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1、高压容器设计,高压容器设计,高压容器设计概述 高压圆筒的强度设计 高压容器的密封结构 高压容器的自增强技术,设计准则单层.多层,强制式自紧式,技术原理处理方法,特殊性：材料选用、筒体结构、密封结构 制造工艺、端盖与法兰,结构,材料特点,1 高压容器设计概述,1.1 高压容器的结构特点,一般采用细长的圆筒形结构长径比1215，甚至28一般采用平盖或半球形封头直径小于1000mm用平盖，大型用不可拆半球形一般采用自紧式密封结构尽量避免可拆结构，尽量减小密封直径。一般应避免在筒体上开孔尽量筒体不开孔，开在封头上，目前允许开孔直径为内径的1/3,1 高压容器设计概述,1.2 高压容器的材料特点,强度与
2、韧性三高：高强度、高韧性和高可焊性加工工艺性可锻性，焊接性能，塑性耐腐蚀性氢、氮和硫化氢腐蚀等，衬里其它要求复验更严，100%超声波,1 高压容器设计概述,1.3 高压容器筒体的结构型式,两大类：单层式和多层式,1 高压容器设计概述,1.3 高压容器筒体的结构型式,（2）多层式 多层包扎式,1 高压容器设计概述,1.3 高压容器筒体的结构型式,1 高压容器设计概述,1.3 高压容器筒体的结构型式,2 高压圆筒的强度设计,2.1 高压圆筒强度设计准则,三种：弹性失效准则、塑性失效准则、爆破失效准则,（1）弹性失效设计准则,2 高压圆筒的强度设计,2.1 高压圆筒强度设计准则,三种：弹性失效准则、
3、塑性失效准则、爆破失效准则,（2）塑性失效设计准则,理想塑性，全厚屈服,2 高压圆筒的强度设计,2.1 高压圆筒强度设计准则,三种：弹性失效准则、塑性失效准则、爆破失效准则,（3）爆破失效设计准则,日本JIS B8270及日本有些企业标准采用,2 高压圆筒的强度设计,2.2 单层高压圆筒的强度计算,（1）只受内压的情况,将高压圆筒看成具有中径、壁厚 的薄壁圆筒,中径公式,采用第三强度理论，可以较精确地推导出中径公式,2 高压圆筒的强度设计,2.2 单层高压圆筒的强度计算,（2）内压与温差同时作用的情况,分别计算，然后叠加，再做校核，内压第四，温差简化,式中：,2 高压圆筒的强度设计,2.2 单
4、层高压圆筒的强度计算,（2）内压与温差同时作用的情况,分别计算，然后叠加，再做校核，内压第四，温差简化,注意：我国GB150规定，中径公式的适用范围为不大于35MPa。当设计压力大于此值时，应采用前面介绍的塑性失效或爆破失效设计方法,2 高压圆筒的强度设计,2.3 多层高压圆筒的强度计算,理论有预应力增强，实际制造难达到，水压试验重分布,厚度计算不考虑预应力，仍按单层，许用应力不同：,直径不太大的双层或多层热套高压容器，可以用机械加工的方法保证过盈量的精度，这时可采用优化的设计方法，求得各层等强度情况下的最小总厚度。,加权平均,3 高压容器的密封结构,高压密封设计要求：（）密封可靠，在正常工作
5、时能保证容器的密封性；（）拆装方便，拆装劳动强度小，密封元件重复使用；（）制造方便，加工精度要求不太高，制造费用低；（）结构紧凑，占高压空间小，紧固件简单，锻件小。,高压密封的两大类：强制式密封：结构简单，螺栓力大，只用于小直径场合自紧式密封：结构复杂，螺栓力小，可用于大直径场合,3 高压容器的密封结构,3.1 强制式密封,（1）平垫密封,3 高压容器的密封结构,3.1 强制式密封,（2）卡扎里密封,3 高压容器的密封结构,3.2 自紧式密封,（1）双锥密封,3 高压容器的密封结构,3.2 自紧式密封,（2）伍德密封,3 高压容器的密封结构,3.2 自紧式密封,（3）“C”形环密封,3 高压容
6、器的密封结构,3.2 自紧式密封,（4）空心金属“O”形环密封,3 高压容器的密封结构,3.2 自紧式密封,（5）楔形密封,3 高压容器的密封结构,3.2 自紧式密封,（6）三角垫、B形环、八角垫与椭圆垫密封,3 高压容器的密封结构,3.3 高压管道密封,特点：线接触，自位性，强制性,受压,受拉,4 高压容器的自增强技术,4.1 自增强技术原理,形成预应力,通过预应力提高容器弹性承载能力,4 高压容器的自增强技术,4.2 自增强处理压力,4.3 自增强处理应力,塑性区的残余应力,4 高压容器的自增强技术,4.3 自增强处理应力,弹性区残余应力,4 高压容器的自增强技术,4.3 自增强处理应力,残余应力,工作应力,4 高压容器的自增强技术,4.4 自增强处理半径,主要考虑：（）自增强处理卸压后不发生反向屈服；（）容器在工作时，合成应力水平最低；（）处理设备及管道能承受该处理压力。,机械拉牵型压,4 高压容器的自增强技术,4.5 自增强处理方法,（1）液压法,操作简单压力有限,（2）机械法（型压法）,液压推动型压,
