本書匯集了近些年編者在壓力容器設(shè)計單位國家監(jiān)督檢查、壓力容器設(shè)計單位鑒定評審和壓力容器設(shè)計審批員考核答辯中發(fā)現(xiàn)的典型設(shè)計問題,以及在壓力容器設(shè)計鑒定評審員培訓(xùn)考核班、壓力容器設(shè)計人員培訓(xùn)班、壓力容器設(shè)計鑒定評審員繼續(xù)教育班、壓力容器設(shè)計審批員繼續(xù)教育班答疑中遇到的典型設(shè)計問題百余例。
全書按設(shè)計文件的內(nèi)容分為設(shè)計數(shù)據(jù)、材料選用、設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)要求等。問題的解答既涉及基礎(chǔ)理論知識,亦涉及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,準(zhǔn)確、清晰,對于提高承壓容器的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計水平具有指導(dǎo)意義。
本書可供從事承壓容器設(shè)計、制造與監(jiān)察管理的技術(shù)人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生,尤其是報考執(zhí)業(yè)資格的技術(shù)人員參考使用,亦可用作壓力容器設(shè)計單位技術(shù)培訓(xùn)的教材。
第1章設(shè)計數(shù)據(jù)1
1介質(zhì)毒性危害的程度分類1
2介質(zhì)的“易燃、易爆”2
3設(shè)計壓力與計算壓力的區(qū)別2
4盛裝液化氣體的固定式壓力容器設(shè)計壓力的確定3
5最大允許工作壓力3
6設(shè)計溫度3
7受環(huán)境低溫影響的壓力容器設(shè)計溫度的確定4
8工作溫度與設(shè)計溫度4
9管殼式換熱器管、殼程沿長度的平均溫度與管、殼程設(shè)計溫度4
10設(shè)計中應(yīng)考慮的載荷5
11腐蝕裕量5
12應(yīng)力腐蝕的控制6
13圓筒和封頭焊接接頭系數(shù)7
14焊接接頭系數(shù)的選取及焊接接頭的視圖表達(dá)7
15裝量系數(shù)8
16壓力試驗和氣密性試驗8
17真空容器進行內(nèi)壓試驗的目的10
18壓力容器設(shè)計使用壽命10
19攪拌設(shè)備電機的功率核定及選型11
20《容規(guī)》與GB 150的適用范圍關(guān)于壓力、介質(zhì)限定的差異11
21盛裝最高工作溫度低于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體而未完全充滿的壓力容器如何劃類12
22球罐容積的限制12
23低溫低應(yīng)力工況12
24設(shè)計文件中壓力容器類別的表達(dá)13
25《簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》適用的簡單壓力容器14
26《簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定的“推薦使用壽命”15
27簡單壓力容器中介質(zhì)對含有少量油、干灰和細(xì)塵的規(guī)定15
28簡單壓力容器的設(shè)計方法及相關(guān)規(guī)定15
29簡單壓力容器 “同一型號”的確定15
30簡單壓力容器的組批16
31簡單壓力容器爆破試驗16
32超過推薦使用壽命的簡單壓力容器的使用17
33固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(以下簡稱“新容規(guī)”)與壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(以下簡稱“舊容規(guī)”)適用范圍的主要區(qū)別17
34“新容規(guī)”與“舊容規(guī)”類別劃分的差別17
35“新容規(guī)”與“舊容規(guī)”對產(chǎn)品焊接試件的要求17
36“新容規(guī)”與“舊容規(guī)”對多腔的容積的規(guī)定18
37“新容規(guī)”對設(shè)計單位選用境外牌號材料的規(guī)定18
第2章材料選用19
1鋼板選用19
2壓力容器用鋼板的新標(biāo)準(zhǔn)20
3應(yīng)力腐蝕的特征及其防止22
4易引起應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)22
5不銹鋼晶間腐蝕及其防止23
6易引起鉻鎳不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的介質(zhì)23
7 GB/T 43341~5—2000中不銹鋼晶間腐蝕試驗的五種方法及其適用條件24
8雙相不銹鋼的特點24
9雙相不銹鋼耐晶間腐蝕性能強于奧氏體不銹鋼的原因24
10 10鋼無縫管用于-20℃以下時應(yīng)選用的鋼管標(biāo)準(zhǔn)25
11高壓設(shè)備用無縫鋼管25
12管法蘭鍛件級別的選用26
13奧氏體不銹鋼焊條的選用26
14《簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定的碳素鋼材料28
15材料代用29
16設(shè)備選材基本原則29
第3章設(shè)計計算38
1設(shè)計溫度與設(shè)計壓力的組合38
2成形封頭許用應(yīng)力的選取38
3成形封頭注明允許最小厚度后開孔補強的計算38
4圓形平蓋受力分析38
5 GB 150規(guī)定采用中徑公式進行厚壁圓筒強度計算的原因39
6開孔補強方法40
7開孔補強計算中開孔直徑的選取41
8等面積補強法對開孔直徑的限制41
9等面積補強計算對開孔長短軸之比的限制42
10等面積補強計算中的有效補強范圍42
11在相同直徑、相同厚度、相同開孔直徑條件下容器受外壓時的開孔補強面積是受內(nèi)壓時的開孔補強面積的一半43
12人孔蓋開孔問題43
13留意接管的強度計算44
14 GB 150法蘭設(shè)計:針對不同的應(yīng)力選取不同的強度校核應(yīng)力44
15容器附件引起的局部應(yīng)力45
16鞍式支座允許載荷的確定45
17埋地臥罐的設(shè)計計算45
18裙座筒體危險截面的選取47
19螺栓安全系數(shù)的選用47
20地腳螺栓與法蘭螺栓的不同許用應(yīng)力48
21計算地震載荷和風(fēng)載荷作用下塔體和裙座筒體的組合拉、壓應(yīng)力時許用應(yīng)力值的確定48
22球殼的有關(guān)計算48
23外壓容器設(shè)計中“長圓筒”、“短圓筒”的概念及GB 150的計算中不區(qū)分長、短圓筒的原因60
24外壓圓筒加強圈設(shè)計的有關(guān)計算63
25管板隔板槽面積的計算64
26固定管板應(yīng)力計算不合格的調(diào)整66
27 U形管換熱器中管壁厚度的確定66
28雙管板換熱器管板間距的確定66
29夾套容器內(nèi)筒體的計算壓力68
30夾套容器中,穿過夾套并與夾套焊接的短管處開孔,不需補強計算68
31裝有螺旋導(dǎo)流板的夾套容器,在內(nèi)筒外壓計算時,按加強圈設(shè)計的條件69
32夾套是否采用膨脹節(jié)的判定69
33疲勞分析71
34裝設(shè)安全閥、爆破片的壓力容器,其計算書中應(yīng)包括安全裝置選用的有關(guān)內(nèi)容71
35填料支承板柵條的強度校核72
第4章結(jié)構(gòu)設(shè)計73
41壓力容器零部件73
1壓力容器焊接接頭的設(shè)計73
2不等厚筒節(jié)或筒體與球殼間連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計74
3接管與殼體焊接應(yīng)考慮的因素75
4壓力容器補強元件的選用75
5采用補強圈結(jié)構(gòu)的利弊76
6補強圈和加強墊板上的螺孔設(shè)計76
7加強圈結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)問題76
8螺栓法蘭連接的密封設(shè)計77
9標(biāo)準(zhǔn)容器法蘭的選用80
10板式平焊法蘭的適用場合80
11墊片的選用80
12商品級緊固件的選用81
13標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的選用84
14標(biāo)準(zhǔn)管法蘭壓力等級的確定85
15管法蘭用商品級緊固件的選用86
16人孔、手孔的選用86
17長筒體臥式容器的人孔設(shè)置87
18易燃、易爆液體介質(zhì)入口管結(jié)構(gòu)87
19容器緩沖擋板的結(jié)構(gòu)87
20液面計的選用90
21玻璃板液面計兩接管應(yīng)配裝截止閥的問題90
22臥式容器鞍座位置的確定及選型90
23公稱直徑DN≤900的容器必須設(shè)置加強墊板的條件91
24安全裝置設(shè)計91
25超壓泄放裝置應(yīng)用的有關(guān)問題101
26泄放裝置出口的設(shè)計102
27設(shè)備的靜電接地設(shè)計102
42塔式容器102
1塔體的軸向膨脹量102
2塔器人、手孔設(shè)計103
3塔器裙座設(shè)計103
4塔內(nèi)除沫器對氣速的要求105
5塔器的防振措施105
6塔釜(或其他容器)隔板的設(shè)計106
7 塔器吊柱設(shè)計110
8塔器吊耳設(shè)計110
9塔器地腳螺栓的選材112
43球形儲罐113
1球殼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的因素113
2球殼選材的基本原則114
3球殼焊接坡口的合理設(shè)計116
4球罐的支柱設(shè)計117
5球罐的人孔結(jié)構(gòu)117
6噴淋裝置的設(shè)計118
44高壓容器119
1高壓容器設(shè)計的基本要求119
2高壓容器筒體結(jié)構(gòu)的分類、特點及應(yīng)用120
3多層式高壓容器殼體對接接頭的設(shè)計120
4多層包扎式高壓容器的結(jié)構(gòu)特點124
5高壓容器密封結(jié)構(gòu)的分類、特點及應(yīng)用129
6高壓容器金屬平墊密封面水線的使用136
7平墊密封能否用于溫度、壓力頻繁變化的高壓容器136
8透鏡式密封的設(shè)計137
9高壓焊接三通的設(shè)計139
45管殼式換熱器140
1換熱器的分程140
2管箱深度設(shè)計141
3管板的最小厚度141
4管板厚度的確定142
5管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計143
6換熱管與管板的連接結(jié)構(gòu)143
7換熱管與管板連接方式中的強度焊、密封焊、貼脹147
8換熱管與管板采用強度脹時管孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計147
9換熱管的排列形式148
10換熱管中心距149
11管板布管限定圓149
12折流板布置149
13管板分程隔板槽150
14管殼式換熱器設(shè)置管、殼程防沖板的條件151
15換熱器設(shè)計中對接管的要求151
16固定管板換熱器中需考慮設(shè)置膨脹節(jié)的情況151
17按GB 16749—1997選用膨脹節(jié)時應(yīng)注意的問題152
18膨脹節(jié)設(shè)置內(nèi)襯套的條件152
19立式固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)153
20臥式固定管板冷凝器的殼程通過冷凝介質(zhì)時支持板的結(jié)構(gòu)153
21浮頭式換熱器的主要結(jié)構(gòu)與特點153
22 U形管式換熱器的主要結(jié)構(gòu)與特點154
23盤管(蛇管)換熱器154
24波紋換熱管156
25換熱器吊耳、頂絲及管板防松螺柱的設(shè)置158
26重疊式換熱器的支座結(jié)構(gòu)161
46其他161
1埋地臥罐結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題161
2夾套容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計162
3夾套與內(nèi)筒體材質(zhì)不同時兩者間的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計173
4攪拌設(shè)備中攪拌軸的選擇174
5攪拌設(shè)備聯(lián)軸器的選用174
6攪拌設(shè)備中間軸承和底軸承的選用175
7攪拌設(shè)備機架的選擇175
8攪拌設(shè)備軸封的選擇175
9攪拌設(shè)備中擋板的設(shè)置180
10襯里壓力容器最小壁厚的選取181
11襯里壓力容器的人孔設(shè)置181
12低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計182
第5章技術(shù)要求183
1壓力容器設(shè)計文件中技術(shù)要求的表達(dá)183
2壓力容器設(shè)計技術(shù)條件專家系統(tǒng)(PVDS)184
51容器186
1《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定容器焊接接頭必須采用全焊透結(jié)構(gòu)的情況186
2采用火焰切割加工的高強度鋼坡口表面應(yīng)進行磁粉或滲透檢測186
3壓力容器焊接接頭的表面不允許存在咬邊186
4壓力實驗的免除186
5焊后消氫處理187
6奧氏體不銹鋼制壓力容器的酸洗、鈍化處理187
7檢驗周期188
8 TSGR 7001—2004《壓力容器定期檢驗規(guī)則》中關(guān)于壓力容器全面檢驗的規(guī)定188
9 TSGR 7001—2004《壓力容器定期檢驗規(guī)則》中關(guān)于全面檢驗周期可適當(dāng)延長的規(guī)定188
10壓力容器全面檢驗中需進行確定校核的情況和強度校核的原則189
11液化石油氣儲存容器的主要技術(shù)要求189
52塔式容器190
1塔體安裝后的垂直度、彎曲度和操作時的允許撓度190
2裙座的補充技術(shù)要求190
3分段交貨的技術(shù)要求191
53球形儲罐191
1球罐上、下極板及與支柱連接之赤道板用鋼板的超聲檢測191
2鋼制球罐制造時不得采用機械方法強力組裝191
3球罐零部件的組焊192
4 GB 12337—1998要求焊縫必須在焊后立即進行后熱消氫處理的情況192
5特殊球罐的技術(shù)要求192
54管殼式換熱器193
1對管板孔橋?qū)挾鹊囊?93
2固定管板換熱器的試壓193
55其他193
1攪拌容器與攪拌機的一般補充技術(shù)要求193
2攪拌機的平衡要求194
3快開門的安全聯(lián)鎖設(shè)計195
第6章鈦制壓力容器196
1鈦鋼復(fù)合鋼板的復(fù)層材料的強度不能計入基層的強度196
2鈦襯里壓力容器需要設(shè)置檢漏系統(tǒng)196
3鈦在干氯氣中會產(chǎn)生崩潰性的破壞196
4鈦制壓力容器要作鐵污染檢驗196
5工業(yè)純鈦中的雜質(zhì)元素對鈦的性能的影響197
6鈦制設(shè)備處理發(fā)煙硝酸會產(chǎn)生爆炸198
7鈦制設(shè)備中氫的來源198
8防止石油化工工業(yè)中鈦制設(shè)備發(fā)生氫脆破裂的措施198
9鈦的熱導(dǎo)率較碳鋼低,但在許多鈦制換熱器中,其傳熱面積不比鋼制的小199
10鈦襯里層厚度的確定199
11鈦管需同時采用渦流探傷和超聲波探傷199
12鈦制容器的焊縫坡口形式和尺寸的選擇199
13鈦制容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中鈦和鐵的連接方法200
14鈦制壓力容器需要進行酸洗、鈍化處理200
15鈦制壓力容器的焊縫系數(shù)比鋼制的低200
附表201
附表1新舊鋼號對照201
附表2爆炸危險介質(zhì)203
附表3毒性介質(zhì)危害程度分級210
附表4全國主要地區(qū)基本風(fēng)壓、雪壓213
附表5設(shè)備常用標(biāo)準(zhǔn)229
參考文獻241
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