压力容器

第1章 绪论 1

1.1 概念 1

1.2 技术规范 1

1.2.1 《固定式压力容器安全技术监察规程》 1

1.2.2 《移动式压力容器安全技术监察规程》 2

1.3 技术标准 2

1.3.1 GB／T150.1 ～150.4 —2011《压力容器》 2

1.3.2 JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》（2005年确认） 3

1.3.3 GB／T 34019—2017《超高压容器》 3

1.4 基于失效模式设计 3

1.4.1 压力容器失效模式 4

1.4.2 设计准则 5

习题一 9

第2章 压力容器基本结构与设计要求 10

2.1 压力容器的基本结构 10

2.2 压力容器分类 12

2.2.1 介质组分 12

2.2.2 介质危害性 12

2.2.3 压力容器分类 12

2.3 设计基本要求 14

2.3.1 TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》对压力容器设计的基本要求 15

2.3.2 GB／T 150《压力容器》对压力容器设计的基本要求 17

2.4 压力容器设计文件 18

习题二 19

第3章 压力容器选材 20

3.1 概述 20

3.1.1 力学性能要求 20

3.1.2 加工性能要求 21

3.1.3 耐腐蚀性 22

3.1.4 材料的物理性能 22

3.1.5 材料的经济性 22

3.2 压力容器常用材料 22

3.2.1 钢 22

3.2.2 铸铁 28

3.2.3 有色金属及其合金 29

3.2.4 非金属材料 33

3.3 金属的结晶组织 35

3.3.1 金属的结晶过程 36

3.3.2 铁的同素异构转变 37

3.3.3 加热、冷却过程中铁-碳合金组织的转变 37

3.3.4 冷却速度对钢材组织及力学性能的影响 38

3.4 钢的热处理 38

3.4.1 金属材料整体热处理 38

3.4.2 化学热处理 43

3.5 金属材料的腐蚀与防护 43

3.5.1 金属材料的化学腐蚀与电化学腐蚀 44

3.5.2 影响腐蚀的因素 47

3.5.3 腐蚀评定和防护方法 48

习题三 51

第4章 薄壁压力容器应力分析 53

4.1 回转薄壳的薄膜应力分析 53

4.1.1 回转壳体的几何特征 53

4.1.2 回转薄壳的无力矩概念 54

4.1.3 回转薄壳的薄膜应力分析 54

4.2 回转薄壳的薄膜应力计算 57

4.2.1 承受气体压力的壳体 57

4.2.2 承受液体静压力的壳体 59

4.3 边缘应力及其特点 61

4.3.1 边缘应力的产生 61

4.3.2 边缘应力的特性 61

4.3.3 设计中对边缘应力的处理 62

4.4 压力容器应力分类及分析设计简介 63

4.4.1 常规设计的局限性 63

4.4.2 分析设计的基本思想 63

4.4.3 分析设计标准的应用 68

习题四 69

第5章 内压容器设计 71

5.1 设计参数的确定 71

5.1.1 设计压力和计算压力 71

5.1.2 设计温度 72

5.1.3 焊接接头系数 72

5.1.4 厚度附加量 72

5.1.5 许用应力和安全系数 73

5.1.6 厚度 73

5.2 压力试验 73

5.3 内压圆筒的强度计算 75

5.4 内压球壳的强度计算 76

5.5 凸形封头的强度计算 76

5.5.1 半球形封头 76

5.5.2 椭圆形封头 77

5.5.3 碟形封头 77

5.5.4 球冠形封头 78

5.6 锥形封头的强度计算 79

5.6.1 锥壳厚度 80

5.6.2 受内压折边锥壳 82

5.7 平板封头的强度计算 84

习题五 87

第6章 外压容器设计 89

6.1 外压容器的稳定性 89

6.2 临界压力 90

6.3 外压薄壁圆筒的稳定性计算 91

6.3.1 概述 91

6.3.2 受侧向均布外压力的长圆筒的临界压力 91

6.4 外压容器的设计计算 95

6.4.1 概述 95

6.4.2 图算法的原理 95

6.4.3 图算法的计算步骤 100

6.4.4 有关设计参数的规定 103

6.4.5 加强圈的设计计算 104

6.5 外压封头的设计计算 107

6.5.1 概述 107

6.5.2 外压凸形封头 107

习题六 108

第7章 压力容器零部件 110

7.1 法兰连接设计 110

7.1.1 法兰结构类型与标准 110

7.1.2 密封设计 113

7.1.3 螺栓设计 122

7.1.4 法兰设计 126

7.2 开孔与补强 130

7.2.1 开孔附近的应力分析 130

7.2.2 开孔补强设计 131

7.2.3 开孔补强计算 134

7.3 支座 140

7.3.1 鞍式支座的结构与选型 141

7.3.2 鞍式支座的设计计算 142

习题七 152

第8章 压力容器超压泄放装置 153

8.1 概述 153

8.2 安全阀 153

8.2.1 安全阀的结构及性能特点 153

8.2.2 安全阀的分类 154

8.2.3 安全阀的整定压力 155

8.2.4 安全阀的选用 155

8.3 安全阀排放量计算 155

8.3.1 盛装压缩气体或水蒸气压力容器的安全泄放量 155

8.3.2 盛装液化气体压力容器的安全泄放量 155

8.3.3 安全阀排放能力计算 156

8.3.4 安全阀最小排放面积和口径计算 157

8.3.5 确定安全阀的公称压力 158

8.4 爆破片 158

8.4.1 爆破片装置的性能特点 158

8.4.2 爆破片的使用场合 159

8.4.3 爆破片的爆破压力 159

8.5 安全阀和爆破片装置的组合结构 160

习题八 160

第9章 压力容器制造与检验 161

9.1 压力容器制造 161

9.1.1 制造前的准备 161

9.1.2 加工成型与组装 162

9.1.3 焊接 171

9.1.4 热处理 172

9.2 压力容器检验 174

9.2.1 检验的分类及标准体系 174

9.2.2 无损检测 178

9.2.3 耐压试验与泄漏试验 182

9.2.4 衍射时差法（TOFD）超声检测 190

习题九 194

附录 195

附录A 高合金钢螺柱许用应力 195

附录B 压力容器材料许用应力 196

参考文献 198