前言 1
第1章 绪论 1
1.1 各国压力容器标准的体系 1
1.1.1 我国压力容器标准的体系 1
1.1.2 美国压力容器规范的体系 1
1.1.3 欧盟压力容器标准的体系 2
1.2 按规则设计和按分析设计 2
1.2.1 压力容器规范、标准的发展沿革 2
1.2.2 按应力分析设计规范的提出和存在的问题 3
1.2.3 各国压力容器标准的发展趋势和现状 4
1.2.4 对各标准的对照及简要评述 4
1.3 各国容器标准的适用对象和范围 5
1.3.1 GB 150、GB 151和JB 4732 5
1.3.2 ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2和Ⅷ-3 5
1.3.3 EN 13445 6
1.3.4 对各标准的对照及简要评述 6
1.4 各国压力容器分类 6
1.4.1 GB 150 6
1.4.2 ASME Ⅷ-1 10
1.4.3 EN 13445 10
1.4.4 对各标准的对照及简要评述 12
第2章 压力容器设计的一般问题 13
2.1 压力容器的失效准则 13
2.1.1 失效方式和失效准则 13
2.1.2 各国压力容器标准的考虑 13
2.2 设计参数 14
2.3 确定材料许用应力的安全系数 15
2.4 焊接接头分类 18
2.4.1 GB 150 18
2.4.2 ASME Ⅷ-1 19
2.4.3 EN 13445 20
2.4.4 对各标准的对照及简要评述 20
2.5 各种类容器和接头的选用与无损检测要求 21
2.5.1 GB 150 21
2.5.2 ASME Ⅷ-1 22
2.5.3 EN 13445 22
2.5.4 对各标准的对照及简要评述 29
2.6 焊接接头系数 29
2.6.1 GB 150 29
2.6.2 ASME Ⅷ-1 30
2.6.3 EN 13445 33
2.6.4 对各标准的对照及简要评述 33
2.7 试验压力系数及其相应的限制条件 33
2.7.1 GB 150 34
2.7.2 ASME Ⅷ-1 34
2.7.3 EN 13445 36
2.7.4 对各标准的对照及简要评述 37
第3章 内压元件设计 39
3.1 圆筒、球壳、锥壳设计 39
3.2 碟形、椭圆形封头设计 40
3.2.1 GB 150 40
3.2.2 ASME Ⅷ-1 40
3.2.3 EN 13445 42
3.2.4 对各标准的对照及简要评述 44
3.3 锥壳和圆筒连接处的加强及斜锥壳设计 44
3.3.1 GB 150 44
3.3.2 ASME Ⅷ-1 48
3.3.3 EN 13445 50
3.3.4 对各标准的对照及分析与评述 52
3.4 圆形和非圆形平封头及其开孔设计 52
3.4.1 GB 150 52
3.4.2 ASME Ⅷ-1 56
3.4.3 EN 13445 56
3.4.4 对各标准的对照及简要评述 61
3.5 内压元件设计中允许的局部减薄、圆度允差以及超出形状允差后的重新评定 61
3.5.1 GB 150 61
3.5.2 ASME Ⅷ-1 62
3.5.3 EN 13445 63
3.5.4 对各标准的对照及简要评述 64
第4章 外压元件设计 65
4.1 外压圆筒、球壳、锥壳、椭圆形、碟形封头设计 65
4.1.1 GB 150 65
4.1.2 ASME Ⅷ-1 71
4.1.3 EN 13445 72
4.1.4 对各标准的对照及简要评述 76
4.2 锥壳和圆筒连接处的加强设计和斜锥壳设计 77
4.2.1 GB 150 77
4.2.2 ASME Ⅷ-1 79
4.2.3 EN 13445 80
4.2.4 对各标准的对照及简要评述 80
4.3 外压圆筒及锥壳的加强圈设计 80
4.3.1 GB 150 80
4.3.2 ASME Ⅷ-1 81
4.3.3 EN 13445 82
4.3.4 对各标准的分析及简要评述 84
4.4 在横向外压、轴向压缩、横向剪力、轴向弯矩单独或组合作用下的设计 85
4.5 外压元件的形状允差 85
4.5.1 GB 150 85
4.5.2 ASME Ⅷ-1 87
4.5.3 EN 13445 87
4.5.4 对各标准的对照及简要评述 88
4.6 超出形状允差后的重新评定 89
4.6.1 GB 150 89
4.6.2 ASME Ⅷ-1 89
4.6.3 EN 13445 89
4.7 半管式夹套容器设计 90
4.7.1 GB 150 90
4.7.2 ASME Ⅷ-1 90
4.7.3 EN 13445 92
4.7.4 对各标准的对照及简要评述 93
第5章 开孔接管及其补强设计 94
5.1 开孔补强设计准则 94
5.1.1 GB 150 94
5.1.2 ASME Ⅷ-1 94
5.1.3 EN 13445 94
5.1.4 ASME Ⅷ-2 95
5.1.5 对各标准的分析及简要评述 95
5.2 最大开孔尺寸的限制，不需补强和不另行补强的最大开孔尺寸 96
5.2.1 GB 150 96
5.2.2 ASME Ⅷ-1 97
5.2.3 EN 13445 97
5.2.4 对各标准的对照及简要评述 99
5.3 在开孔补强设计中对某些结构的规定或限制 99
5.3.1 GB 150 100
5.3.2 ASME Ⅷ-1 100
5.3.3 EN 13445 100
5.3.4 对各标准的对照及简要评述 101
5.4 内压壳体上设有径向或非径向圆形接管的补强设计 101
5.4.1 GB 150 101
5.4.2 ASME Ⅷ-1 103
5.4.3 EN 13445 106
5.4.4 对各标准的对照及简要评述 108
5.5 接管对壳体连接焊缝的强度 108
5.5.1 GB 150 108
5.5.2 ASME Ⅷ-1 108
5.5.3 EN 13445 110
5.5.4 对各标准的对照及简要评述 110
5.6 平板和外压壳体上的开孔补强设计 110
5.6.1 GB 150 111
5.6.2 ASME Ⅷ-1 111
5.6.3 EN 13445 111
5.7 壳体和平板上的大开孔设计 111
5.7.1 GB 150 112
5.7.2 ASME Ⅷ-1 114
5.7.3 EN 13445 119
5.7.4 对各标准的对照及简要评述 119
5.8 多个开孔补强设计 119
5.8.1 GB 150 120
5.8.2 ASME Ⅷ-1 120
5.8.3 EN 13445 121
5.8.4 对各标准的对照及简要评述 123
5.9 接管上作用有除压力以外载荷时的补强设计 123
5.10 ASME Ⅷ-2的开孔补强设计（压力面积应力法） 124
第6章 法兰及其相关元件设计 125
6.1 对标准法兰设计的免除 125
6.1.1 GB 150 125
6.1.2 ASME Ⅷ-1 125
6.1.3 EN 13445 125
6.1.4 对各标准的对照及简要评述 125
6.2 密封设计，内压和外压法兰的力矩计算 125
6.2.1 GB 150 126
6.2.2 ASME Ⅷ-1 128
6.2.3 EN 13445 128
6.3 法兰应力计算和校核 128
6.3.1 GB 150 128
6.3.2 ASME Ⅷ-1 130
6.3.3 EN 13445 130
6.4 法兰刚度计算和校核 130
6.4.1 GB 150 130
6.4.2 ASME Ⅷ-1 130
6.4.3 EN 13445 131
6.4.4 对各标准的对照及简要评述 131
6.5 全密封面法兰设计 131
6.5.1 GB 150 131
6.5.2 ASME Ⅷ-1 133
6.5.3 EN 13445 133
6.6 密封焊法兰设计 133
6.7 在螺栓圆内外金属对金属相接触的平面法兰设计 134
6.7.1 GB 150 134
6.7.2 ASME Ⅷ-1 134
6.7.3 EN 13445 135
6.8 反向法兰设计 136
6.8.1 GB 150 136
6.8.2 ASME Ⅷ-1 136
6.8.3 EN 13445 136
6.9 平板上的大开孔设计 137
6.10 带有法兰的凸形封头设计 137
6.10.1 GB 150 137
6.10.2 ASME Ⅷ-1 140
6.10.3 EN 13445 140
6.10.4 对各标准的对照及简要评述 140
6.11 卡箍连接件设计 141
6.11.1 载荷分析 141
6.11.2 高颈法兰的应力分析 144
6.11.3 卡箍的应力分析 144
6.11.4 高颈和卡箍的应力校核条件 145
6.12 作用有附加载荷时的法兰设计 145
第7章 卧式容器及鞍座设计 147
7.1 双鞍座卧式容器及鞍座设计 147
7.1.1 GB 150和JB/T 4731 147
7.1.2 ASME Ⅷ-1 157
7.1.3 EN 13445 157
7.1.4 对各标准的对照及简要评述 157
7.2 多鞍座和不对称布置双鞍座卧式容器设计 158
第8章 管壳式换热器和膨胀节设计 159
8.1 换热器结构类型和管板结构型式 159
8.1.1 U形管式换热器及其管板的结构型式 159
8.1.2 固定管板式换热器及其管板的结构型式 163
8.1.3 浮动管板式（浮头式）换热器及其管板的结构型式 165
8.1.4 对各标准换热器结构类型和管板结构型式的对照及简要评述 171
8.2 对管板因开孔引起削弱的考虑 171
8.2.1 GB 151 171
8.2.2 ASME Ⅷ-1 172
8.2.3 EN 13445 172
8.2.4 对各标准的对照及简要评述 172
8.3 管板结构和最小厚度要求 173
8.3.1 GB 151 173
8.3.2 ASME Ⅷ-1 173
8.3.3 EN 13445 174
8.3.4 对各标准的对照及简要评述 175
8.4 管子对管板的连接结构型式和强度要求 175
8.4.1 GB 151 175
8.4.2 ASME Ⅷ-1 178
8.4.3 EN 13445 180
8.4.4 对各标准的对照及简要评述 181
8.5 U形管式换热器设计 181
8.5.1 GB 151 181
8.5.2 ASME Ⅷ-1 184
8.5.3 EN 13445 187
8.5.4 对各标准的对照及简要评述 188
8.6 固定管板式换热器设计 189
8.6.1 GB 151 189
8.6.2 ASME Ⅷ-1 190
8.6.3 EN 13445 195
8.6.4 对各标准的对照及简要评述 197
8.7 浮动管板式换热器设计 198
8.7.1 GB 151 198
8.7.2 ASME Ⅷ-1 199
8.7.3 EN 13445 202
8.7.4 对各标准的对照及简要评述 203
8.8 膨胀节设计 204
8.8.1 强度、刚度和疲劳寿命设计 204
8.8.2 膨胀节的轴向刚度和轴向伸缩量 208
第9章 附加载荷和局部载荷 210
9.1 内压球壳承受附加总体载荷 211
9.1.1 GB 150 211
9.1.2 ASME Ⅷ-1 211
9.1.3 EN 13445 211
9.1.4 ASME Ⅷ-2 211
9.1.5 各标准设计方法的比较 212
9.2 内压圆柱壳承受附加总体载荷 212
9.2.1 GB 150 212
9.2.2 ASME Ⅷ-1 213
9.2.3 EN 13445 213
9.2.4 ASME Ⅷ-2 213
9.2.5 各标准设计方法的比较 214
9.3 内压锥壳承受附加总体载荷 214
9.3.1 GB 150 215
9.3.2 ASME Ⅷ-1 215
9.3.3 EN 13445 215
9.3.4 ASME Ⅷ-2 215
9.3.5 各标准设计方法的比较 216
9.4 内压作用下的圆柱壳与锥壳过渡连接处承受附加总体载荷 216
9.4.1 GB 150 216
9.4.2 ASME Ⅷ-1 216
9.4.3 EN 13445 217
9.4.4 ASME Ⅷ-2 217
9.4.5 各标准设计方法的比较 219
9.5 球壳承受局部载荷 219
9.5.1 WRC 107 219
9.5.2 PD 5500 224
9.5.3 EN 13445 228
9.5.4 综合比较 229
9.6 圆柱壳承受局部载荷 231
9.6.1 WRC 107 231
9.6.2 WRC 297 234
9.6.3 PD 5500 237
9.6.4 EN 13445 242
9.6.5 TEMA—2007 247
9.6.6 综合比较 247
第10章 低温容器设计（压力容器的防脆性断裂） 249
10.1 对低温容器或低温操作的界定 249
10.1.1 GB 150 249
10.1.2 ASME Ⅷ-1 250
10.1.3 EN 13445 252
10.1.4 对各标准的对照及简要评述 255
10.2 对低温容器界定或判断是否进行冲击试验的调整 256
10.2.1 GB 150 256
10.2.2 ASME Ⅷ-1 256
10.2.3 EN 13445 257
10.2.4 对各标准的对照及简要评述 257
10.3 冲击试验温度及其调整 258
10.3.1 GB 150 258
10.3.2 ASME Ⅷ-1 258
10.3.3 EN 13445 260
10.3.4 对各标准的对照及简要评述 261
10.4 各种结构类型元件的控制厚度 261
10.4.1 GB 150 261
10.4.2 ASME Ⅷ-1 261
10.4.3 EN 13445 263
10.4.4 ASME Ⅷ-1和EN 13445对控制厚度规定的对照及简要评述 266
10.5 冲击吸收功、侧向膨胀的合格值 267
10.5.1 GB 150 267
10.5.2 ASME Ⅷ-1 267
10.5.3 EN 13445 269
10.5.4 对各标准的对照及简要评述 269
10.6 冲击试样的取样方向、取样部位及试样缺口方向 271
10.6.1 GB 150 271
10.6.2 ASME Ⅷ-1 272
10.6.3 EN 13445 272
10.6.4 对各标准的对照及简要评述 273
10.7 结构和有关制造、试验要求 274
10.7.1 GB 150 274
10.7.2 ASME Ⅷ-1 275
10.7.3 EN 13445 276
10.7.4 对各标准的对照及简要评述 277
10.8 ASME Ⅷ-2：2007的防脆断要求简介 278
10.8.1 是否采取防脆断措施的判断曲线 278
10.8.2 对低应力状态免除冲击试验温度的调低 278
10.8.3 冲击吸收功、侧向膨胀的合格值 279
10.8.4 断裂力学评定 280
第11章 压力容器的疲劳分析 281
11.1 要否进行疲劳分析的判断 281
11.1.1 JB 4732 281
11.1.2 ASME Ⅷ-2 283
11.1.3 EN 13445 285
11.1.4 对各标准的对照及简要评述 286
11.2 疲劳设计曲线 286
11.2.1 JB 4732 286
11.2.2 ASME Ⅷ-2 288
11.2.3 EN 13445 288
11.2.4 对各标准的对照及简要评述 288
11.3 交变应力计算，应力集中系数或疲劳强度减弱系数 290
11.3.1 JB 4732 290
11.3.2 ASME Ⅷ-2 291
11.3.3 EN 13445 292
11.3.4 对各标准的对照及简要评述 293
11.4 非恒定应力幅的疲劳积累损伤 294
11.5 螺栓的疲劳分析 294
11.5.1 JB 4732 294
11.5.2 ASME Ⅷ-2 294
11.5.3 EN 13445 294
11.6 防止棘轮现象的设计 296
11.6.1 JB 4732 296
11.6.2 ASME Ⅷ-2 297
11.6.3 EN 13445 297
11.7 按疲劳分析容器的有关制造和检测要求 297
11.7.1 JB 4732 297
11.7.2 ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2 297
11.7.3 EN 13445 298
第12章 实用数据速查 299
12.1 我国主要地区的基本风压值、雪压值 299
12.2 压力容器常用标准 315
12.3 金属材料适用的场合或相应介质 320
12.3.1 介质的性能 320
12.3.2 温度 320
12.3.3 流体的速度 320
12.3.4 黑色金属 321
12.3.5 有色金属及其合金 321
12.4 碳钢、不锈钢耐腐蚀数据 326
参考文献 410