题目
设计容器筒体和封头厚度。已知内径Di=1400mm,计算压力pc=1.8MPa,设计温度为40℃,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%无损检测。封头按标准椭圆形形式算出其所需厚度。确定参数:Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40℃; φ=1.0(双面焊对接接头,100%无损);C2=1mm.(介质无大腐蚀性)C1=0.25mm15MnVR:假设钢板厚度: 6~16mm ,则: [σ]t =177MPa , [σ] =177MPa ,s = 390 MPa
设计容器筒体和封头厚度。已知内径Di=1400mm,计算压力pc=1.8MPa,设计温度为40℃,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%无损检测。封头按标准椭圆形形式算出其所需厚度。确定参数:Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40℃; φ=1.0(双面焊对接接头,100%无损);C2=1mm.(介质无大腐蚀性)C1=0.25mm
15MnVR:假设钢板厚度: 6~16mm ,则: [σ]t =177MPa , [σ] =177MPa ,s = 390 MPa
题目解答
答案
解:(1)筒体壁厚设计:
2分
C1=0.25mm(按教材表4-9取值,GB6654-94《压力容器用钢板》)
C=C1+C2=1.25mm.
名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=7.16+1.25=8.41mm. 2分
圆整后,Sn =9mm. 1分
(2) 筒体水压试验校核
1分
有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm
试验压力
1分
计算应力
1分
应力校核
1分
∴ 筒体水压试验强度足够 1分
(3 )封头厚度设计
标准椭圆封头:
3分
名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=7.1+1.25=8.35mm. 1分
圆整后,Sn =9mm. 1分
解析
步骤 1:筒体壁厚设计
根据题目给出的参数,首先计算筒体壁厚。使用公式:
\[ S = \frac{P_c D_i}{2 [σ] φ} \]
其中,$P_c$ 是计算压力,$D_i$ 是内径,$[σ]$ 是材料的许用应力,$φ$ 是焊接接头系数。代入数值计算筒体壁厚。
步骤 2:计算名义壁厚
计算出筒体壁厚后,加上腐蚀裕量 $C$,得到名义壁厚 $S_n$。腐蚀裕量 $C$ 由 $C_1$ 和 $C_2$ 组成,$C_1$ 是介质无大腐蚀性时的腐蚀裕量,$C_2$ 是其他腐蚀裕量。
步骤 3:筒体水压试验校核
根据筒体水压试验校核公式:
\[ σ_r = \frac{P_r (D_i + S_c)}{2 S_e} \leq 0.9 φ σ_s \]
其中,$P_r$ 是试验压力,$S_c$ 是计算壁厚,$S_e$ 是有效壁厚,$σ_s$ 是材料的屈服强度。计算应力 $σ_r$ 并与 $0.9 φ σ_s$ 比较,判断筒体水压试验强度是否足够。
步骤 4:封头厚度设计
封头厚度设计使用标准椭圆形封头的公式:
\[ S = \frac{K P_c D_i}{2 [σ] φ - 0.5 P_c} \]
其中,$K$ 是封头系数,$P_c$ 是计算压力,$D_i$ 是内径,$[σ]$ 是材料的许用应力,$φ$ 是焊接接头系数。代入数值计算封头壁厚。
步骤 5:计算名义壁厚
计算出封头壁厚后,加上腐蚀裕量 $C$,得到名义壁厚 $S_n$。
根据题目给出的参数,首先计算筒体壁厚。使用公式:
\[ S = \frac{P_c D_i}{2 [σ] φ} \]
其中,$P_c$ 是计算压力,$D_i$ 是内径,$[σ]$ 是材料的许用应力,$φ$ 是焊接接头系数。代入数值计算筒体壁厚。
步骤 2:计算名义壁厚
计算出筒体壁厚后,加上腐蚀裕量 $C$,得到名义壁厚 $S_n$。腐蚀裕量 $C$ 由 $C_1$ 和 $C_2$ 组成,$C_1$ 是介质无大腐蚀性时的腐蚀裕量,$C_2$ 是其他腐蚀裕量。
步骤 3:筒体水压试验校核
根据筒体水压试验校核公式:
\[ σ_r = \frac{P_r (D_i + S_c)}{2 S_e} \leq 0.9 φ σ_s \]
其中,$P_r$ 是试验压力,$S_c$ 是计算壁厚,$S_e$ 是有效壁厚,$σ_s$ 是材料的屈服强度。计算应力 $σ_r$ 并与 $0.9 φ σ_s$ 比较,判断筒体水压试验强度是否足够。
步骤 4:封头厚度设计
封头厚度设计使用标准椭圆形封头的公式:
\[ S = \frac{K P_c D_i}{2 [σ] φ - 0.5 P_c} \]
其中,$K$ 是封头系数,$P_c$ 是计算压力,$D_i$ 是内径,$[σ]$ 是材料的许用应力,$φ$ 是焊接接头系数。代入数值计算封头壁厚。
步骤 5:计算名义壁厚
计算出封头壁厚后,加上腐蚀裕量 $C$,得到名义壁厚 $S_n$。