过程设备强度计算
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强度计算
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容器
-
设备
- 强度计算
- 容器
- 设备
| 内压圆筒体 | 共 11 页 第 3 页 | 内压球壳 | 共 页 第 1 页 | ||||||||||||||||||||
| 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | ||||||||||||||||||
| 计 算 压 力 | Pc | 0.5 | MPa | 计 算 压 力 | Pc | 1 | MPa | ||||||||||||||||
| 设 计 温 度 | t | 150 | ℃ | 设 计 温 度 | t | 100 | ℃ | ||||||||||||||||
| 筒 体 内 径 | Di | 2100 | mm | 球 壳 内 径 | Di | 360 | mm | ||||||||||||||||
| 筒 体 材 料 | Q245R | 球 壳 材 料 | Q245R | ||||||||||||||||||||
| 常温屈服强度 | ReL | 245 | MPa | 常温屈服强度 | ReL | 245 | MPa | ||||||||||||||||
| 许用应力 | 常 温 | [σ] | 148 | MPa | 许用应力 | 常 温 | [σ] | 148 | MPa | ||||||||||||||
| 设计温度 | [σ]t | 140 | MPa | 设计温度 | [σ]t | 147 | MPa | ||||||||||||||||
| 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.6 | mm | ||||||||||||||||
| 腐 蚀 裕 量 | C2 | 1 | mm | 腐 蚀 裕 量 | C2 | 1 | mm | ||||||||||||||||
| 焊接接头系数 | φ | 0.85 | 焊接接头系数 | φ | 1 | ||||||||||||||||||
| 壁 厚 计 算 | 壁 厚 计 算 | ||||||||||||||||||||||
| 壳体最小厚度δmin | 碳钢、低合金钢 | ≥3 mm | 说明:
1、当圆筒环焊缝系数小于纵焊缝系数一半时,圆筒厚度取纵焊缝和环焊缝中较大值。 2、公式适用于设计压力Pc≤0.4[σ]tφ的范围。 |
壳体最小厚度δmin | 碳钢、低合金钢 | ≥3 mm | 说明:
以下所有公式适用于设计压力Pc≤0.6[σ]tφ的范围。 |
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| (不包括腐蚀裕量) | 不锈钢 | ≥2 mm | (不包括腐蚀裕量) | 不锈钢 | ≥2 mm | ||||||||||||||||||
| 计算壁厚: | 4.42 | mm | 计算壁厚: | 0.61 | mm | ||||||||||||||||||
| 设计厚度: | δd = δ + C2 = | 5.42 | mm | 设计厚度: | δd = δ + C2 = | 1.61 | mm | ||||||||||||||||
| 名义厚度: | δ'n = δd + C1 = | 6.22 | mm | 名义厚度: | δ'n = δd + C1 = | 2.21 | mm | ||||||||||||||||
| 取 | δn = | 8 | mm | 取 | δn = | 3 | mm | ||||||||||||||||
| 有效厚度: | δe = δn - C1 - C2 = | 6.2 | mm | 有效厚度: | δe = δn - C1 - C2 = | 1.4 | mm | ||||||||||||||||
| 液压试验时应力校核 | 液压试验时应力校核 | ||||||||||||||||||||||
| 液压试验压力 | 0.66 | MPa | 液压试验压力 | 1.26 | MPa | ||||||||||||||||||
| 试验压力下圆筒应力 | 132.03 | MPa | 试验压力下圆筒应力 | 81.22 | MPa | ||||||||||||||||||
| 液压实验应力许用值 | 0.9ReLφ= | 187.425 | MPa | 液压实验应力许用值 | 0.9ReLφ= | 220.5 | MPa | ||||||||||||||||
| 校核结论: | 0.9ReLφ≥σT | 合格 | 校核结论: | 0.9ReLφ≥σT | 合格 | ||||||||||||||||||
| 内压椭圆形封头 | 共 11 页 第 2 页 | 内压碟形封头 | 共 页 第 2 页 | ||||||||||||||||||||
| 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | ||||||||||||||||||
| 计 算 压 力 | Pc | 0.3 | MPa | 计 算 压 力 | Pc | 1 | MPa | ||||||||||||||||
| 设 计 温 度 | t | 150 | ℃ | 设 计 温 度 | t | 100 | ℃ | ||||||||||||||||
| 封 头 内 径 | Di | 2000 | mm | 封 头 内 径 | Di | 2000 | mm | ||||||||||||||||
| 封头曲面深度 | Hi | 500 | mm | 碟形封头球面内半径 | Ri | 1800 | mm | ||||||||||||||||
| 封 头 材 料 | S30408 | 封 头 材 料 | Q245R | ||||||||||||||||||||
| 常温屈服强度 | ReL | 205 | MPa | 常温屈服强度 | ReL | 245 | MPa | ||||||||||||||||
| 许用应力 | 常 温 | [σ] | 137 | MPa | 许用应力 | 常 温 | [σ] | 148 | MPa | ||||||||||||||
| 设计温度 | [σ]t | 137 | MPa | 设计温度 | [σ]t | 147 | MPa | ||||||||||||||||
| 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.6 | mm | 说明:
1、通常取Ri=0.9Di; 2、ri≥0.1Di且ri≥3δnh。 |
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| 腐 蚀 裕 量 | C2 | 2 | mm | 腐 蚀 裕 量 | C2 | 1 | mm | ||||||||||||||||
| 焊接接头系数 | φ | 0.85 | 焊接接头系数 | φ | 1 | ||||||||||||||||||
| 椭圆封头形状系数 | K | 1.00 | 碟形封头形状系数 | M | 1.50 | 过渡段转角内半径 | ri | 200 | mm | ||||||||||||||
| 壁 厚 计 算 | 壁 厚 计 算 | ||||||||||||||||||||||
| 计算壁厚: | 2.58 | mm | 计算壁厚: | 9.20 | mm | ||||||||||||||||||
| 厚度附加量: | C = C1 + C2 = | 2.80 | mm | 说明:
1、当Di/2hi≤2时 δeh≥0.15%Di 2、当Di/2hi>2时 δeh≥0.3%Di |
厚度附加量: | C = C1 + C2 = | 1.60 | mm | 说明:
1、当Ri/ri≤5.5时 δeh≥0.15%Di 2、当Ri/ri>5.5时 δeh≥0.3%Di |
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| 名义厚度: | δ'nh = δh + C = | 5.38 | mm | 名义厚度: | δ'nh = δh + C = | 10.80 | mm | ||||||||||||||||
| 取 | δnh = | 6 | mm | 取 | δnh = | 12 | mm | ||||||||||||||||
| 有效厚度: | δeh = δnh - C1 - C2 = | 3.2 | mm | 有效厚度: | δeh = δnh - C1 - C2 = | 10.4 | mm | ||||||||||||||||
| 最小厚度: | δmin= | 3 | mm | 最小厚度: | δmin= | 6 | mm | ||||||||||||||||
| 检验结论: | 满足最小厚度要求 | 合格 | 检验结论: | 满足最小厚度要求 | 合格 | ||||||||||||||||||
| 应力校核 | 应力校核 | ||||||||||||||||||||||
| 最大允许工作压力 | 0.37 | MPa | 最大允许工作压力 | 1.13 | MPa | ||||||||||||||||||
| 设计温度下计算应力 | 110.38 | MPa | 设计温度下计算应力 | 130.06 | MPa | ||||||||||||||||||
| 校核结论: | σt≤[σ]t | 合格 | 校核结论: | σt≤[σ]t | 合格 | ||||||||||||||||||
| 筒体开孔补强计算(单孔) | 共 10 页 第 3 页 | 外压圆筒稳定性校核 | 共 11 页 第 5 页 | ||||||||||||||||||||
| 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | ||||||||||||||||||
| 设计压力 | Pc | 0.25 | MPa | 计 算 压 力 | Pc | 0.5 | MPa | ||||||||||||||||
| 设计温度 | t | 150 | ℃ | 设 计 温 度 | t | 150 | ℃ | ||||||||||||||||
| 筒
体 |
筒体内径 | Di | 2000 | mm | 筒 体 外 径 | Do | 2036 | mm | |||||||||||||||
| 筒体材料 | S30408 | 筒 体 材 料 | S30408 | ||||||||||||||||||||
| 设计温度下许用应力 | [σ]t | 137 | MPa | 名 义 厚 度 | δn | 18 | mm | ||||||||||||||||
| 开孔处名义厚度 | δn | 12 | mm | 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | ||||||||||||||||
| 材料厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | 腐 蚀 裕 量 | C2 | 2 | mm | ||||||||||||||||
| 腐蚀裕量 | C2 | 2 | mm | 圆筒计算长度 | L | 1901.7 | mm | ||||||||||||||||
| 筒体有效厚度 | δe | 9.2 | mm | 圆筒有效厚度 | δe | 15.2 | mm | ||||||||||||||||
| 开孔处焊接接头系数 | φ | 0.8 | 长度与外径的比值 | L/Do | 0.93 | ||||||||||||||||||
| 接
管 |
接 管 材 料 | S30408 | 外径与厚度的比值 | Do/δe | 133.95 | ||||||||||||||||||
| 接 管 外 径 | Dot | 530 | mm | Dot/Di= | 0.27 | 满足要求 | 比 较 | Do/δe≥20 | |||||||||||||||
| 接管厚度负偏差 | Ct1 | 0.2 | mm | 注:1、当Di≤1500mm时,Dot≤Di/2且Dot≤520mm;
2、当Di>1500mm时,Dot≤Di/3且Dot≤1000mm。 |
查外压应变系数值 | A | 9.63E-04 | Do/δe≥4.0 | |||||||||||||||
| 腐 蚀 裕 量 | Ct2 | 1 | mm | 计算外压应变系数值 | A | 不需计算 | Do/δe<4.0 | 图g | |||||||||||||||
| 设计温度下许用应力 | [σ]tt | 137 | MPa | A 小于设计温度曲线的最小值吗 | 否 | 材料设计温度屈服强度 | Relt | MPa | |||||||||||||||
| 接 管 内 径 | Dit | 520 | mm | 当 A 大于设计温度曲线的最小值时 | B | 67 | (查图4-3~图4-11)(GB150-2011) | ||||||||||||||||
| 接管焊接接头系数 | φt | 0.8 | 设计温度下材料的弹性模量 | Et | MPa | 当A小于设计温度曲线最小值时 | |||||||||||||||||
| 强度削弱系数 | fr | 1.00 | 说明:当fr≥1时取fr=1,对于安放式接管fr=1 | 当 A 小于设计温度曲线的最小值时 | B | B = 2AEt/3 = | 不需计算 | ||||||||||||||||
| 筒体壁厚计算 | 2.28 | mm | 外压圆筒稳定性校核 | [P] | 0.50 | MPa | 当Do/δe≥20时 | ||||||||||||||||
| 设计温度下筒体材料的许用应力 | [σ]t | MPa | 当Do/δe<20时 | ||||||||||||||||||||
| 接
管 壁 厚 计 算 |
接管计算厚度 | 0.59 | mm | σ0 | 2[σ]t = | 不需计算 | Mpa,0.9Relt或0.9Rp0.2t= | 不需计算 | MPa | ||||||||||||||
| 取两者中的较小值 | σ0 | 不需计算 | MPa | ||||||||||||||||||||
| [P] | 不需计算 | MPa | |||||||||||||||||||||
| 接管名义厚度 | δ'nt = δt + Ct = | 1.79 | mm | ||||||||||||||||||||
| 取 | δnt = | 5.00 | mm | ||||||||||||||||||||
| 壁厚附加量 | Ct = Ct1 + Ct2 = | 1.2 | mm | 校 核 | [P]≥Pc | 满足强度要求 | |||||||||||||||||
| 接管有效厚度 | δet = δnt - Ct = | 3.80 | mm | ||||||||||||||||||||
| 开 孔 直 径 | dop = Dit + 2 Ct | 522.4 | mm | ||||||||||||||||||||
| 因开孔所削弱面积 | A =dopδ+2δδet(1-fr)= | 1192.97 | mm2 | ||||||||||||||||||||
| 补强范围有效宽度 | B = | 2dop = | 1044.80 | mm | 取较大者 | ||||||||||||||||||
| dop+2δn+2δnt= | 556.40 | mm | 1044.8 | mm | |||||||||||||||||||
| 筒体开孔补强计算(单孔) | 共 10 页 第 4 页 | 外压椭圆形封头稳定性校核 | 共 11 页 第 6 页 | ||||||||||||||||||||
| 补强
范围 有效 高度 |
外伸接管
有效补强高度 |
h1 = | 51.11 | mm | 取较小者 | 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | |||||||||||||||
| 接管实际外伸高度 | 150 | mm | 51.11 | mm | 计 算 压 力 | Pc | 0.5 | MPa | |||||||||||||||
| 内伸接管
有效补强高度 |
h2 = | 51.11 | mm | 取较小者 | 设 计 温 度 | t | 150 | ℃ | |||||||||||||||
| 接管实际内伸高度 | 10 | mm | 10.00 | mm | 封 头 外 径 | Do | 2036 | mm | |||||||||||||||
| 筒体多余金属面积 | A1 =(B-dop)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)= | 3613.11 | mm2 | 封 头 材 料 | S30408 | ||||||||||||||||||
| 接管多余金属面积 | A2 = 2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-C2)fr = | 383.73 | mm2 | 名 义 厚 度 | δnh | 18 | mm | ||||||||||||||||
| 焊缝金属截面积 | 焊缝底边长度 | b = | 5 | mm | 钢板厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | |||||||||||||||
| 焊缝高度 | h = | 5 | mm | 腐 蚀 裕 量 | C2 | 2 | mm | ||||||||||||||||
| A3 = b * h = | 25.00 | mm2 | 圆筒有效厚度 | δeh | 15.2 | mm | |||||||||||||||||
| 可作为补强的面积 | Ae = A1 + A2 + A3 = | 4021.84 | mm2 | Ae≥A | 不需补强 | 封头外曲面深度 | hoh | 518 | mm | ||||||||||||||
| 需要补强面积 | A4 = A - Ae = | 不需计算 | mm2 | 计算比值 | Do/(2hoh) | 1.97 | |||||||||||||||||
| 补
强 圈 设 计 |
补强圈外径 | B0 ≤ B = | 不需计算 | mm | 长短轴比值系数 | K1 | 0.98 | ||||||||||||||||
| 取 | B0 = | 补强圈外径 | mm | JB/T4736-2002 | 封头当量球壳外半径 | Ro | 1989.24 | mm | |||||||||||||||
| 补强圈内径 | dB = 3 + Dot = | 不需计算 | mm | 当量外半径与厚度比值 | Ro/δeh | 130.87 | |||||||||||||||||
| 补强圈厚度 | 不需计算 | mm | 计算外压应变系数值 | A | 9.55E-04 | ||||||||||||||||||
| 取 | δnc = | 0 | mm | A 小于设计温度曲线的最小值吗 | 否 | ||||||||||||||||||
| 当 A 大于设计温度曲线的最小值时 | B | 66 | (查图4-3~图4-11)(GB150-2011) | ||||||||||||||||||||
| 设计温度下材料的弹性模量 | Et | MPa | 当A小于设计温度曲线最小值时 | ||||||||||||||||||||
| 当 A 小于设计温度曲线的最小值时 | B | B = 2AEt/3 = | 不需计算 | ||||||||||||||||||||
| 计算许用外压力 | [P] | 0.5 | MPa | ||||||||||||||||||||
| 许用外压力校核 | [P]≥Pc | 满足强度要求 | |||||||||||||||||||||
| 封头开孔补强计算(单孔) | 共 11 页 第 9 页 | ||||||||||||||||||||||
| 设 计 条 件 | 单 位 | 简 图 | |||||||||||||||||||||
| 壳体型式 | 椭圆封头 | ||||||||||||||||||||||
| 设计压力 | Pc | 0.5 | MPa | ||||||||||||||||||||
| 设计温度 | t | 150 | ℃ | ||||||||||||||||||||
| 封
头 |
封头内径 | Di | 2000 | mm | |||||||||||||||||||
| 封头外径 | Do | 2024 | mm | ||||||||||||||||||||
| 封头内曲面深度 | hi | 500 | mm | ||||||||||||||||||||
| 封头外曲面深度 | ho | 512 | mm | ||||||||||||||||||||
| 封头材料 | S30408 | ||||||||||||||||||||||
| 设计温度下许用应力 | [σ]t | 137 | MPa | ||||||||||||||||||||
| 开孔处名义厚度 | δnh | 12 | mm | ||||||||||||||||||||
| 材料厚度负偏差 | C1 | 0.8 | mm | ||||||||||||||||||||
| 腐蚀裕量 | C2 | 2 | mm | ||||||||||||||||||||
| 封头有效厚度 | δeh | 9.2 | mm | ||||||||||||||||||||
| 开孔中心至椭圆中心距离 | R | 700 | mm | ||||||||||||||||||||
| 椭圆封头形状系数 | K | 1.00 | 表5-1 | ||||||||||||||||||||
| 椭圆长短轴比值决定系数 | K1 | 0.89 | 表5-2 | ||||||||||||||||||||
| 开孔处焊接接头系数 | φ | 0.85 | |||||||||||||||||||||
| 接
管 |
接 管 材 料 | S30408 | |||||||||||||||||||||
| 接 管 外 径 | Dot | 273 | mm | Dot/Di= | 0.14 | ||||||||||||||||||
| 接管厚度负偏差 | Ct1 | 0.6 | mm | Dot≤0.5Di | 满足要求 | ||||||||||||||||||
| 腐 蚀 裕 量 | Ct2 | 1 | mm | 注:开孔最大直径d≤0.5Di | |||||||||||||||||||
| 设计温度下许用应力 | [σ]tt | 137 | MPa | ||||||||||||||||||||
| 接 管 内 径 | Dit | 273 | mm | ( Dit = Dot - 2δnt ) | |||||||||||||||||||
| 接管焊接接头系数 | φt | 0.85 | |||||||||||||||||||||
| 强度削弱系数 | fr | 1.00 | 说明:当fr≥1时取fr=1,对于安放式接管fr=1 | ||||||||||||||||||||
| 封头壁厚计算 | 开孔中心距与封头内直径的比值 | K2 = 2R/Di = | 0.70 | ||||||||||||||||||||
| 3.82 | mm | 当开孔位于以椭圆形封头中心为中心80%封头内直径的范围内时,即K2≤0.8。 | |||||||||||||||||||||
| 不需计算 | mm | 当开孔位于以椭圆形封头中心为中心80%封头内直径的范围外时,即K2>0.8。 | |||||||||||||||||||||
| 封头开孔补强计算(单孔) | 共 11 页 第 10 页 | ||||||||||||||||||||||
| 接
管 壁 厚 计 算 |
接管计算厚度 | 0.59 | mm | ||||||||||||||||||||
| 接管名义厚度 | δ'nt = δt + Ct = | 2.19 | mm | ||||||||||||||||||||
| 取 | δnt = | 5.00 | mm | ||||||||||||||||||||
| 壁厚附加量 | Ct = Ct1 + Ct2 = | 1.60 | mm | ||||||||||||||||||||
| 接管有效厚度 | δet = δnt - Ct = | 3.40 | mm | ||||||||||||||||||||
| 开 孔 直 径 | dop = Dit + 2 Ct | 276.20 | mm | ||||||||||||||||||||
| 因开孔所削弱面积 | A =dopδh+2δhδet(1-fr)= | 1055.95 | mm2 | ||||||||||||||||||||
| 补强范围有效宽度 | B = | 2dop = | 552.40 | mm | 取较大者 | ||||||||||||||||||
| dop+2δnh+2δnt= | 310.20 | mm | 552.40 | mm | |||||||||||||||||||
| 补强
范围 有效 高度 |
外伸接管
有效补强高度 |
h1 = | 37.16 | mm | 取较小者 | ||||||||||||||||||
| 接管实际外伸高度 | 150 | mm | 37.16 | mm | |||||||||||||||||||
| 内伸接管
有效补强高度 |
h2 = | 37.16 | mm | 取较小者 | |||||||||||||||||||
| 接管实际内伸高度 | 50 | mm | 37.16 | mm | |||||||||||||||||||
| 封头多余金属面积 | A1 =(B-dop)(δeh-δh)-2δet(δeh-δh)(1-fr)= | 1485.09 | mm2 | ||||||||||||||||||||
| 接管多余金属面积 | A2 = 2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-C2)fr = | 387.42 | mm2 | ||||||||||||||||||||
| 焊缝金属截面积 | 焊缝底边长度 | b = | 10 | mm | |||||||||||||||||||
| 焊缝高度 | h = | 5 | mm | ||||||||||||||||||||
| A3 = b * h = | 50.00 | mm2 | |||||||||||||||||||||
| 可作为补强的面积 | Ae = A1 + A2 + A3 = | 1922.51 | mm2 | Ae≥A | 不需补强 | ||||||||||||||||||
| 需要补强面积 | A4 = A - Ae = | 不需计算 | mm2 | ||||||||||||||||||||
| 补
强 圈 设 计 |
补强圈外径 | B0 ≤ B = | 不需计算 | mm | |||||||||||||||||||
| 取 | B0 = | 补强圈外径 | mm | JB/T4736-2002 | |||||||||||||||||||
| 补强圈内径 | dB = 3 + Dot = | 不需计算 | mm | ||||||||||||||||||||
| 补强圈厚度 | 不需计算 | mm | |||||||||||||||||||||
| 取 | δnc = | mm | |||||||||||||||||||||