第1章 绪论 1
第2章 压力容器设计基本要求 3
2.1 安全技术规范对压力容器设计的基本要求 3
2.1.1 TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 3
2.1.2 TSG R0001—2004《非金属压力容器安全技术监察规程》 6
2.1.3 TSG R0003—2007《简单压力容器安全技术监察规程》 7
2.2 GB 150《压力容器》对压力容器设计的基本要求 7
2.2.1 一般规定 7
2.2.2 载荷 7
2.2.3 设计压力和计算压力的确定 8
2.2.4 设计温度的确定 8
2.3 压力容器设计文件 8
2.3.1 通用要求 8
2.3.2 设计总图 8
第3章 压力容器材料选择 10
3.1 压力容器钢板选用一般原则 10
3.2 常用压力容器钢板的种类及性能 10
3.2.1 碳素钢和低合金结构钢 11
3.2.2 高合金结构钢 11
3.2.3 低温钢 11
3.2.4 抗氢钢 12
3.3 常用压力容器不锈钢材料的合理选用 12
3.3.1 水介质 12
3.3.2 盐酸和氢氟酸介质 13
3.3.3 硫酸介质 13
3.3.4 尿素甲铵液介质 14
3.4 湿硫化氢应力腐蚀环境下压力容器用钢 14
3.4.1 湿硫化氢环境 14
3.4.2 钢在湿硫化氢环境下的腐蚀机理 15
3.4.3 选用原则 16
3.5 材料代用问题 17
3.5.1 “以优代劣” 问题 17
3.5.2 “以厚代薄” 问题 18
3.6 案例分析 18
3.6.1 选材优化 18
3.6.2 材料标准选择 20
第4章 压力容器强度计算 21
4.1 强度失效设计准则 21
4.2 采用弹性失效设计准则的常规设计方法 22
4.3 主要受压元件强度计算 22
4.3.1 内压圆筒 22
4.3.2 封头 23
4.4 平盖 25
4.4.1 圆形平盖厚度 25
4.4.2 带加强筋平盖封头 25
4.5 开孔补强计算 26
4.5.1 计算方法和一般规定 26
4.5.2 单个开孔补强的等面积法 27
4.5.3 两种开孔补强方法分析 30
4.6 案例分析 31
第5章 压力容器稳定性设计 33
5.1 失稳现象 33
5.2 设计理论 34
5.2.1 图算法原理 35
5.2.2 解析公式法 35
5.2.3 外压容器设计计算 37
5.2.4 外压容器校核计算 37
5.3 加强圈计算 37
5.3.1 主要参数确定 37
5.3.2 加强圈的设置 38
5.4 案例分析 39
5.4.1 图算法计算示例 39
5.4.2 解析公式法设计示例 40
5.4.3 失稳案例分析 41
第6章 密封结构及法兰设计 44
6.1 概述 44
6.2 密封机理及主要影响因素 44
6.2.1 密封机理 44
6.2.2 影响密封性能的主要因素 45
6.3 螺栓法兰连接设计 46
6.3.1 法兰结构类型 46
6.3.2 标准法兰选用 47
6.3.3 非标法兰设计 48
6.4 高压双锥密封设计 51
6.4.1 双锥密封原理 51
6.4.2 双锥设计计算 52
6.4.3 双锥环密封比压 53
第7章 压力容器分析设计方法 55
7.1 常规设计的局限性 55
7.2 分析设计的基本思想 56
7.2.1 极限分析概念 56
7.2.2 安定性分析概念 57
7.2.3 疲劳分析概念 58
7.2.4 应力强度限制 59
7.3 分析设计标准的应用 60
第8章 压力容器安全泄放量计算 62
8.1 概述 62
8.2 安全阀的分类及选用 62
8.2.1 安全阀分类 62
8.2.2 安全阀选用 63
8.3 安全阀排放量计算 63
8.3.1 压力容器安全泄放量计算 63
8.3.2 安全阀排放能力计算 64
8.3.3 安全阀最小排放面积和口径计算 65
8.3.4 确定安全阀的公称压力 66
第9章 卧式容器设计 67
9.1 结构型式 67
9.2 设计计算 68
9.2.1 计算步骤 68
9.2.2 圆筒轴向弯矩计算 69
9.2.3 圆筒体的轴向应力及其位置 70
9.2.4 应力校核 71
9.3 鞍座设计 73
9.3.1 鞍座设计要点 73
9.3.2 鞍座轴向位置 74
9.3.3 鞍座结构尺寸 75
9.3.4 加强圈的设置 76
9.3.5 鞍式支座结构 77
9.4 卧式容器设计合理性 77
9.5 标准要求 79
9.5.1 一般规定 79
9.5.2 材料 80
9.5.3 结构 81
9.5.4 制造、检验与验收 81
9.6 案例分析 82
9.6.1 结构优化 82
9.6.2 三鞍座卧式容器的设计 85
第10章 塔式容器设计 90
10.1 基础知识 90
10.1.1 塔设备的应用 90
10.1.2 塔设备的分类及结构 91
10.1.3 裙座、吊耳与吊柱 93
10.2 设计计算 95
10.2.1 载荷分析及计算 95
10.2.2 筒体的强度及稳定性校核 96
10.2.3 轴式吊耳的强度校核 96
10.2.4 裙座结构设计 98
10.2.5 塔地脚螺栓孔中心圆直径的计算 99
10.3 标准要求 100
10.3.1 材料 100
10.3.2 设计参数 102
10.3.3 标准不适用的塔式容器 104
10.4 设计问题解析 105
第11章 钢制球形储罐设计 108
11.1 基础知识 108
11.1.1 定义、分类与应用 108
11.1.2 结构特点 109
11.2 设计计算 112
11.2.1 一般规定 112
11.2.2 支柱计算 113
11.2.3 接管补强 114
11.2.4 其他部件计算 115
11.3 标准要求 115
11.3.1 一般规定 115
11.3.2 制造检验要求 118
11.3.3 低温球罐特殊要求 120
11.4 案例分析 121
11.4.1 基本参数 121
11.4.2 球罐设计 121
11.4.3 球壳制造、安装技术要求 123
第12章 热交换器设计 125
12.1 基础知识 125
12.1.1 热交换器分类 125
12.1.2 热交换器的特点 126
12.1.3 “管式”热交换器的结构 128
12.1.4 螺旋板式热交换器的结构 133
12.2 设计计算 134
12.2.1 筒体、封头、开孔补强 134
12.2.2 管板与换热管计算 135
12.2.3 管板设计改进 136
12.2.4 带膨胀节固定管板热交换器的强度计算 138
12.2.5 波纹管热交换器管板强度计算方法 139
12.2.6 螺旋板式热交换器设计 141
12.3 标准要求 141
12.4 案例分析 144
12.4.1 设计常见问题 145
12.4.2 案例分析 145
第13章 低温压力容器设计 148
13.1 基础知识 148
13.1.1 低温压力容器定义 148
13.1.2 低温压力容器特点 149
13.1.3 低温低应力工况 149
13.2 材料与结构要求 150
13.2.1 材料要求 150
13.2.2 结构设计要求 151
13.2.3 设计思想的变迁 152
13.3 标准要求 155
13.3.1 设计温度确定 156
13.3.2 材料选择 156
13.3.3 结构设计 157
13.3.4 制造与检验 158
13.4 案例分析 159
第14章 固定式真空绝热深冷压力容器设计 162
14.1 基础知识 162
14.1.1 基本构造 162
14.1.2 材料选用 163
14.1.3 结构设计要点 164
14.1.4 绝热设计要点 166
14.1.5 影响真空度（绝热效果）的因素 166
14.2 标准要求 167
14.2.1 载荷及许用应力 168
14.2.2 结构设计 169
14.2.3 管路系统设计 170
14.2.4 检验要求 170
14.2.5 其他要求 171
14.2.6 免除疲劳分析条件 171
14.3 案例分析 172
第15章 制冷装置用压力容器设计 175
15.1 基础知识 175
15.1.1 热交换设备 175
15.1.2 储存设备 177
15.1.3 分离以及收集设备 178
15.1.4 制冷剂 180
15.2 标准要求 182
15.2.1 设计要求 182
15.2.2 制造、检验与验收 185
15.2.3 泄漏试验与真空试验 187
15.3 典型制冷装置压力容器设计 188
15.3.1 中间冷却器 188
15.3.2 高压储液器 189
15.3.3 低压循环桶 189
15.3.4 油分离器 190
15.3.5 氨液分离器 190
第16章 搪玻璃压力容器设计 192
16.1 基础知识 192
16.1.1 概述 192
16.1.2 材料选用 194
16.1.3 结构设计 197
16.2 标准要求 200
16.2.1 设计要求 200
16.2.2 制造要求 201
16.2.3 检验、验收要求 202
第17章 铸铁压力容器设计 203
17.1 基础知识 203
17.1.1 铸铁材料特性 203
17.1.2 常见烘缸结构 203
17.1.3 设计计算 204
17.1.4 端盖结构优化设计 206
17.2 标准要求 207
17.2.1 设计限制 207
17.2.2 设计要求 208
17.2.3 制造要求 209
17.2.4 液压破坏试验规定 209
17.3 案例分析 211
第18章 快开门式压力容器设计 212
18.1 概述 212
18.1.1 结构分类 212
18.1.2 安全联锁装置分类 215
18.2 设计计算 216
18.3 标准要求 218
18.3.1 材料 218
18.3.2 安全联锁功能 218
18.3.3 制造与检验要求 218
18.4 爆炸能量计算 218
18.4.1 压缩气体爆炸能量 219
18.4.2 水蒸气爆炸能量 219
18.5 常见的缺陷及检验要求 220
18.5.1 安全联锁装置 220
18.5.2 啮合齿部位 220
18.6 案例分析 221
第19章 有色金属压力容器设计 222
19.1 基础知识 222
19.1.1 有色金属压力容器性能特点 222
19.1.2 有色金属压力容器结构特点 223
19.1.3 设计计算 224
19.2 标准要求 226
19.2.1 材料要求 226
19.2.2 设计相关参数 229
19.2.3 检验要求 231
参考文献 235