压 力 容 器 的 厚 度 设 计.docx

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1、压力容器的厚度设计王齐丽窦迎军（哈尔滨天源石化设计院150086）摘要：争论了压力容器厚度的选取，以及厚度变化对强度的影响。阐述了当图样设计厚度处于相应材料厚度范围临界值时，材料许用应力随板厚变化而变化的问题。并举例说明当制造工艺人员考虑加工成型减薄量而增加板厚时,材料强度会降低，设计人员必需增加最小厚度值以保证受压元件成型后的最小厚度仍能满意强度要求。关键词：压力容器；设计；厚度；强度；标准1 前言目前，我们我国压力容器设计依据GB150-98钢制压力容器，是国内普遍遵循的原则。一般状况下，板厚增加，元件强度会提高，但有时板厚增加强度反而降低。如何依据该标准进行厚度的恰当选取，更好地满意强度

2、需求，对压力容器设计具有重要意义。GB150-98规定，计算厚度是指按各章公式计算得到的厚度；设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和；名义厚度指设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差。我们这里争论的厚度是名义厚度。从定义中可以看出，名义厚度不包括加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位依据各自的加工工艺和加工力量自行选取，只要保证产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负偏差就可以。这样可以使制造单位依据自身条件调整加工减薄量，从而更能主动地保证产品强度所要求的厚度，更切合实际地符合制造要求。依据GB150-98等

3、我国标准的原则，制造工艺人员要依据图样厚度考虑加工减薄量而增加制造元件的毛坯厚度。在我们我国材料标准中，钢板厚度范围变化，钢板。八。，有所降低。我们我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范围增厚而有所降低，因而可能消失虽然有时板厚增加，强度反而降低的现象，尤其是封头，这种现象更明显。2 实例为了证明上述现象存在，举例如下：首先我们给出常用钢板在不同状态下的强度指标，如下表所示：常用钏板在不同状态卜的强度指标表铜号尔攻航准住用代态17，皿蜻标在下列碱（七）下的谛用电力JPa20IOO150200250300350109卜MPa6-855039018318318318318317215914715M

4、n1RGB6651热山6-1653039017717?1777ITi172159117正火16-36510370170117017017016315013936-60190350163163163163163153H1131正火6-16规325163163IaMnXiDRGH3531正火加?16-36470305157157M火36-00!901531532.1 例1某台储气罐，其封头为标准椭圆形，材质15MnVR设计内径D1=2000mm,腐蚀裕度C2=1mm,焊缝系数=1,设计压力P=2.6MPa,设计温度t=20C,标准椭圆封头外形系数K=I,设计图样上封头名义厚度6n=16mm0制造厂

5、选用18mm厚度钢板压制封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量为8X10%：,即18X10%=18mm（包含钢板厚度负偏差在内）o（1）选用!8mm厚度钢板压制封头，满意GB150-98设计要求。15MnVR.钢板厚度负偏差C=0.25mm,封头成型后最小厚度min=18-1.8=16.2mm图样厚度.钢板厚度负偏差16-0.25=15.75,即满意GB150-98的要求。（2）16mm图样厚度满意设计强度要求。对图样封头厚度16mm进行强度校核，由GB15O-98（71）椭圆封头厚度计算公式（标准椭圆k=1）：5=2-0.5A式中，由GB150-98表4-116mm厚度的15MnVRJb17

6、7MPa,则封头的计算厚度:6=K6-1474mm考虑腐蚀裕量C2=1mm,封头设计厚度6n=6+C2=14.74+1=15.74mm,在考虑钢板厚度负偏差C=0.25mm,+C2=15.74+0.25=15.99mm,现图样厚度n=16mm15.99mm,即满意设计强度要求。（3）板厚增加，强度反而不符合要求。虽然制造时考虑加工成型减薄量,增加了压制封头钢板厚度，满意GB150-98封头最小厚度2图样厚度钢板厚度负偏差的要求，但由GB15098表2/查18mm厚度的15MnVR封头材料的许用应力口MPa,此时，封头计算厚度:=15.35min2.6x2000217O1-O.52.6考虑腐蚀裕

7、度C2=1mm,则封头设计厚度n=15.35+1=16.35mm现封头成型后最小厚度（包含钢板厚度负偏差在内）为：18-18=16.2mmV封头设计厚度16.35mm,即不满意设计强度要求。2.2例2某低温反应容器(t=25C)的球形封头材质为15MnVR图样厚度20mm,设计压力P=7.65MPa,设计内径D=15000mm,腐蚀裕度C2=Immo制造厂选用22MM钢板压制球形封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量(包含钢板厚度负偏差在内)为3X12%=22X12%=2.64mm(1)选用22mm厚度钢板压制球形封头，满意GB150-98要求。22mm厚度的I5MVR钢板厚度负偏差为0.8m

8、m,封头成型后最小厚度(包含钢板厚度负偏差在内)min=22-2.64=19.36mm图样厚度钢板厚度负偏=20.0.8=19.2mm,即选用22mm厚度钢板压制球形封头，满意GB150-98要求。(2)20MM图样厚度满意设计要求。对图样球形封头厚度进行强度校核，由GB150-98(5-5)：OPcDt7.6515OO5=2GJ,=4x163x1-7.65考虑腐蚀裕度C2=Imm,则封头设计厚度8n=17.8+1=18.8mm,再考虑钢板厚度负偏差C=0.8mm,/C尸18.8+0.8=19.620mm图样厚度，即图样厚度20mm满意设计强度要求。(3)板厚增加，强度反而不符合要求。虽然制造

9、时考虑加工成型减薄量，增加了压制封头钢板厚度，满意了GB150-98封头最小厚度2图样厚度-钢板厚度负偏差的要求，但由于钢板厚度增加后由163MPa降至157MPa,此时,球型封头计算厚度:6=-再考虑腐蚀裕度C2=1mm,则球形封头设计厚度6产5+C2=18.5+1=19.5mm现封头成型后最小厚度min=22-2.64=19.3619.5mm故不能满意设计强度要求。3结语由以上实例说明，若不考虑板厚增加，材料力学性能降低这一因素，将可能制造出强度不够的不合格受压元件。除了上述两例材质外，还有其它多种钢种，如16MnR.16MnDR等的力学性能均随厚度范围变化。因此，设计人员在选用我们我国钢板进行设计时，应充分考虑材料许用应力随板厚范围变化而变化的问题；应增加最小厚度值，确保制造工艺人员为弥补加工减薄量而增加板厚时，受压元件成型后最小厚度仍能满意设计强度要求。参考文献：1GB150-1998.钢制压力容器S2|王芳咏.容器厚度争论J.机械工程师,2003,(6)。