JB4732_钢制压力容器_分析设计标准_若干问题的说明

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net JB4732《钢制压力容器——分析 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》 若干问题的说明 李建国 全国压力容器标准化技术委员会　北京　100088 　　编者按　本刊 1995 年第 1 期发表了李建国同志的有关文章之后〔1〕, 在分析设计资格取证过程中, 发现 对 JB4732 标准中一些问题的理解有许多不准确甚至谬误之处, 为此, 作者撰文继续予以说明。 关键词　钢制压力容器　分析设计　问题　说明 1　分析设计与常规设计 分析设计标准 (如: JB 4732, A SM E Ð 22) 与 常规设计标准 (如: GB 150, A SM E Ð 21) 是两类不 同的标准, 前者是基于塑性失效准则而后者是基于 弹性失效准则。从压力容器可能的失效模式〔2〕来看, 常规设计标准仅涉及“过量的弹性变形 (包括弹性 不稳定性)”一种失效模式, 它不允许在压力容器及 其部件中出现塑性变形, 其最大应力值控制在屈服 点以下。而分析设计则不仅涉及压力容器“过量的 弹性变形”一种失效模式, 还涉及了“过量的塑性 变形”、“塑性不稳定性2渐增性垮塌”, “高应变、低 循环疲劳”等多种失效模式, 它在设计、计算、选 材、制造、检验等各方面提出了相应的要求, 这些 要求与常规设计标准中的要求不同, 相比而言, 它 是严格的。再经各个方面的综合考虑, 给出了合理 的安全裕度以防止上述各失效模式的发生, 确保容 器安全使用。 “分析设计”是一个完整的概念, 从设计准则、 计算公式与曲线、选材要求、制造、检验与管理都 是相互匹配的, 不能割裂来看, 更不能取其一点与 常规设计标准相混使用。它们各自有其适用范围, 各 自有相应于设计准则的具体规定与对问题的不同处 理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。因此, 对二者的认识不能含混。 2　分析设计的计算公式与曲线 在标准中给出了内压回转壳、平盖、球壳开孔、 圆柱壳开孔、管板等许多常用部件的计算公式与曲 线, 当符合这些部分的要求 (几何形状、载荷、边 界条件等) 时, 即可直接采用其结果而不必再进行 详细的应力分析 (解析方法、数值方法或试验方 法)、应力分类与应力评定。 分析设计标准中给出的公式与曲线有些看上去 和常规设计公式相类似, 但绝不可将此视为“常规 设计”部分, 除前面所说的基本准则不同外, 在处 理方法上也是不同的, 分析设计引入了“应力强 度”、“应力分类”等概念, 它根据应力生成的原因、 应力的作用以及应力分布的规律对应力进行分类, 然后再计算各类应力的强度, 对应力强度按第 5 章 的规定加以控制。计算时采用的强度理论也与常规 设计不同。若了解了这些公式的推导过程, 就会清 楚它与常规设计的公式完全是两回事; 诚然, 在常 规设计中也可以采用一些应力分析的手段, 对所关 心的部位进行应力分析, 但是这种应力计算并不能 称为“分析设计”, 其原因是显而易见的; 因此, 不 能一见到有限元计算或解析方法计算、电测试验等 就当成“分析设计”, 因为“分析设计”是一个完整 的设计概念并有一整套的设计规定, 而不仅只是一 种处理问题的方法。在具体计算过程中, 二者采用 的失效准则也是不同的, 例如: 碟形封头与椭圆形 封头, 在常规设计中采用回转壳薄膜理论公式再加 上修正系数 (形状系数) 的方法, 在计算公式的推 导过程中采用第一强度理论, 将最大应力值小于许 用应力, 得到厚度计算公式; 这是常规设计中通常 (收稿日期: 1996207215) 　标准与规范 石油化工设备技术, 1997, 18 (3)·1·Petro2Chem ical Equ ipm ent T echno logy © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 采用的办法。而在分析设计中则采用与常规设计完 全不同的原则与方法, 将封头分为厚壁封头、薄壁 封头及中等厚度封头, 不同厚度的封头将会出现不 同的失效模式, 根据不同的失效模式分别予以控制: 假定 ∆为封头壁厚, R i 代表球冠部分的内半径, 厚 壁封头 (∆öR i> 0104～ 0105) 由球冠区的一次薄膜应 力控制, 即由球冠区壁厚全部进入屈服时的内压 (即全屈服压力) 来控制; 对于薄壁封头 (∆öR i< 01002) , 其失效模式主要是转角过渡区的周向失稳; 而对于中等厚度的封头 (∆öR i< 0104～ 0105) 塑性垮 塌压力则是确定其壁厚的主要依据, 考虑在封头转 角过渡区由内压引起的径向拉应力与周向压应力, 按照 T resca 屈服条件导出极限压力并以此为基础 做成图 1 (标准中的图 721) , 供设计使用。由此可知, 它和常规设计中以弹性失效准则为基础的设计计算 方法完全不同, 所得到的计算公式也是不一样的。 图 1　椭圆形封头 ∆öR i, röD i 与 p cöK S m 关系图 3　应力分析免除 标准中的 319 节给出了“应力分析免除”的规 定, 它有两层涵义: 其一就是前面所说的, 对一些 常用的部件给出了计算公式与曲线, 当满足 319 节 的规定时, 就不必再进行详细的应力分析, 直接采 用相应的结果即可; 当没有给出某容器或容器部件 可采用的曲线与设计公式, 或设计者与用户决定按 分析设计做完整的应力分析时 (如: 开孔接管) , 则 可按第 5 章及附录A、附录B 等所提供的方法或有 限元法进行详细的应力分析, 再对所得应力进行分 类和评定。另外一层涵义是: 对于几何、载荷的不 连续处, 对于材料性能不连续之处, 在内压作用下 将产生局部的不连续应力 (即边缘效应) , 而对于由 不同材料组成的结构 (如焊接在一起) , 即使不存在 几何或载荷的不连续, 但由于材料机械性能不同, 在 内压作用下也会产生附加应力; 319 节则规定了当 满足 31913 条所有规定时, 对多种材料组合结构, 在 满足不同材料相焊接的要求时, 则可以不再计算由 材料不同所引起的附加应力, 否则将按照要求进行 详细的应力计算。 4　压力试验时应力强度的许用极限 标准中的 317 节规定了压力试验时应力强度的 限制, 但这并不是说, 在试验压力下要进行详细的 应力分析。因为在 3171112 款明确规定: 试验时容 器任何点上的压力 (包括静压头) 超过式 (322) 和 式 (323) 规定的试验压力的 6% 时, 应按下列规定 确定试验压力的上限: 液压试验时: a1 试验温度下计算求得的一次总体薄膜应力 强度 S É 应不超过试验温度下材料屈服点 (或 012% 屈服强度) 的 90% ; b1 计算求得的一次薄膜加一次弯曲应力的应 力强度 S Ê , 应不超过下列两式给出的限制值: 当 S É ≤0167ΡS 时, S Ê ≤1135ΡS; 当 0167ΡS < S É ≤ 0190ΡS 时, S Ê ≤ 2115ΡS - 112S É 上面限制条件的不等式已在图 2 中明确地表示 出来。 　　其中: ΡS 为试验温度下材料的屈服点或 012% 屈服强度, M Pa。一般情况下, 如果按式 (322) 和 式 (323) 确定的试验压力进行液压或气压试验则不 必计算 S É 与 S Ê , 仅当容器任何点上的试验压力值 超过了标准中式 (322) 或式 (323) 计算值的 6% 时, 才需计算 S É , S Ê , 以求得液压 (或气压) 试验压力 的上限。 5　分析设计标准的选用 由于分析设计采用较为精确的应力分析方法, ·2· 石　油　化　工　设　备　技　术 1997 年　 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 图 2　压力试验时的限制条件 对容器的应力状况能了解得比较准确, 再加上合理 的应力评定, 因此, 分析设计标准更具科学性与安 全性。第一部分析设计标准 1969 年在美国颁布之 后, 一般都用于具有较高应力水平的设计上, 认为 对大型、厚壁、高压等条件下使用它是经济的; 然 而, 多年来的实践表明, 分析设计标准可以用于范 围更广的容器几何尺寸、厚度、压力等参数情况。文 献〔3〕给出了一些参考数据和条件, 但这些也都是 原则性的, 偏于保守的, 尚需根据经济性、用户情 况、制造者的实际情况决定。这些条件是: a1 当设计压力在 20M Pa 或更高时; b1 容器直径大于 1500mm 且设计压力约为 7M Pa 或更高; c1 当容器直径与壁厚的比值小于 16, 或因壁厚 较大难以制作, 如: 容器壁厚为 75mm 或更厚; d1 当容器的质量超过 20000kg 或同时制造若 干相同容器总质量为此数值; e1 容器为多层结构或较为复杂的结构; f1 容器尺寸较大而要求在现场建造组装时; g1 用于较高的压力波动或温度循环, 此时需考 虑容器的疲劳强度; h1 操作期间承受交变的温度梯度 (分析设计标 准给出了它所引起的交变温差应力的评定规则) ; i1 使用条件苛刻的容器, 例如: 抵抗冲击压力 或盛装有毒介质。 除以上几条外, 尚需进行经济核算、考虑工程 费用、安装费用等。 我国劳动部在劳办发 [ 1995 ] 145 号文中, 也提 出了使用分析设计标准的规定: a1 设计压力大于等于 10M Pa, 且壳体名义厚度 大于 25mm 的容器。 b1 设计压力与壳体内直径的乘积满足下式的 容器: pDD i≥10000 式中: pD ——容器的设计压力, M Pa; D i——容器的内直径, mm。 c1 公称容积大于 650m 3, 且设计压力大于 116M Pa 的球形储罐。 d1 使用 GB 150 规定的设计方法难于确定结构 尺寸的容器或受压元件。 e1 按有关标准、法规的规定, 须专门呈报审批 的容器或受压部件。 参　考　文　献 1　李建国 1JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》若干 问题的说明 1 石油化工设备技术, 1995, 16 (1) : 1～ 9 ·3·　第 18 卷第 3 期 李建国. JB 4732《钢制压力容器 分析设计标准》若干问题的说明 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 料仓地震载荷计算分析 祖荣祺　陈念椿 中国纺织工业设计院　北京　100037 　　摘　要　从料仓的结构和承载特点出发, 提出大、中型料仓没有必要按变壁厚塔器进行地震载荷计算; 在此基础上, 给出了简便的计算方法。 关键词　大、中型料仓　地震载荷　计算 　　料仓地震载荷是动载荷中的重要一项, 合理地 建立该载荷的计算方法, 对提高料仓设计的精确性 和经济性具有不可忽视的作用。 在建立料仓地震载荷的计算方法中, 把大型、不 等壁厚、裙座支承的料仓简化为单质点体系还是多 质点体系好是一个值得认真分析的问题。 日本 J IS B 8511《铝和铝合金焊接圆筒型料仓 结构》标准的 1983 年版, 主要是把立式圆筒形料仓 当作单质点体系考虑的, 该标准的 1987 年版则又增 加了按多质点体系考虑的内容。我国最近由全国压 力容器标准化技术委员会颁发的 JB öT 4735- 1997 《钢制焊接常压容器》标准的第十四章“料仓”和中 国石油化工总公司组织编制的“立式圆筒形钢制和 铝制料仓设计规范”则都沿用了 JB 4710《钢制塔式 容器》的地震载荷计算方法, 在不等仓壁厚度时将 料仓视为多质点体系进行考虑。那么, 该不该将料 仓作为多质点体系考虑, 或者在何种情况下应作为 多质点体系, 何种情况下应作为单质点体系, 这就 是要认真分析的了。 　　首先, 我们考察一下典型的立式圆筒形由裙座 支承的料仓, 如图 1 所示。裙座与仓体的连接线为 I—I , 裙座底面与地面的接触线为O —O。由于固体 物料排放的要求, 料仓锥体半锥顶角 Η应使 90°—Η 满足大于物料安息角的条件, 所以一般较小。这样 锥体长度 h c 就相当长。于是, 在 I—I 线之下的锥体 质量与其中所储物料的质量就是相当可观的。 h c= D i 2tgΗ (1) 图 1　裙座支承料仓示意图 　　现以一台容量为 3600m 3 的对苯二甲酸立式圆 筒形储仓为例, 其各部主要结构尺寸、质量 (包括 存储物料质量) 如表 1 和图 2 所示。 　　从表 1 可以看出: 裙座支承线 I—I 以下锥体部 分的全部质量为 1114t, 占 I—I 线以上圆筒部分全 部质量的 40% , 且锥体部分与圆筒部分的质心 (标 准装料高度) 与 I—I 线之距离分别为 4139m 和 715m (见图 2)。这充分说明: 圆筒形锥底料仓实际 为一由裙座支持之摆, 如图 3 所示。 　　再从标准 (额定) 装料时仓壁质量与物料质量 (收稿日期: 1996207225) 2　M artin D. Bernstein1 美国锅炉压力容器的设计准则 1 见: 中国机械工程学会压力容器学会 1 第六届国际压力 容器技术会议论文文选, 1988 3　A. M. Smo len and J. R. M ase. A SM E P ressure- vessel code: W h ich division to choo se? chem ical Engineering, january, 1982 　静设备 石油化工设备技术, 1997, 18 (3) ·4·Petro2Chem ical Equ ipm ent T echno logy　 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ABSTRACTS PETRO 2CH EM ICAL EQU IPM EN T T ECHNOLO GYStarted Publicat ion in 1980. B imonth ly. M ay. 1997 V o l. 18 N o. 3 EXPLANATION ON SOM E PROBL EM S OF JB4732 《 STRESS ANALY SIS D ESIGN STANDARD OFSTEEL PRESSURE VESSEL》 L i J iang uo. Ch ina na tiona l stand ard iz tion comm ittee f or p ressu re ves2 sel, B eij ing , P. C 100088 Abstract 　T he edito r’s no te: A fter pub lished the concerned article w rit ted by L i J ianguo in first issue of th is m agazine fo r 1995, in the p rocess of certificate fo r design qualification, m any inco rrect po in ts even m istakes fo r understanding som e p rob lem s on JB4732 stndard w ere founded. Fo r th is reason, the w riter p repares th is art icle fo r fu r2 ther exp lanation. Keywords 　Steel p ressu re vessel, D esign analysis, P rob lem , Exp la2 nation CALCULATION ANALY SIS FOR SE ISM IC LOAD ING OF SILO Z u rong qi, Chen N ianchun. Ch ina tex tile ind ustry d esig n institu te, B ei2 j ing , P. C 100037 Abstract 　A s view ed from the structu re and load bearing, fo r large, m edium size silo, the calcu lation of seism ic loading as per dif2 feren t w all tu ickness of vessel is no t necessary; Based on th is po in t, the simp lified calcu lation p rocedure is p rovided. Keywords 　L arge m edium size silo, Seism ic loading, Calcu lation D ESIGN AND CONSTUCTION OF PROD UCT STORAGE TANK OF REF INERY M a J ig uo, Z hang W enqing. chem ica ls p lan t of oil f ield of H uabei p etroleum adm in istra tion , R enqiu, P. C 062552 Abstract 　 In connection w ith the wo rk ing p ractice, som e issues of design fo r p roduct sto rage tank ( such as w elding, cu tt ing p lan, ho le openn ing, ETC) are described. Keywords 　Sto rage tank, D esign, Construction STRENGTH CALCULATION FOR CHANNEL FLANGE OF M UL TIPASS SHELL öTUBE HEAT EXCHANGER US- ING STEEL P IPE SEAL ING AT PASS PARTITION GROOVE Gao H ong kun. Chang ling p etrochem ica l institu te, Y uey ang , P. C 414012 Abstract 　T h rou th the analysis of bearing fo rce fo r co rrelation parts w h ile using steel p ipe sealing at pass partit ion groove, the strength calcu lation p rocedure fo r channel flange of m ultipass shellö tube heat exchanger. Keywords 　M ultipass shellötube heat exchanger, T igh t2p ressing fo rce of gasket, Bo lt loading ANALY SIS OF COK ING ON SIEVE P IPE INSID E THE FRACTIONATOR OF D ELAY ED COK ING UN IT S un F eng quan. ref inery of D aqing g enera l p etrochem ica l w orks, P. C 163711 Abstract 　T he causes fo r cok ing on sieve p ipe inside the fracitona2 to r w as analysed and its imp rovem ent schem e w as p ropo sed. So the p rob lem of long period operation caused by coke p lugging w as also so lved. Keywords 　D elayed cok ing, F ractionato r, cok ing on sieve p ipe, analysis, imp rovem ent PRECOOL THERMODY NAM IC CALCULATION FOR L IQU ID N ITROGEN STORAGE TANK L i Y am ing , L i Guocheng. p etroleum un iversity , (S hand ong ) , P. C 257602 Abstract　T h is paper p resen ts the analysis of thermodynam ic p ro2 cess fo r the p recoo l of liqu id n itrogen sto rage tank, and som e info r2 m ations such as liqu id n itrogen flow rate , temperatu re of sto rage tank as w ell as the relationsh ip betw een sto rage tank temperatu re and p recoo l tim e under constan t p ressu re, and p rovides the theo recti2 cal basis fo r estab lish ing p recoo l schem e of liqu id n itrogen tank. Keywords 　 A crylon itrile, Sto rage tank, L iang2linag insu lating glue, T emperatu re reducing PERFORM ANCE ANALY SIS FOR CONSTRUCTION OF 2ACÊ 45M ×3 TY PE CENTR IFUGAL A IR COM PRESSOR W ang X iad ong. construction co. of A nqing g enera l p etrochem ica l w orks, P. C 246001 Abstract 　T he construction characterist ic and operation experience of 2A CÊ 45M ×3 type cen trifugal air comp resso r are recomm ended in detail fo r clien t reference w h ile using the sam e type m ach ine. Keywords 　Centrifugal air comp resso r, Construction featu re, Per2 fo rm ance analysis ANALY SIS OF THE L EAKAGE REASON FOR D UAL FACE M ECHAN ICAL SEAL OF COPPER SL URRY PUM P F ang Y uy u , J iang Guohua. chem ica l aux ilia ry w orks of D aqing oil f ield , P. C 163411 Z hu R u id ong. D aqing p etroleum institu te, P. C 151400 Abstract 　T h rough the analysis of leakage reason fo r xx2zuv type dual face m echan ical seal, from the aspects of lip pack ing, m echan ical seal design and operation, the leakage reason and so lving m easure fo r dual face m echan ical seal of cu slu rry pump w ill be found ou t. Keywords 　D ual face m echan ical seal, Cu slu rry catalyst, L ip pack2 ing, Shaft sleeve, Seal pack ing. APPL ICATION OF F IRST SET OF DOM ESTIC PRO - D UCED EL ECTR IC D R IVEN H IGH TEM PERATURE GATE VAL VE IN FL U ID CATALY TIC CRACK ING UN IT (FCCU) L i Z henx ing , X ue H u ichao, D ing Z henjun, D ing P ing an. L uoy ang g enera l p etrochem ica l w orks, P. C 471012 Abstract 　T he m ain perfo rm ence param eters and construction fea2 tu res fo r first set of dom estic p roduced electric driven h igh tempera2 tu re gate valve are recomm ended and its techn ical summ ary fo r app li2 cation in FCCU is carried ou t.