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第1章 压力容器概况 1

1.1 压力容器基础知识 1

1.2 压力容器安全 3

1.3 压力容器的分类 6

1.4 压力容器的基本结构、基本技术参数 8

1.4.1 压力容器的基本结构 8

1.4.2 压力容器的基本技术参数 9

1.5 压力容器标准体系 14

1.5.1 欧盟的压力容器标准体系 14

1.5.2 美国的压力容器标准体系及主要标准介绍 15

1.5.3 我国的压力容器标准体系及主要标准介绍 17

第2章 压力容器用材料 22

2.1 材料常用的主要力学性能指标 22

2.1.1 金属材料在室温、短时静载下的力学性能 22

2.1.2 温度对力学性能的影响 23

2.1.3 金属的缺口冲击试验 24

2.1.4 硬度试验和弯曲试验 25

2.2 材料的其他性能 25

2.2.1 物理性能 25

2.2.2 化学性能 25

2.2.3 加工工艺性能 27

2.3 压力容器用钢 29

2.3.1 铁碳合金的基本组织 29

2.3.2 钢铁及合金产品牌号和数字代号编制介绍 30

2.3.3 碳素钢的分类和性能 31

2.3.4 低合金钢和高合金钢 33

2.3.5 压力容器用钢的主要品种 36

2.3.6 国内主要压力容器用钢及相应的标准 38

2.4 钢材的热处理工艺 45

2.5 压力容器用其他金属材料 47

2.5.1 铜及铜合金 47

2.5.2 铝及铝合金 53

2.5.3 钛及钛合金 56

第3章 内压薄壁容器的强度与设计 59

3.1 回转壳体的薄膜应力及应力分析 59

3.1.1 回转壳体基本概念 59

3.1.2 回转薄壁壳体的无力矩理论 60

3.1.3 无力矩理论的应用条件 67

3.1.4 边缘应力 68

3.2 圆平板中的弯曲应力 70

3.2.1 概述 70

3.2.2 圆板轴对称弯曲的内力分析 70

3.2.3 圆板轴对称弯曲的变形分析 71

3.2.4 物理方程 72

3.2.5 圆板轴对称弯曲的小挠度微分方程 73

3.2.6 均布载荷下圆板的应力和变形 73

3.3 强度概况及强度理论、强度设计、校核方法 76

3.3.1 压力容器的失效形式 76

3.3.2 压力容器的强度失效准则 77

3.3.3 设计方法及强度理论 78

3.3.4 强度计算及校核方法 79

3.3.5 设计参数的确定 80

3.4 内压圆筒和内压球壳 85

3.4.1 内压圆筒和内压球壳厚度的确定 85

3.4.2 强度校核 89

3.5 内压封头 89

3.5.1 凸形封头 90

3.5.2 锥形封头 92

3.5.3 平盖 99

第4章 外压容器的稳定性 104

4.1 稳定的概念 104

4.1.1 外压容器的失效方式 104

4.1.2 外压容器的失稳 105

4.1.3 外压容器的临界压力 105

4.2 外压圆筒的周向稳定 105

4.2.1 临界压力的计算 105

4.2.2 外压圆筒的稳定计算 108

4.2.3 图算法 110

4.3 外压封头和加强圈 117

4.3.1 外压封头和球壳的稳定计算 117

4.3.2 加强圈的计算 120

4.4 外压圆筒的轴向稳定 122

4.4.1 轴向受压圆筒的临界应力 122

4.4.2 轴向受压圆筒图算法计算原理 123

4.4.3 轴向受压缩圆筒的图算步骤 123

第5章 压力容器常用零部件及安全附件 124

5.1 法兰连接 124

5.1.1 法兰的分类与压紧面形式 124

5.1.2 垫片结构类型和应用场合 126

5.1.3 法兰的密封设计 126

5.2 开孔补强 134

5.2.1 开孔接管处的应力集中 134

5.2.2 补强结构和计算 139

5.3 容器支座 145

5.3.1 鞍座的结构和选用 145

5.3.2 立式容器支座结构和选用 147

5.4 安全附件（安全阀、压力表、温度计、液面计等） 154

5.4.1 安全阀和爆破片的选用 154

5.4.2 压力表、温度计、液面计的结构和选用 160

第6章 分析设计 169

6.1 概述 169

6.1.1 压力容器应力分析设计介绍 169

6.1.2 设计准则 170

6.1.3 应力分析常用方法 170

6.2 压力容器应力分析设计 173

6.2.1 失效模式和评定方法 173

6.2.2 载荷情况 173

6.2.3 应力分类 174

6.2.4 各类应力的限制条件 177

6.3 疲劳设计 179

6.3.1 低循环疲劳曲线 179

6.3.2 平均应力影响下疲劳曲线的修正 180

6.3.3 疲劳损伤积累 181

6.3.4 疲劳设计的方法过程 182

6.3.5 疲劳分析的其他问题 185

6.4 典型产品的应力分析设计案例 185

6.4.1 工程问题 185

6.4.2 力学模型与分析 186

6.4.3 设计状态下的有限元分析结果 186

6.4.4 设计过程 186

6.5 压力容器应力分析设计——直接法简介 191

6.5.1 直接法的术语 192

6.5.2 直接法设计校核的步骤 195

6.5.3 直接法设计校核的原理和应用规则 197

第7章 异形截面容器 202

7.1 椭圆形截面容器 202

7.1.1 受力分析 202

7.1.2 危险截面和综合应力 205

7.1.3 变形计算 207

7.1.4 实例 209

7.2 其他常见非圆形截面容器 211

7.2.1 带圆角的矩形容器 211

7.2.2 近似椭圆形截面的容器 213

7.2.3 长圆形容器 214

7.2.4 无圆角的矩形容器 214

7.3 任意形状的非圆形截面容器 215

7.3.1 受力分析 215

7.3.2 回转半径 217

7.3.3 计算公式及其应用 219

7.4 大曲率壳体中的弯曲应力 222

7.4.1 曲梁弯曲时的弯曲应力 222

7.4.2 矩形截面曲梁的中性层位置 224

7.4.3 弯曲应力的计算公式 225

7.5 带有加强筋的非圆形截面容器 226

7.5.1 外加强圈加强的非圆形截面容器 227

7.5.2 具有内加强筋板的长圆形柱壳 228

7.6 环形壳体 231

7.6.1 横截面为圆形的等壁厚环形壳体 231

7.6.2 弯管时壁厚变化的环形壳体 232

7.6.3 弯管时截面变化的环形壳体 233

第8章 压力容器的制造工艺及检验 235

8.1 压力容器的主要制造工艺 235

8.1.1 原材料的准备 235

8.1.2 划线 235

8.1.3 切割 238

8.2 容器通用零件的成形工艺 240

8.2.1 简体的成形 240

8.2.2 封头的成形 242

8.2.3 管子的弯曲成形 245

8.3 压力容器的焊接 246

8.3.1 焊接接头与坡口 246

8.3.2 常用焊接方法及焊接工艺 248

8.3.3 常用钢材的焊接 253

8.3.4 焊接缺陷及其防治 258

8.3.5 焊后热处理 271

8.4 过程设备的检验 272

8.4.1 无损检测 272

8.4.2 耐压试验及泄漏试验 288

8.5 在用压力容器定期检验 291

8.5.1 定期检验的目的 291

8.5.2 压力容器劣化的原因 292

8.5.3 检验的周期和内容 293

8.6 压力容器的腐蚀与控制 297

8.6.1 压力容器腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义 297

8.6.2 常见的腐蚀种类 297

8.6.3 防腐的措施 298

附录 310

附录A 国内常用压力容器现行规范标准 310

附录B 制造压力容器常用牌号、标准及使用状态和力学性能、许用应力 314

附录C 弹塑性力学及有限元基础 328

参考文献 354