压力容器设计基础知识

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压力容器设计复习基本概念潘家祯 华东理工大学机械与动力工程学院1

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压力容器设计复习

第一章 压力容器设计概论

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第一章 压力容器设计概论这一章内容主要阐述了化工容器的特点， 从安全性和经济性两方面分析了设计压力 容器的基本要求，同时通过介绍压力容器 质量保证体系这一重要概念，从而明确本 课程的性质、对象、范围及方法。

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第一章 压力容器设计概论1.1 基本要求 (1) 明确本课程的主要任务和主要研究对象。 (2) 了解压力容器的应用特点和设计压力容器 的基本要求。 (3) 充分认识压力容器建立质量保证体系的必 要性并了解其基本内容。 (4) 一般了解国内外主要的压力容器规范。4

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点 (1) “压力容器设计”的任务是研究容器在压 力、温度和化学介质等作用下的受力、变 形和失效的规律，为合理设计容器截面形 状和尺寸提供有关强度、刚度、稳定性分 析和密封性的基本理论和方法。

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点 (2) 压力容器设计是以材料力学、机械零件、 金属材料等课程为基础的一门专业主干课， 因此学习本课程不仅要掌握压力容器的一般 设计方法，重在掌握基本原理和设计思想， 学会综合运用其他课程的基本理论和方法， 全面考虑、分析和解决工程实际问题。6

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点 (3) 压力容器的本身特点决定其安全性是核 心问题，因此设计容器应当是以安全为前提， 综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到 经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命， 即使容器满足强度、刚度和稳定性的要求， 此外，材料消耗低，制造、操作、安装和维 修方便等。7

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点 (4) 压力容器的质量管理和质量保证体系是 更严格意义上的安全性，它是近代系统工程 学在压力容器领域中的应用，所以也称“压 力容器安全系统工程”,它包括了安全监察、 检验、设计制造、使用管理以及安全评估等 方面。就一台容器而言，包括了设计、材料、 制造与制造过程中的检验、在役检验与监控 四个方面。其中，设计是先导，材料是基础， 制造是关键，检验是保征。8

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点(5) 正确选择和合理使用材料是压力容器设计的一 个重要组成部分，对于保证容器的结构合理，安全 使用和降低制造成本至关重要。除了适合工艺过程 要求外，材料的选择必须考虑力学性能和工艺性能 两方面的要求。前者包括适当的强度、良好的塑性 和较好的韧性，后者包括良好的冷热加工性能，较 好的可焊性和适宜

的热处理性能等。因钢材具有上 述众多优点而成为主要的容器用材，但不排斥特殊 的场合使用有色金属、非金属材料等。9

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点 (6) 压力容器用钢按化学成分与用途主要有 三类，即普通碳素钢、低合金(高强度)钢、 不锈耐酸钢和耐热钢。普通碳素钢与低合金 钢又可根据制造容器的特殊要求派生出压力 容器用钢。压力容器用钢区别一般用钢主要 在于降低了钢中的硫、磷的含量，增加了冲 击功的指标和提高了质量检验要求。10

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点(7) 压力容器的设计和制造都需遵循一定的标准规定，这 类标准和规范是综合了理论、试验和经验的产物，在法律 上是强制性的。我国的压力容器设计规范主要有GB150“钢 制压力容器”以及JB4732“钢制压力容器—分析设计标准”。 同时作为政府部门对压力容器安全监督的法规主要是“压 力容器安全技术监察规程”。此外还有关于材料、制造、 检验等必须遵循的国家标准和行业标准。这些共同组成以 GBI5O为核心的标准体系，是压力容器质量管理和质量保 证体系中加强法制的具体表现。11

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第一章 压力容器设计概论1.2 内容要点(8) 从安全的重要程度对压力容器分类，对于压力

容器的技术管理和安全监督具有特殊的意义。这里，容器的类别按压力高低、容器大小、介质的危害程 度以及在生产中的重要作用划分成三类，其中的三 类容器最为重要。要求也最为严格。

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压力容器设计复习

第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 2.2 压力容器的不连续应力

2.3 圆形平板的应力

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第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 本节通过介绍薄壳理论的一些基本概 念、基本理论和分析方法、主要讨论回转 薄壳的无力矩理论以及在轴对称条件下的 薄膜应力和变形的计算。

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第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 轴对称问题是容器壳体的应力分析和

强度计算的最基本问题，对轴对称问题的理解和掌握是薄壁容器的工程设计的理论基础，

同时无力矩理论所得结果总可以作为分析壳体在载荷、结构突变处附近局部区域弯曲问

题(有力矩理论)的特解，因此掌握好本节内容将有助于后续各节的学习。15

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第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 2.1.1基本要求 (1) 了解回转薄壳应力分析中采用两种计算理

论的基本原理与意义。(2) 掌握回转壳体几伺特性的基本定义，学会

对几种典型回转壳体第一曲率半径和第二曲率半径的计算。

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第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 2.1.1基本要

求 (3) 熟练掌握利用无力矩壳体理论求解轴对称

问题的基本方程式计算常用容器壳体的薄膜应力以及薄膜平行圆径向位移和经线转角。

(4) 正确理解无力矩理论的应用条件。

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第二章 容器设计的理论基础2.1 回转壳体的薄膜应力 2.1.2 内容要点(1) 工程实际中，薄壳指的是壳体厚度与其中间面 最小主曲率半径的比值不超过1/10的薄壁壳体结构。 薄壁容器的外壳一般是这种，且其几何上对称于 某一轴线的结构，故称回转薄壳。容器薄壳通常 承受的外部载荷对称于同一轴线，且支承条件也 是轴对称。由于载荷、结构是轴对称的，因而壳 内的应力和变形均具有轴对称特点，解这类壳体 问题统称为回转壳体的轴对称问题。18

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