某化工厂反应釜,内径为1600mm。工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MPa,釜体材料用0Crl8Ni9。采用双面对接焊缝,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试计算釜体壁厚。
某化工厂反应釜,内径为1600mm。工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MPa,釜体材料用0Crl8Ni9。采用双面对接焊缝,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试计算釜体壁厚。
题目解答
答案
解:已知Di=1600mm。
查附表6,0Crl8Ni9在105℃时的,其许用应力[σ]105=137MPa。
查表10-9,采用双面对接焊缝,局部无损探伤,故取φ=0.85。
介质对不锈钢腐蚀极微,取C2=0。
因装安全阀,取设计压力P=1.1×1.6=1.76MPa。
根据式(10-12)

估计δn=8-25mm。查表10-10,取C1=0.8mm。
则 δn’=δd+C=12.18+0.8=12.98mm,圆整后取δn=13mm
解析
考查要点:本题主要考查压力容器壁厚的计算,涉及材料许用应力、焊缝系数、腐蚀裕量及设计压力的确定,需综合运用《压力容器》标准(GB150)的相关规定。
解题核心思路:
- 确定设计压力:因装有安全阀,设计压力需取工作压力的1.1倍。
- 查取材料许用应力:根据最高工作温度(105℃)和材料(0Crl8Ni9),查表得到许用应力。
- 确定焊缝系数:双面对接焊缝且局部探伤时,焊缝系数φ=0.85。
- 计算名义厚度:应用公式 $\delta_n = \frac{P D_i}{2 \sigma \phi} + C$,其中腐蚀裕量 $C = C_1 + C_2$。
- 圆整取值:根据计算结果和规范要求,对壁厚进行圆整。
破题关键点:
- 设计压力的修正:安全阀的存在要求设计压力高于工作压力。
- 腐蚀裕量的取值:不锈钢在介质中的腐蚀极微,$C_2=0$,但需考虑材料厚度负偏差($C_1=0.8$mm)。
- 公式中参数的准确代入:注意单位统一(压力为MPa,内径为mm)。
1. 确定设计压力
因反应釜装有安全阀,设计压力需取工作压力的1.1倍:
$P = 1.1 \times 1.6 = 1.76 \, \text{MPa}.$
2. 查取材料许用应力
0Crl8Ni9在105℃时的许用应力查表得:
$[\sigma]_{105} = 137 \, \text{MPa}.$
3. 确定焊缝系数
双面对接焊缝且局部无损探伤,查表得:
$\phi = 0.85.$
4. 确定腐蚀裕量
- 材料厚度负偏差:查表取 $C_1 = 0.8$mm。
- 介质腐蚀:不锈钢腐蚀极微,取 $C_2 = 0$mm。
- 总腐蚀裕量:
$C = C_1 + C_2 = 0.8 + 0 = 0.8 \, \text{mm}.$
5. 计算名义厚度
代入公式:
$\delta_n = \frac{P D_i}{2 \sigma \phi} + C = \frac{1.76 \times 1600}{2 \times 137 \times 0.85} + 0.8 \approx 12.18 + 0.8 = 12.98 \, \text{mm}.$
6. 圆整取值
根据规范要求,壁厚圆整后取:
$\delta_n = 13 \, \text{mm}.$