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第1章 承压容器设计概述1

1.1承压容器在化工、石油化工生产中的应用1

1.2对承压容器设计、制造、检验工作加强监察管理的重要性及容器分类2

1.3承压容器设计中应予考虑的主要因素4

承压容器的选型4

承压容器的选材4

容器设计的规范化6

1.4承压容器的失效准则、设计准则和破坏方式6

容器的失效准则和设计准则6

容器的破坏方式9

运行功能的丧失或破坏10

1.5压力容器设计规范简介11

参考文献12

第2章 应力分析在承压容器设计中的应用13

2.1概述13

2.2有关的应力分析方法、假设条件和适用性13

材料力学13

板壳理论13

弹性力学19

有限元法20

实验应力分析21

断裂力学21

2.3由应力分析所引起在容器选型、结构、选材等方面的启示21

参考文献23

第3章 承压容器设计中的一般问题24

3.1承压容器设计的总体思路24

3.2应力分类25

一次应力27

二次应力28

峰值应力29

3.3焊接接头分类和焊接接头系数30

ASMEⅧ-1的焊接接头分类31

GB 150的焊接接头分类33

焊接接头系数35

3.4设计参数的确定36

3.5由容器设计总体思路和设计参数选用等对容器设计的启示和讨论41

参考文献42

第4章 内压圆筒和封头设计43

4.1单层圆筒设计43

薄壁圆筒设计43

厚壁圆筒设计45

厚壁圆筒的塑性自增强51

4.2单层球壳设计53

4.3多层圆筒设计54

多层缩套容器55

多层包扎容器59

多层缠绕容器60

4.4多层球壳设计62

4.5薄壁封头设计62

椭圆形封头62

碟形封头65

无折边球形封头67

锥形封头68

平封头77

锻制紧缩口88

4.6由对内压圆筒和封头设计的分析所引起的启示和讨论89

参考文献91

第5章 外压圆筒和封头设计93

5.1外压圆筒的受载和失效方式93

5.2外压圆筒设计93

外压圆筒的周向稳定性设计93

圆筒的轴向稳定性设计102

圆筒上的加强圈设计103

5.3外压封头设计107

凸形封头（包括半球形、椭圆形、碟形和无折边球形封头）设计107

锥形封头设计108

5.4外压圆筒和封头稳定性设计有关问题的汇总116

5.5由外压圆筒和封头稳定性设计所引起的启示和讨论117

参考文献121

第6章 开孔及其补强122

6.1开孔及其补强的理论基础122

开孔对承载截面积的削弱122

孔边的应力集中123

接管对孔边附近引起的附加应力124

6.2开孔补强的设计准则125

6.3开孔补强结构127

6.4等面积补强设计128

等面积补强法的限制条件128

单个开孔的补强设计130

多个开孔的补强设计133

6.5开孔补强设计的另一方法——弹塑性失效补强设计134

弹塑性失效补强法的限制条件135

弹塑性失效补强计算135

6.6压力面积法补强设计137

压力面积补强法的限制条件137

压力面积法的开孔补强计算138

6.7圆筒上的大开孔设计143

6.8多层容器的开孔接管补强及其结构145

6.9超高压容器的开孔147

6.10对开孔及其补强设计的启示和讨论148

参考文献150

第7章 密封结构及其设计151

7.1密封形式、垫片和密封面类型151

7.2密封设计计算157

法兰垫片密封系统的设计计算158

卡扎里密封的设计计算161

自紧式和半自紧式密封的设计计算164

7.3法兰设计计算172

法兰类型172

法兰标准简介174

法兰强度设计计算175

7.4反向法兰和平盖上的大开孔设计189

反向法兰设计189

中央开有单个大圆孔的整体平盖设计192

中央开有单个大圆孔的整体平盖和反向法兰之间的相互联系195

7.5带法兰的凸形封头设计196

类型（a）197

类型（b）197

类型（c）198

类型（d）201

7.6筒体端部法兰的设计计算203

受轴向偏心载荷产生弯矩作用的锻造筒体端部法兰的设计计算204

N.E.C.式密封的筒体端部法兰设计计算209

卡扎里密封的筒体端部设计计算210

卡箍连接的筒体端部设计计算213

7.7高压密封紧固元件的设计计算215

主螺栓、螺母的设计计算215

卡扎里密封中螺纹套筒的设计计算216

卡箍的设计计算219

卡扎里密封的压环设计计算222

N.E.C.密封的压环设计计算222

7.8 ASME规范的卡箍连接件设计规程介绍222

卡箍连接件的受载分析223

高颈法兰的应力分析227

卡箍的应力分析228

高颈和卡箍的应力校核条件230

7.9日本压力容器标准的快开封头设计规程介绍230

整体齿啮式卡箍设计231

和圆筒壳体连成整体的齿啮式卡箍设计238

和圆筒连接成整体并带有分块式啮合环的卡箍设计245

7.10对密封结构及其设计的启示和讨论249

参考文献250

第8章 卧式容器及鞍座设计251

8.1结构分析251

8.2载荷分析252

弯矩分析252

剪力分析253

8.3各处应力计算及强度校核254

圆筒上的轴向应力254

支座截面处圆筒或封头上的切向剪切应力和封头上的附加拉伸应力256

支座截面处圆筒上的周向应力259

鞍座应力校核265

8.4用座圈支承的卧式容器267

切向剪切应力268

周向组合应力268

8.5双鞍座卧式容器上各项应力的汇总268

8.6特殊情况下的卧式容器设计271

多鞍座支承的卧式容器设计271

卧式容器上作用有附加载荷时的设计271

8.7对卧式容器及鞍座设计有关问题的讨论272

参考文献273

第9章 吊耳、支座及有关附件的设计和选用274

9.1吊耳274

吊耳结构及设计274

容器在吊装过程中的局部应力和吊装应力分析278

9.2支座279

耳式支座279

腿式支座283

支承式支座283

高压容器用裙式支座284

9.3有关附件的选用287

参考文献287

第10章 异形容器设计288

10.1非圆形截面容器的结构分析288

结构类型288

焊缝288

开孔和对开孔后引起削弱的考虑291

载荷291

10.2非圆形截面容器的设计原理291

两端封头对侧板的加强作用292

设置加强件的有关问题293

应力校核条件297

焊缝系数？和开孔削弱系数η297

10.3非圆形截面容器设计公式的择要分析298

无过渡圆弧、无加强件和拉撑的对称矩形截面容器298

无过渡圆弧、有外加强件的对称矩形截面容器301

10.4受外压的非圆形截面容器设计要点303

10.5半管式夹套容器设计简介304

半管式夹套容器的设计原理分析304

半管式夹套容器的设计方法和步骤307

半圆管夹套容器设计中的注意点307

10.6对异形容器设计的讨论307

参考文献309

第11章 低温容器设计310

11.1低温容器设计的特殊要求310

11.2各有关规范的防脆断措施分析和比较310

我国容器标准的防脆断措施311

ASME规范的防脆断措施312

EN 13445的防脆断措施318

11.3由材料低温性能所引起的启示320

参考文献321

第12章 壳体局部应力计算原理及其应用322

12.1 WRC 107公报分析323

球壳上局部应力的计算323

圆柱壳上局部应力的计算329

12.2 WRC 297公报分析333

应力分析、计算、汇总及组合334

圆筒、附件的结构参数和应用时的限制条件336

12.3 PD 5500对壳体局部应力计算的简要分析338

PD 5500关于圆柱壳上的局部应力分析338

PD 5500关于球壳上的局部应力分析340

12.4局部应力计算在容器设计中的应用342

12.5由局部应力计算引起的启示342

参考文献343

第13章 承压容器的分析设计和疲劳评定344

13.1承压容器设计方法的进展过程344

13.2分析设计规范的主要特点345

13.3应力分类及其评定346

应力分类346

应力强度限制条件349

一些特殊的应力强度限制条件352

13.4规范设计公式简介353

分析设计原理和规范设计公式的关系353

规范设计公式简介354

13.5承压容器的低循环疲劳设计358

影响低循环疲劳性能的因素及其在设计中的考虑359

要否进行疲劳分析的判断361

低循环疲劳设计的主要思路362

13.6塑性分析和极限载荷分析370

13.7 EN 13445（2002）和ASMEⅧ-2（2007）分析设计法介绍370

基于应力分类法分析设计所面临的问题370

分析设计方法的现状和进展372

EN 13445基于应力分类的分析设计方法简介373

ASMEⅧ-2（2007）压力容器建造另一规则简介375

参考文献376

第14章 制造、检验和试验的有关问题377

14.1低合金钢承压容器焊接377

承压容器焊接方法简介377

承压容器用低合金钢的焊接性379

承压容器用低合金钢焊接材料380

低合金钢承压容器焊接工艺381

焊接工艺评定382

14.2承压容器制造中的热处理385

热处理对钢材性能的影响385

承压容器制造中常用热处理的种类387

焊后热处理388

消氢处理392

恢复或达到规定力学性能的热处理393

奥氏体不锈钢的固溶处理与稳定化处理395

热处理试件395

14.3制造、检验和试验的有关问题396

制造要求及某些结构规定396

壳体、封头制造中的允许误差400

容器的压力试验要求407

参考文献415

第15章 承压容器设计软件及计算机辅助设计416

15.1概述416

承压容器设计计算软件417

绘制化工设备施工图的软件419

15.2过程设备强度计算软件包（SW6-1998）420

卧式容器设计421

立式容器（带夹套）设计421

固定管板式换热器设计422

浮头式换热器设计422

填函式换热器设计422

U形管式换热器设计423

高压容器设计423

塔设备设计423

球形储罐设计424

非圆形容器设计424

基本受压元件及零部件计算424

用户材料数据库管理系统428

15.3化工设备CAD施工图软件包（PVCAD）429

卧式容器430

立式容器430

带夹套搅拌反应器430

塔式容器（填料塔、筛板塔和浮阀塔）431

固定管板式换热器（立式、卧式）431

U形管式换热器（立式、卧式）432

浮头式换热器432

球形储罐432

在设备总图中插入零部件433

15.4压力容器设计技术条件专家系统（PVDS）433

带夹套立式容器433

立式容器434

卧式容器435

塔式容器435

球罐436

换热器436

参考文献436