1、压力容器设计综合知识1课件资料压力容器设计综合知识要点第一部分 总论填空1 特种设备安全监察条例是一部 行政法规 。2 压力容器安全技术监察规程中规定，压力容器设计总图上必须 压力容器设计资格印章（复印章无效），该总图是指 蓝图 。3 极限载荷 是相对一次加载而言； 安定载荷 是相对反复加载而言。4 低循环和低频是不同的概念，低循环是指循环次数 102105 间，而低频是循环频率均为300 600次/分。5 容器计算中所用的弹性名义应力是指材料进入塑性后，假定应力与应变关系仍服从 虎克定律 。6 GB150规定，超压泄放装置不适用于操作过程中可能产生 压力剧增 ，反应速度达到 爆轰时 的压力容
2、器。7 有一只压力容器，其最高工作压力为真空度670mmHg，设计压力为0.15Mpa，其容器类别为无类别 。按容规第2 条8压力容器检验孔的最少数量：容规表3-6 300mmDi500mm ：2个手孔; 500mmDi1000mm ：1个人孔或 2个手孔（不能开设手孔）; Di1000mm ：1个人孔或 2个手孔（不能开设手孔）。9符合下列条件之一的压力容器可不开设检查孔：容规第46 条 1) 筒体内径小于等于 300 mm 的压力容器。 2) 压力容器上设有可以拆卸的封头、盖板或其他能够开关的盖子，它的尺寸 不小于 所 规定的检查孔尺寸。 3) 无腐蚀或轻微腐蚀 ，检查和清理的。 4) 制
3、冷装置用压力容器。 5) 换热器 。10常温下盛装混合液化石油气的压力容器(储存容器或移动式压力容器罐体)应进行炉内整体热处理 。容规第73 条11按容规规定，压力容器安全附件包括：安全阀、爆破片装置、紧急切断装置 、压力 表 、液面计 、测温仪表 和快开门式压力容器的安全联锁装置 。容规第2 条12 钢制压力容器GB150-1998 不适用于设计压力低于 0.1MPa ；真空度低于 0.02MPa 的容器；要求作 疲劳 分析的容器。GB150 1.3 条选择1 压力容器安全技术监察规程规定规定：压力容器介质为混合物质时，应按压力容器安全技术监察规程规定毒性程度或易燃介质的划分原则，由（d）提
4、供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据。 a）设计单位的技术部门 b）使用单位的生产技术部门 c）压力容器检测单位d）设计单位的工艺设计和使用单位的生产技术部门2 压力容器安全技术监察规程规定规定下列容器中，（a）是反应容器；（b）是换热容器；（c）是分离容器；（d）是储存容器。 a）聚合釜 b）烘缸 c）干燥塔 d）液化石油气储罐3下列压力容器属于压力容器安全技术监察规程规定监察范围的是（a）a） 低温液体罐式集装箱b） 超高压容器c） 气瓶d） 非金属制造的压力容器4 下列压力容器中，（c）属于压力容器安全技术监察规程监察范围。a) 核压力容器 b) 船舶和铁路机车上的附属压力容器 c)
5、内筒处于真空下工作的夹套（带压）的压力容器 d) 国防或军事装备用的压力容器5 下列压力容器（a）属于压力容器安全技术监察规程监察范围。 a) 低温液体罐式集装箱 b) 超高压容器 c) 气瓶 d) 非金属材料制造的压力容器6 HG20660压力容器中化学介质危害和爆炸危险程度分类标准中，极度危害是指（b） a) （级）最高允许浓度10mg/m3 b) （级）最高允许浓度0.1mg/m37 对充装LPG的球罐，计算物料质量m3时所用的物料密度3应采用（d）下的液体密度。a）常温 b）操作温度 c）最高设计温度 d）最低设计温度说明：（！）介质为液化气体（含液化石油气）固定式压力容器为设计温度下
6、的密度；（2）介质为液化气体移动式压力容器为按介质为50时罐内留有8气相空间及该设计温度下介质的密度确定。8 容器内的压力若有可能小于大气压力，该容器又不能承受此负压条件时，容器上应装设（c）a）拱形防爆片 b）正拱形防爆片 c）防负压的泄放装置 d）非直接式安全阀9无保冷设施的盛装液化气体的固定式压力容器设计压力应不低于( c )。a) 气体工作压力 b) 夏季最高温度下的工作压力c) 50wiki饱和蒸汽压/wiki力（临界温度50）或最大充装量时50的气体压力(临界温度50）10固定式液化石油气储罐的设计压力应按不低于( b )时混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。a) 40 b)
7、 50 c) 20 d) 011压力容器的法兰垫片不能使用石棉橡胶板的是( d )。a) 液化石油气储罐 b) 液氨储罐 HG20583 3.2.1.5 条c) 液氯储罐 d) 真空容器 (应采用橡胶垫或缠绕垫)12在下列厚度中能满足强度（刚度、稳定性）及使用寿命要求的最小厚度是( a )。a) 设计厚度 b) 最小厚度 c) 计算厚度 d) 名义厚度判断1 最高工作压力小于0.1Mpa，但设计压力高于0.1Mpa的压力容器也应接受容规的监察。（）2 螺旋板式换热器、容积小于0.025m3的高压容器也应接受容规的监察。（）3 带外加热盘管（半圆管DN100、PN0.8Mpa、V0.03m3）的
8、真空容器（DN2500、L2900）不接受容规的监察。（）（因为半圆管的容积大于0.025m3）4 钢制压力容器GB150-1998 适用于工作压力设计压力不大于35MPa的容器。 ( )5 GB150-1998钢制压力容器不适用于适用于真空容器。 ( )6 GB150 对真空度低于0.02MPa 的容器不适用。 ( )7 GB150-1998 标准的管辖范围包括：非受压元件与容器的连接焊缝，不包括焊缝以外的元件，如支座、支耳、裙座和加强圈等。 ( )8使用温度低于-20的碳素钢和低合金钢制造压力容器均属于低温压力容器，应按低温容器有关标准和规定进行设计、制造、检验和验收。( ) 低温低应力工
9、况可不按低温容器9真空容器是外压容器，因此应不受压力容器安全技术监察规程管辖，其设计、制造、检验和验收按GB150 ( )10一介质为空气，设计压力为2.0MPa ,容积为50 m3 的储存容器应划为三类二类压力容器。 ( )（与介质有关）11多腔压力容器应按类别高的压力腔划定该容器的类别并按该类别进行使用管理。 ( )12 多腔压力容器应按类别高的压力腔各自的类别进行设计和制造()13常温下无保冷设施的盛装混合液化石油气的压力容器，应以50作为设计温度。 ( )14因特殊原因不能开设检查孔的压力容器应对每条纵、环焊接接头做100%射线或超声无损检测，并应在设计图样上注明计算厚度。( )15压
10、力容器产品施焊前，对要求全焊透的T 型焊接接头，应进行焊接工艺评定。 ( )16 “压力容器安全技术监察规程”中压力容器的对接接头的无损检测的比例有三种，20%、50%20%、50%、100%。 ( )17压力容器安全附件包括安全阀、爆破片装置、紧急切断装载、压力表、液面计、测温仪表、快开门式压力容器的安全联锁装置，都应符合容规的规定，同时还应该符合各自相应标准的规定。 ( )18 安全阀的开启压力不得超过压力容器的设计压力；爆破片标定爆破压力也不得超过压力容器的设计压力。 ( ) HG20580 Page2219 GB150 在总体上采用的是常规设计法，但在某些局部处也体现了应力分类设计的方
11、法。 ( )第二部分 材料填空1 在制造过程中，如原有材料确认标记被裁掉或材料分成几块，应于材料切 前完成标志的移植。2 0Cr18Ni9钢板的使用温度上限为： 700 。3 16MnR钢板的金相组织为 珠光体 和 铁素体 。4 20R钢板的金相组织为 珠光体 和 铁素体 。5 用于壳体厚度大于 30mm 的16MnR钢板，应在正火状态下使用。6用于壳体厚度大于 30mm 的16MnR钢板，应逐张进行超声波检测，质量等级应不低于 级。7 压力容器锻件的质量级分为 、 、 、 四个级别。8 00Cr17Ni14Mo2钢板应在 固熔 状态下使用。9 奥氏体不锈钢的使用温度高于525时，钢中碳含量不
12、应小于0.04。10 正常应力水平下，20R钢板的使用温度下限为 20 。11 按GB150第一号修改单要求，碳素结构钢钢板Q235AF 及Q235A 不得用于压力容器受压元件。12 15CrMoR钢板的化学成分中，钼含量的名义成分为 0.5 。13 焊制压力容器用碳素钢和低合金结构钢的碳含量一般应当不超过 0.25 。14 00Cr17Ni14Mo2钢板应在 固熔 状态下使用。15 选择压力容器用钢的焊接材料时，碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝金属应保证 力学性能 ，且不超过母材标准规定的 抗拉强度 上限值加30Mpa。15 容器用钢在与温度 200 以上的氢介质接触时，应考虑氢腐蚀问题。16 铝
13、容器最高设计压力为 8 Mpa；钛容器的最高设计压力为 35 Mpa。17 钛容器主要用于耐蚀容器，应用最多的腐蚀性介质为 含氯介质 。18 在正常的应力水平下，20R钢板的使用温度下线为 20 。19 16MnR在热轧状态下的金相组织为 铁素体珠光体 。20 容器用金属材料中， 钛、铝 材及其容器不应在空气中接触明火，以免易产生金属燃烧。21碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向倾向；奥氏体钢的使用温度高于525时钢中的含碳量应不小于 0.04% 。(不能用超低碳不锈钢) GB150 4.1.6 条88.Q235-B 钢板适用于设计压力 P1.6MPa ；
14、使用温度 0-350 ；用于壳体时，钢板厚度不大于 20 mm ；不得用于 毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器。22 钢材的使用温度低于或等于-20C 时应按规定作夏比(V 型缺口)低温冲击试验，奥氏体不锈钢使用温度-1960C 时可免做冲击试验23 目前提高奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力的措施大致有 固溶化处理 、 降低钢中的含碳量 、 添加稳定碳化物的元素 三种方法。24 我国现行材料标准中，对应于有色金属屈服规定的相应强度指标铝材为 非比例伸 应力，符号是 D0.2。25 钢、铝、钛、铜、锆相对密度由低到高排序为： 铝、钛、锆、钢、铜 。选择1 16MnR钢板的使用温度下限为（c） a)
15、 0 b) 10 c) 202 设计温度为30的压力容器，其材料可选用（c）钢板。 a) 20R b) 16MnR c) 16MnDR 3 容规规定，下列材料应在退火状态下使用（b、c、d ） a) 铝及铝合金 b) 钛及太合金 c) 铜及铜合金 d) 镍及镍合金4 下列哪些材料应在正火加回火状态下使用（c、d） a) 16MnR b) 15MnNbR c) 18MnMoNbR d) 13MnNiMoNiR5 下列哪些材料为奥氏体钢（c、d） a) 0Cr13 b) 0Cr13A1 c) 0Cr18Ni9 d) 00Cr17Ni14Mo26 下列哪些锻件应选用即锻件（c） a) 换热器管板锻件
16、 b) 设计压力1.6P10MPa锻件 c) 设计压力P10MPa锻件7 奥氏体不锈钢容器的热处理一般是指（a、 c） a) 1100的故溶化处理 b) 625消应力处理 c) 1100875稳定化处理 d) 850正火处理8 设计温度为600的压力容器，其壳体钢板可选用的材料有（a 、b） a) 0Cr18Ni9 b) 0Cr17Ni12Mo2 c) 00Cr17Ni14Mo29 按钢板标准，16mm厚的Q235B钢板在20时的一组冲击功(J)数值为（c）是合格的。 a) 17. 30. 32 b) 17. 40. 50 c) 28. 30. 3110对有晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢筒体，经热
17、加工后应进行( d )热处理。a) 退火 b) 正火加回火 c) 稳定化 d) 固溶化 e)固溶化加稳定化判断1 GB150规定，在任何情况下元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度。（）2 35CrMoA螺栓用钢可在正火加回火状态下使用。（）【调质】3 16MnR钢板可在正火状态下使用。（）【小于等于30mm可在热轧状态下使用】4 设计单位应在图样上注明锻件的材料的牌号和级别。（）5 18MnMoNbR钢板应在正火加回火状态下使用。（）6 20R钢板的金相组织为珠光体加铁素体。（）7 用于压力容器壳体厚度30mm16MnR钢板，可在热轧状态下使用。（）8 对于钢材的标准抗拉强度下限b54
18、0Mpa的钢材，的含P量应不大于0.020，含S量不应大于0.015。（）9 GB150规定当选用JB47004707标准时，可免除螺栓法兰的设计计算。（）10 GB150规定法兰设计的应力校核时所有尺寸均包括腐蚀附加量。（）11 椭圆形封头或碟形封头过渡区部分开孔时，其孔的中心线宜垂直封头表面。（）12 设计温度为50的压力容器，其壳体用钢板可选用09MnNiDR。（）13 用于压力容器壳体的厚度为30mm的16MnR钢板，可在热轧状态下使用。（）14 钛材切削加工时如冷却润滑不好，切削易燃烧。（）15 奥氏体钢的使用温度高于525时，钢中含碳量应0.04%。( )16 碳素钢和碳锰钢在温度
19、高于425下长期使用，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。 ( )17多层包扎压力容器的内筒钢板，其质量等级应不低于JB/T4730.3-2005规定的II 级。 ( )18当碳素钢和低合金钢锻件公称厚度大于等于300mm 时，锻件级别不应低于JB4726 规定的级。 ( )19目前防止不锈钢产生晶间腐蚀的主要措施有：采用固溶处理；降低钢中的含碳量或添加稳定碳化物元素。 ( )20在钢材的拉伸试验中，无论用5 或10 的试样，其试验结果是一样的。( )第三部分 设计填空1水压试验时其排气孔应设在容器 顶 部。2 厚壁筒体三个应力中， 环向应力 、 径向应力 是非均匀分布的。3内压作用下标准椭圆封头
20、经向应力的最大值在 顶点 上。4 GB150规定仅适用于锥壳半锥角 60的轴对称无折边锥壳或折边锥壳。5 等面积补强计算对象是 薄膜 应力。6等面积补强壳体有效补强范围的意义是受 均匀 拉伸开小圆孔平板，孔边局部应力的衰减范围。 7 内压锥壳的壁厚计算是将锥壳作为当量圆筒处理，其中圆筒内径Di以 DcCOS 代替，Dc为锥壳 大 端直径。8 外压计算中，只有当加强圈有足够大的 惯性矩 时，才能改变圆筒的外压计算长度。9 压力容器法兰分为 窄 面法兰和 宽 面法兰两大类。10 法兰连接设计分为三部分 垫片设计 、 螺栓设计 、和 法兰本体 设计。11 GB150规定凸形封头或球壳的开孔最大直径d
21、0.5Di 。12 垫片起有效密封作用的宽度位于垫片的 外径 侧。13 垫片基本密封宽度b0是指法兰预紧后，法兰产生变形的情况下，垫片仍被 压紧 的宽度。14按GB1511999规定换热器管板锻件的级别为 级。15 椭圆封头在内压作用下的变形特征是 趋圆 。16 GB150规定锥壳与筒体的连接应采用 全焊透 结构。17 GB150规定壳体上开孔应为圆形、椭圆形和 长圆形 。18 GB150规定若条件许可推荐以 厚壁管 代替补强圈补强。19 壳体受内压的开孔补强采用 等面积 补强。20 设置加强圈是为了减小筒体的 计算长度 ，以提高筒体承受外压的能力。21 法兰密封面主要有平形、 凹凸 、 榫槽
22、 三种，其中后两种密封性能 优 于平面。22 采用补强圈补强时，补强材料一般需与壳体材料 相同 。23 壳体圆形开孔时，开孔直径是指接管内径加 2 倍厚度附加量。24 已知某点的应力状态ly ，该点的应力强度为 480 Mpa 。lj = 25 在A、B两类焊接接头中，受力最大的是 A 类接头。26 内压锥壳上存在两个方向的薄膜应力，其中环向薄膜应力是经向薄膜应力的2倍。27 内压筒体壁厚计算公式适用于单层、 多层 、 热套筒体 的计算。28 锥壳小端加强段长度是按圆柱壳在边缘力作用下的环向 薄膜 应力的衰减长度来考虑的。29 圆平板在周边均布弯矩作用下，板中的弯曲应力是 均匀 分布的，且周向
23、应力与径向应力相等。30 圆筒上的切向接管，接管与筒体的内壁相贯线是非圆形的，长轴直径为a、短轴直径为b。其开孔补强计算中，开孔补强直径d取 b 加两倍的壁厚附加量。31 当法兰的径向应力R超过许用值时，宜增大法兰的 厚度 进行调节，而增加 锥颈 厚度，相反会使R增大。32 垫片基本密封宽度b0是指法兰在预紧后，法兰产生变形的情况下，垫片仍被 压紧 的宽度。35 较软的垫片一般m较小y 较小 。36 法兰计算中的最大径向应力R发生部位在法兰环与 锥颈 连接面的 内 径处。37 椭圆封头在外压下的稳定是针对封头的 球面部分 考虑的，按 当量球壳 计算，对标准椭圆封头其当量球壳外半径，等于0.9
24、倍的封头外直径。38 法兰计算中的轴向应力H发生部位在锥颈两端，当系数f1时，表示在 小 端；当f1时，表示在 大 端 。39 焊接接头系数应根据受压元件的 焊接接头形式 和 无损检测的长度比例 确定。40 GB150中10.4.2.7款要求立式容器地脚螺栓通孔应跨中布置，这主要是考虑 风 载荷的影响。41 整体补强的型式有 增加壳体的厚度 、 厚壁管 、 整体锻件 。42 壳体圆形开孔时，开孔直径是指接管内径加 2 倍厚度 附加量 。43 当螺栓中心圆直径Db受法兰径向结构要求控制时，为紧缩Db宜选直径较 小 的螺栓。44 垫片系数是针对法兰在操作状态下，为确保密封面具有足够大的流体阻力，而
25、需要作用在垫片单位 密封 面积的压紧力与流体 压力 的比值。垫片越硬，m值越 大 。45 最大允许工作压力是根据容器壳体的 有效厚度 计算所得，其取各受压元件的 最小值 。46 外压及真空容器的圆度要求严于内压容器主要为了防止 失稳 。47 设计锥形封头时，封头大端当锥壳半锥角 30时，采用折边锥形封头，否则采用分析设计方法进行设计。48气密性试验压力为压力容器的设计压力 。容规第101 条49压力容器的筒体，封头，人孔盖 ， 人孔法兰 ，膨胀节，开孔补强圈，设备法兰，球罐的球壳板，换热器管板和换热管，M36 以上的设备主螺栓，公称直径250mm 的接管和法兰等均作为主要受压元件。容规第25
26、条50只设置一个安全阀的压力容器，根据压力高低依次排列:设计压力、工作压力、最高工作压力、开启压力、试验压力：HG20580 2(2)条(1)试验压力(2)设计压力(3)开启压力(4)最高工作压力(5)工作压力51两个不同垫片，他们的形状和尺寸均相同且都能满足密封要求，则选用m(垫片系数)值较小的垫片较好。(资料)52对于压力容器锥壳：小端，锥体半顶角45 时，可采用 无折边结构当锥体半顶角45 时，应采用带过渡段的折边结构。GB150 7.2 条53 GB150 标准管辖的容器，其范围是指 壳体 及 与其连为整体的 受压零部件。GB150 3.3 条54 低温低应力工况系指壳体或其受压元件的
27、设计温度虽然低于或等于-20，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6 ，且不大于50MPa 时的工况。GB150 附录C1.555 不锈钢容器在水压试验合格后，应将 水渍 清除干净，当不能达到这一要求时，应控制水的氯离子含量不超过 25mg/L 。容规第98 条之2 款56 有防腐要求的不锈钢容器，在压力试验及气密性试验合格后，表面需做酸洗、钝化处理 。容规第108 条57 低温压力容器的铭牌不能 直接铆固 在壳体上。GB150 附录C4.858 设计单位应对设计文件的 正确 性和 完整 性负责。GB150 3.2.2.1 条59 壳体上的开孔应为 圆形 、 椭圆形 或 长圆形 。当
28、在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于 2.0 。GB150 8 条60 压力容器锥体设计时，其大端折边锥壳的过渡段转角半径r 应不小于封头大端内直径D i 的 1 0 % 、且不小于该过渡段厚度的3 倍。GB150 7.12 条61 压力容器锥体设计时，其小端折边锥壳的过渡段转角半径rs 应不小于封头小端内直径D i s 的 5 % , 且不小于该过渡段厚度3 倍。GB150 7.12 条62 低温压力容器的结构设计要求均应有足够的 柔性 ，结构应尽量简单，减少 约束 ；避免产生过大的 温度 梯度；应尽量避免结构形状的突然变化，以减少局部 高应力 ；接管端部应打磨成 圆角
29、。GB150 附录C3.263 低温压力容器的支座需设置 垫板 ，不得 直接 焊在壳体上。GB150 附录C3.264 压力容器制造中热处理分为： 整体 热处理和 局部 热处理两类66 按GB150 标准规定,压力容器上人孔筒节的纵向焊缝应是 A 类焊缝, 而人孔法兰与人孔筒节的焊缝应是 B 类（对焊）或 C 类（角焊）焊缝。GB150 10.1.6 条66外压及真空容器的主要破坏形式是 稳定性失效 ；低温压力容器的主要破坏形式是 脆性破坏 。选择1 下列哪些封头过渡区的转角半径不得小于图样的规定值（b、d） a) 椭圆封头 b) 碟形封头 c) 球冠形封头 d) 小端折边锥形封头2一台容器进
30、行压力试验，其试验压力为5.0Mpa，应选用下列哪一压力表（b）a) 量程6Mpa的压力表 b) 量程10Mpa的压力表 c) 量程25Mpa的压力表3 GB150椭圆封头厚度计算公式中焊接接头系数中指（b） a) 椭圆封头与筒体连接环缝 b) 拼缝 4 GB150锥壳计算公式中焊接接头系数中指（b） a) 锥壳环缝接头系数 b) 锥壳纵缝的接头系数5 GB150球壳计算公式中焊接接头系数中指（a、b） a)球壳的拼缝接头系数 b)球壳与圆筒连接的环缝系数6 承受内压壳体的开孔补强准则为（a） a) 等面积补强 b) 半面积补强7 等面积补强其补强对象是（b） a) 弯曲应力 b) 薄膜应力 c) 薄膜应力加弯曲应力8 GB150规定椭圆形或碟形封头（a）在过渡区开孔 a)可以 b) 不可以9 GB150规定当采用补强圈结构时钢材的抗拉强度下限b（c）a) 490Mpa b) 325Mpa c) 540Mpa10 外压筒体和球壳的计算，尽管各国规范公式不尽相同，但大都以（b）公式为基础推导的。 a) 拉美 b) 米西斯 c) 中径11 一台外压容器直径12
