器的容器设计温度和各受压元件设计温度 113

2.7.6.3 两腔压力容器的腐蚀裕量 114

2.7.6.4 两腔压力容器的水压试验压力 114

2.7.6.5 两腔压力容器的类别划分 118

2.7.6.6 两腔压力容器的制造技术要求 119

2.7.7 压力容器设计中对“保证值”的考虑 119

2.7.7.1 设计使用寿命 119

2.7.7.2 计算厚度 120

2.7.7.3 最大允许工作压力 120

2.7.7.4 各保证值之间的关系 120

2.7.7.5 结论 121

2.8 焊接、制造及检验要求 122

2.8.1 焊接特点 122

2.8.2 检验 125

2.8.2.1 基本概念 125

2.8.2.2 压力容器无损检测技术 125

2.8.2.3 相关知识 126

2.8.2.4 无损检测技术要求常见问题 128

2.8.3 焊接、制造及检验基本要求 130

2.8.3.1 碳钢、低合金钢制压力容器 131

2.8.3.2 不锈钢制压力容器 136

2.8.3.3 不锈复合钢板制压力容器 137

2.8.3.4 钢制焊接常压容器 138

2.8.3.5 夹套容器 139

2.8.3.6 换热器 139

2.8.3.7 塔器 144

2.8.3.8 球罐 148

2.8.3.9 铝制焊接容器 152

2.8.3.10 钛制焊接容器 153

2.8.3.11 高压容器 155

第3章 选材要求 163

3.1 选材原则 163

3.1.1 标准对材料的要求 163

3.1.2 选材原则 164

3.2 材料性能 165

3.2.1 材料的力学性能 165

3.2.1.1 常规力学性能 165

3.2.1.2 其他力学性能 166

3.2.1.3 金属材料的拉伸性能及其符号的新标准表示方法 169

3.2.1.4 对压力容器用钢的基本要求 169

3.2.1.5 温度对力学性能的影响 171

3.2.2 奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能 173

3.2.3 材料问题的对比思考 174

3.2.4 非奥氏体不锈钢及其有关问题 177

3.2.5 应力腐蚀开裂 178

3.2.6 材料的加工性能 179

3.3 常用钢材 182

3.3.1 钢板 183

3.3.1.1 碳素钢钢板 183

3.3.1.2 低合金钢钢板 184

3.3.1.3 高合金钢钢板 187

3.3.2 钢管 189

3.3.3 锻件 192

3.3.4 紧固件 196

3.3.5 焊接材料 202

3.3.5.1 常用焊条的型号和牌号 202

3.3.5.2 焊接材料选用原则 205

3.4 常用有色金属材料 206

3.4.1 铝材 206

3.4.1.1 铝材应用特点 206

3.4.1.2 铝材设计特点 207

3.4.1.3 铝材的制造检验特点 208

3.4.2 钛材 208

3.4.2.1 钛材应用特点 208

3.4.2.2 钛材设计特点 210

3.4.2.3 钛材的制造检验特点 211

3.5 材料问题的讨论 213

3.5.1 材料代用问题 213

3.5.1.1 “以优代劣”问题 214

3.5.1.2 “以厚代薄”问题 219

3.5.1.3 结语 220

3.5.2 材料腐蚀问题 220

3.5.2.1 防腐蚀结构、参数、措施 220

3.5.2.2 压力容器设计中对局部腐蚀的考虑 223

3.5.3 热处理问题 229

3.5.3.1 奥氏体不锈钢制压力容器是否需要焊后热处理 229

3.5.3.2 壳层介质为液氨的固定管板式换热器的热处理 230

3.5.3.3 带夹套容器的热处理 230

3.5.3.4 焊后热处理厚度δPWHT的选取 231

3.5.3.5 压力容器热处理的其他问题 231

3.5.3.6 回火脆化 234

3.5.4 压力容器的修理改造 236

3.5.5 钛制容器设计 238

3.5.5.1 钛及钛合金 238

3.5.5.2 设计参数与计算数据 238

3.5.5.3 焊接结构 239

3.5.4.4 热处理要求 240

3.5.6 材料的最低使用温度及相关措施 242

3.5.6.1 碳素钢钢板 244

3.5.6.2 低合金钢钢板 244

3.5.6.3 高合金钢钢板 248

3.5.6.4 ASME规范中最低设计金属温度（MDMT）的确定 249

第4章 结构设计 258

4.1 对标准掌握不全面引发的问题 259

4.1.1 压力容器法兰 259

4.1.2 补强圈 260

4.1.3 封头 263

4.1.4 压力容器 264

4.1.5 管法兰、垫片、紧固件 267

4.1.6 人孔和手孔 276

4.2 较高的技术质量要求与较低要求在结构方面的体现 276

4.2.1 较高的结构设计要求 277

4.2.2 较低的结构设计要求 278

4.3 换热器的结构设计问题 284

4.4 塔器的结构设计问题 292

4.5 球罐的结构设计问题 296

4.6 高温设备的结构设计问题 300

4.7 高压厚壁容器的结构设计问题 304

附录1 压力容器设计质量评定细则 307

附录2 管法兰、垫片和紧固件的选用 311

附录3 ASME/ASTM用钢介绍 317

附录4 化工压力容器常用国内外钢号（近似）对照 338

参考文献 353