9、 设计容器筒体[1]和封头[2]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[3]无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度 ,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。

步骤 1：确定参数
- 内径 Di = 1400 mm
- 计算压力 pc = 1.8 MPa
- 设计温度 t = 40℃
- 材质 15MnVR
- 介质无大腐蚀性，C2 = 1 mm
- 双面焊对接接头，100%探伤，φ = 1.0
- 15MnVR 钢板厚度 6~16 mm，[σ]t = 177 MPa，[σ] = 177 MPa，s = 390 MPa

步骤 2：筒体壁厚设计
- 计算筒体壁厚 S
\[
S = \frac{pc \cdot Di}{2[σ]t φ - pc} = \frac{1.8 \times 1400}{2 \times 177 \times 1.0 - 1.8} = 7.16 \text{ mm}
\]
- 计算附加厚度 C1 = 0.25 mm
- 计算总附加厚度 C = C1 + C2 = 1.25 mm
- 计算名义壁厚 Sn = S + C + 圆整 = 7.16 + 1.25 = 8.41 mm，圆整后 Sn = 9 mm

步骤 3：筒体水压试验校核
- 计算试验压力 PT = 1.25P = 1.25 × 1.8 = 2.25 MPa
- 计算试验应力 σT
\[
σT = \frac{PT (Di + Se)}{2Se} = \frac{2.25 \times (1400 + 7.75)}{2 \times 7.75} = 204.35 \text{ MPa}
\]
- 计算允许应力 0.9σs φ = 0.9 × 390 × 1 = 351 MPa
- 校核 σT < 0.9σs φ，满足条件

步骤 4：封头厚度设计
- 半球形封头
\[
S = \frac{pc \cdot Di}{4[σ]t φ - pc} = \frac{1.8 \times 1400}{4 \times 177 \times 1.0 - 1.8} = 3.57 \text{ mm}
\]
- 计算名义壁厚 Sn = S + C + 圆整 = 3.57 + 1.25 = 4.82 mm，圆整后 Sn = 5 mm
- 标准椭圆封头
\[
S = \frac{K \cdot pc \cdot Di}{2[σ]t φ - 0.5 pc} = \frac{1.0 \times 1.8 \times 1400}{2 \times 177 \times 1.0 - 0.5 \times 1.8} = 7.1 \text{ mm}
\]
- 计算名义壁厚 Sn = S + C + 圆整 = 7.1 + 1.25 = 8.35 mm，圆整后 Sn = 9 mm
- 标准碟形封头
\[
S = \frac{M \cdot pc \cdot Di}{2[σ]t φ - 0.5 pc} = \frac{1.325 \times 1.8 \times 1400}{2 \times 177 \times 1.0 - 0.5 \times 1.8} = 9.4 \text{ mm}
\]
- 计算名义壁厚 Sn = S + C + 圆整 = 9.4 + 1.25 = 10.65 mm，圆整后 Sn = 11 mm

步骤 5：确定最佳方案
- 从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头，因为其厚度适中，满足强度要求，且制造成本相对较低。