GB1503全国锅炉委员会培训讲义

GBGBGBGBGBGBGBGB150.150.150.150.150.150.150.150.33333333-2011-2011-2011-2011-2011-2011-2011-2011《《《《《《《《压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器--------设计设计设计设计设计设计设计设计》》》》》》》》全国锅炉压力容器标准化技术委员会2012年2月目目目目录录录录�受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）�受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）�各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）�开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）�法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）�非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录A-A-A-A-规范性附录）规范性附录）规范性附录）规范性附录）�钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录B-B-B-B-规范性附录）规范性附录）规范性附录）规范性附录）�密封结构密封结构密封结构密封结构（（（（附录附录附录附录C-C-C-C-资料性附录资料性附录资料性附录资料性附录））））�焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构（（（（附录附录附录附录D-D-D-D-资料性附录资料性附录资料性附录资料性附录））））�关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求（（（（附录附录附录附录E-E-E-E-规范性附录规范性附录规范性附录规范性附录））））GB150.3GB150.3GB150.3GB150.3对对对对GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容�内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳----增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式�受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线----增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线----增加了材料与应力系数增加了材料与应力系数增加了材料与应力系数增加了材料与应力系数BBBB曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表�各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法-增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法-调整了部分平盖的结构特征系数调整了部分平盖的结构特征系数调整了部分平盖的结构特征系数调整了部分平盖的结构特征系数KKKK-修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法�开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法-增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达0.90.90.90.9-修改了平盖上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法�法兰设计计算方法法兰设计计算方法法兰设计计算方法法兰设计计算方法-增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度校核要求校核要求校核要求校核要求-增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数�附录附录附录附录DDDD““““焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构””””----按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关标准规范的内容对标准规范的内容对标准规范的内容对标准规范的内容对GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998附录附录附录附录JJJJ所列的各种焊接接所列的各种焊接接所列的各种焊接接所列的各种焊接接头结构形式作了调整头结构形式作了调整头结构形式作了调整头结构形式作了调整,,,,并增加了若干并增加了若干并增加了若干并增加了若干EEEE类焊接接头的结构类焊接接头的结构类焊接接头的结构类焊接接头的结构形式形式形式形式�附录附录附录附录EEEE““““关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求””””-按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了修改修改修改修改-更加严格了适用更加严格了适用更加严格了适用更加严格了适用““““低温低应力工况低温低应力工况低温低应力工况低温低应力工况””””的条件的条件的条件的条件�受内压壳体的强度设计受内压壳体的强度设计受内压壳体的强度设计受内压壳体的强度设计�筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计[[[[]]]][[[[]]]]ccccttttiiiiccccccccttttooooccccppppDDDDppppppppDDDDpppp−−−−⋅⋅⋅⋅====++++⋅⋅⋅⋅====φφφφσσσσδδδδφφφφσσσσδδδδ22222222�弹性力学解弹性力学解弹性力学解弹性力学解((((拉美公式拉美公式拉美公式拉美公式))))屈服条件屈服条件屈服条件屈服条件((((第一强度理论第一强度理论第一强度理论第一强度理论))))结论：结论：结论：结论：按第一强度理论，按第一强度理论，按第一强度理论，按第一强度理论，中径公式得到的极限压力稍大于拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美解的极限压力解的极限压力解的极限压力解的极限压力�GB150GB150GB150GB150规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为pppp/[/[/[/[σσσσ]]]]⋅⋅⋅⋅φφφφ≤≤≤≤0.4(0.4(0.4(0.4(即即即即KKKK≤≤≤≤1.5)1.5)1.5)1.5)仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为屈服条件屈服条件屈服条件屈服条件：：：：沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服KKKKppppSSSSSSSSlnlnlnln⋅⋅⋅⋅====σσσσ�工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性�球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计中径公式：中径公式：中径公式：中径公式：(((())))(((())))[[[[]]]][[[[]]]]⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎨⎨⎧⎧⎧⎧−−−−⋅⋅⋅⋅====++++⋅⋅⋅⋅====⇒⇒⇒⇒⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎨⎨⎧⎧⎧⎧++++⋅⋅⋅⋅====−−−−⋅⋅⋅⋅====⇒⇒⇒⇒⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ccccttttiiiiccccccccttttoooocccciiiiooooppppDDDDppppppppDDDDppppDDDDppppDDDDppppDDDDppppppppDDDDDDDDφφφφσσσσδδδδφφφφσσσσδδδδδδδδδδδδσσσσδδδδδδδδσσσσδδδδσσσσππππδδδδππππσσσσ4444444444444444444444442222�半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应�用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力[[[[]]]]KKKKppppLLLLlnlnlnln22222222φφφφσσσσ====�GB150GB150GB150GB150规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为pppp/[/[/[/[σσσσ]]]]⋅⋅⋅⋅φφφφ≤≤≤≤0.60.60.60.6((((即即即即KKKK≤≤≤≤1.351.351.351.35，相对误差约为相对误差约为相对误差约为相对误差约为-0.7%)-0.7%)-0.7%)-0.7%)�受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计�GB150GB150GB150GB150中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏�无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为2222，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：33332222....2222⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎠⎠⎠⎞⎞⎞⎞⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎝⎝⎝⎛⎛⎛⎛====oooocrcrcrcrDDDDEEEEppppδδδδ�短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：�失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：�圆筒失稳时的环向应力和应变：圆筒失稳时的环向应力和应变：圆筒失