压力容器低温低压力工况计算

RT1277-00 500L 搪玻璃反应罐（开式）计算书

1. 设计参数：1）内筒设计压力：-0.1/0.4MPa 设计温度：-35℃

筒身（封头）内直径D i =900mm 筒身（封头）名义厚度δn =14mm 筒身（封头）材料：Q245R

2）夹套设计压力：0.4MPa 设计温度：-60℃ 筒身（封头）内直径D i =1000mm 筒身（封头）名义厚度δn =8mm 筒身（封头）材料：Q245R

2. 主要受压元件：筒身、上封头和下封头。

3. 校核依据：GB150.3-2011附录E “低温低应力工况”：壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计应力小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6，且不大于50MPa 时的工况。

1245

=40. 8MPa 。 Q245R 标准常温屈服强度R eL =245MPa ，故R eL =

66

4. 内压计算校核：

1）筒身内压计算校核：取筒身名义厚度δn =14mm ，则有效厚度：

δe =δn -C =δn -C 1-C 2=14-0. 3-2. 2=11. 5mm

其中：C 为厚度附加量：C 1为材料厚度负偏差；C 2为腐蚀裕量其中1.2mm 为搪烧减薄量，1mm 为腐蚀裕量。 则筒身计算应力：

σt =

p c (D i +δe ) 0. 4⨯(900+11. 5)

==15. 9MPa

2δe 2⨯11. 5

p c D i

1

2⨯R el φ-p c

6

=

0. 4⨯9001

2⨯⨯245⨯1-0. 46

≈4. 43m m ，

筒身计算厚度：δ=

则设计厚度δd =δ+C 2=4. 43+2. 2=6. 63mm ，所以取名义厚度δn =14mm 合格。

2）内筒封头内压计算校核： a. 上封头内压计算校核：

取上封头名义厚度δnh =14mm ，则其有效厚度：

δeh =δnh -C =δn -C 1-C 2=14-0. 3-2. 6=11. 1mm 。

其中：C 为厚度附加量：C 1为材料厚度负偏差；C 2为腐蚀裕量其中1.2mm 为搪烧减薄量，1.4mm 为上封头压制成型时的加工减薄量。

上封头的计算应力：

σt =

p c (KD i +0. 5δeh ) 0. 4⨯(1⨯900+0. 5⨯11. 1)

==16. 32MPa

2δeh 2⨯11. 1

其中：K=1为标准椭圆形封头形状系数。

上封头计算厚度：

δh =

Kp c D i

1

2⨯⨯R eL φ-0. 5p c

6

=

1⨯0. 4⨯9001

2⨯⨯245⨯1-0. 5⨯0. 46

≈4. 42m m

则设计厚度δdh =δh +C 2=4. 42+2. 6=7. 02mm 所以取名义厚度δnh =14mm 合格。 b. 下封头内压计算校核：

取下封头名义厚度δnh =14mm ，则其有效厚度：

δeh =δnh -C =δn -C 1-C 2=14-0. 3-3. 6=10. 1mm 。

其中：C 为厚度附加量：C 1为材料厚度负偏差；C 2为腐蚀裕量其中1.2mm 为搪烧减薄量，1mm 为腐蚀裕量，1.4mm 为封头压制成型时的加工减薄量。 下封头的计算应力：

σt =

p c (KD i +0. 5δeh ) 0. 4⨯(1⨯900+0. 5⨯10. 1)

==17. 92MPa

2δeh 2⨯10. 1

下封头计算厚度：

δh =

Kp c D i

1

2⨯⨯R eL φ-0. 5p c

6

=

1⨯0. 4⨯9001

2⨯⨯245⨯1-0. 5⨯0. 46

≈4. 42m m

则设计厚度δdh =δh +C 2=4. 42+2. 6=7. 02mm 所以取名义厚度δnh =14mm 合格。 3）夹套内压计算校核：

取夹套筒身名义厚度δn =8mm ，则其有效厚度：

δe =δn -C =δn -C 1-C 2=8-0. 3-1=6. 7mm

则夹套筒身计算应力： σt =

p c (D i +δe )0. 4⨯（1000+6. 7）1

， ==30. 05M P a

2δe 2⨯6. 76

夹套筒身计算厚度： δ=

p c D i

1

2⨯R eL φ-p c

6

=

0. 4⨯10001

2⨯⨯245⨯0. 85-0. 46

≈5. 80m m

则设计厚度δd =δ+C 2=5. 80+1=6. 80mm 所以取名义厚度δn =8mm 合格。 4）夹套下封头内压计算校核：

取下封头名义厚度δn =8mm ，则其有效厚度：

δeh =δnh -C =δn -C 1-C 2=8-0. 3-1. 8=5. 9mm

其中C 2=1. 8mm ：1mm 为腐蚀裕量，0.8mm 为封头压制成型时的加工减薄量。 下封头的计算应力：

σt =

p c (KD i +0. 5δeh ) 0. 4⨯(1⨯1000+0. 5⨯5. 9)

==34. 0MPa

2δeh 2⨯5. 9

下封头计算厚度：

δh =

Kp c D i

1

2⨯⨯R eL φ-0. 5p c

6

=

1⨯0. 4⨯10001

2⨯⨯245⨯0. 85-0. 5⨯0. 46

≈5. 78m m

则设计厚度δdh =δh +C 2=5. 78+1. 8=7. 58mm 所以取名义厚度δnh =14mm 合格。

5．外压计算校核：

1）内筒筒身外压计算校核： a. 计算长度L =757mm

b. 假设名义厚度δn =14mm ，那么δe =δn -C =14-0. 3-2. 2=11. 5mm ， 则L /D o =757/928=0. 82 ，D o /δe =928/11. 5=80. 7 分别查GB150.3-2011图4-2和图4-5得A=0.0023，B=140.70 则计算许用外压力： [p ]=

B 140. 70

==1. 74M P a

D o /δe 928/11. 5

所以取名义厚度δn =14mm 合格。 2）内筒上封头外压计算：

有效厚度δeh ：δeh =δn -C =δn -C 1-C 2=14-0. 3-2. 6=11. 1mm 内径D i ：D i =900mm

系数K 1：K 1=0. 9为标准椭圆形封头

外压应变系数A ：A =

0. 1250. 125

==0. 00171

(K 1D i /δeh ) (0. 9⨯900/11. 1)

查GB150.3-2011图4-5得B =130. 09 许用外压力[p ]：[p ]=

B 130. 9

==1. 793MPa

K 1D i /δeh 0. 9⨯900/11. 1所以合格。

3）内筒体下封头外压计算：

有效厚度δeh ：δeh =δn -C =δn -C 1-C 2=14-0. 3-3. 6=10. 1mm 内径D i ：D i =900mm

系数K 1：K 1=0. 9为标准椭圆形封头 外压应变系数A ：A =

0. 1250. 125

==0. 00156

(K 1D i /δeh ) (0. 9⨯900/10. 1)

查GB150.3-2011图4-5得B =126. 38 许用外压力[p ]：[p ]=

B 126. 38

==1. 575MPa

K 1D i /δeh 0. 9⨯900/10. 1所以合格。

6．开孔补强计算：

计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔 1）接管N1：φ150⨯10 ；接管材料10（GB9948） 开孔直径d op ：d op =150-2⨯(10-0. 3-2. 2) =135mm

⎧⎪2d op =2⨯135=270m m

有效宽度B ：B =⎨

d +2δ+2δ=135+2⨯14+10=173m m ⎪n nt ⎩op

取较大值B =270mm

⎧⎪δ=⨯10=36. 74mm

外伸接管有效补强高度：h 1=⎨op nt

⎪⎩100mm

取较小值h 1=36. 74mm

⎧⎪δ=⨯10=36. 74mm

内伸接管有效补强高度：h 2=⎨op nt

⎪⎩0

取较小值h 2=0

强度削弱系数f r ：f r =[σ]t /[σ]=

t

t

205/6

=0. 8367 245/6

接管计算厚度δt ：δt =

p c D i

1

2⨯⨯R eL φ-p c

6

=

0. 4⨯1301

2⨯⨯205⨯1-0. 46

=0. 76m m

接管有效厚度δet ：δet =δnt -C =10-0. 3-1-1. 2=7. 5mm 壳体开孔处的计算厚度δ： δ=

p c D i

1

2⨯⨯R eL φ-p c

6

=

0. 4⨯9001

2⨯⨯245⨯1-0. 46

=4. 43m m

壳体开孔处的有效厚度δe ：δe =δn -C =14-0. 3-1. 4-1. 2=11. 1mm 壳体开孔所需补强面积A ：

A =d op δ+2δδet (1-f r ) =135⨯4. 43+2⨯4. 43⨯7. 5⨯(1-0. 8367) =608. 9mm 2 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A 1：

A 1=(B -d op )(δe -δ) -2δet (δe -δ)(1-f r )

=(270-135) ⨯(11. 1-4. 43) -2⨯7. 5⨯(11. 1-4. 43) ⨯(1-0. 8376) =884. 2mm 2

接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A 2：

A 2=2h 1(δet -δt ) f r +2h 2(δet -C 2) f r

=2⨯36. 74⨯(7. 5-0. 76) ⨯0. 8376+0

=414. 82mm 2

焊缝金属截面积A 3：A 3=35mm 2

所以A 1+A 2+A 3=884. 2+414. 82+35=1334. 02mm 2>A =608. 9mm 2，满足补强要求。

7．耐压试验应力校核：

1）内筒水压试验应力校核： 试验压力：p T =0. 5MPa 试验下的内筒最大总体薄膜应力：

σT =

p T (D i +δe )0. 5⨯(900+11. 5)

==19. 82MPa

2δe 2⨯11. 5

所以合格。

2）夹套水压试验应力校核：

a ．夹套筒体应力校核： 试验压力：p T =0. 5MPa

试验下的夹套筒体最大总体薄膜应力：

p T (D i +δe )0. 5⨯(1000+6. 7)

==37. 56MPa

2δe 2⨯6. 7

σT =

所以合格。

b ．内筒体应力校核：

试验压力：p T =1. 25p c =1. 25⨯0. 4=0. 5MPa 试验下的内筒最大总体薄膜应力：

p T (D i +δe )0. 5⨯(900+11. 5)

==19. 82MPa

2δe 2⨯11. 5

σT =