至今日压力容器设计时厚度的讨论

压力容器设计时厚度的讨论

摘要：讨论了压力容器厚度的选取，以及厚度变化对强度的影响。阐述了当图样设计厚度处于相应材料厚度范围临界值时，材料许用应力随板厚变化而变化的问题。并举例说明当制造工艺人员考虑加工成型减薄量而增加板厚时，材料强度会降低，设计人员必须增加最小厚度值以保证受压元件成型后的最小厚度仍能满足强度要求。

关键词：压力容器；设计；厚度；强度；标准

1 前言

目前，我国压力容器设计依据GB《钢制压力容器》，是国内普遍遵循的原则。一般情况下，板厚增加，元件强度会提高，但有时板厚增加强度反而降低。如何按照该标准进行厚带防护罩[万能材料实验机]外观采取挤型封板及高级烤漆处理度的恰当选取，更好地满足强度需求，对压力容器设计具有重要意义。

GB规定，计算厚度是指按各章公式计算得到的厚度；设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和；名义厚度指设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度，即标注在图样上的厚度；有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差。我们这里讨论的厚度是名义厚度。从定义中可以看出，名义厚度不包括加工减薄量，元件的加工减薄量由制造单位根据各自的加工工艺和加工能力自行选取，只要保证产品的实际厚度不小于名义厚度减去钢材厚度负偏差就可以。这样可以使制造单位根据自身条件调节加工减薄量，从而更能主动地保证产品强度所要求的厚度，更切合实际地符合制造要求。

按照GB等国家标准的原则，制造工艺人员要根据图样厚度考虑加工减薄量而增加制造元件的毛坯厚度。在我国材料标准中，钢板厚度范围变化，钢板的σb、σs也有变化，一般是板厚增加，σb、σs有所降低。我国压力容器用钢板许用应力随板厚厚度范围增厚而有所降低，因而可能出现虽然有时板厚增加，强度反而降低的现象，尤其是封头，这种现象更明显。

2 实例

为了证明上述现象存在，举例如下：首先我们给出常用钢板在不同状态下的强度指标，如下表所示：常用钢板在不同状态下的强度指标表

2.1 例1

第3某台储气罐，其封头为标准椭圆形，材质15MnVR，设随着家电行业竞争日益白热化计内径Di=2000mm，腐蚀裕度C2=1mm，焊缝系数φ=1，设计压力P=2.6MPa，设计温度t=20℃，标准椭圆封头形状系数更需要国家政策的倾斜扶持K=1，侧十图样上封头名义厚度δn=16mm.制造厂选用18mm厚度钢板压制封头，该制造厂压制封头时最大成型减薄量为δx10%，即18x10%=1.8(包含钢板厚度负偏差在内)。

(1)选用18mm厚度钢板压制封头，满足GB设计要求。15MnVR钢板厚度负偏差C1=0.25mm，封头成型后最小厚度δmin=.8=16.2mm，图样厚度一钢板厚度负偏差=市面上有1些高级拉力机除以上项目外.25=15.75mm，即满足GB的要求。

(2)16mm图样厚度满足设计强度要求。对图样封头厚度16mm进行强度校核，由GB()椭圆封头厚度计算公式(标准椭圆K=1)：

式中，由GB表，16mm厚度的15MnVR[σ]=177MPa，则封头计算厚度：

考虑腐蚀裕量C2=1MM，封头设计厚度δa=δ+C2=14.74+1=15.74mm，再考虑钢板厚度负偏差C1=0.25mm，δa+C1=15.74+0.25=15.99mm，现图样厚度B.=16mm>15.99rmn，即满足设计强度要求。

(3)板厚增加，强度反而不符合要求。虽然制造时考虑加工成型减薄量，增加了压制封头钢板厚度，满足GB封头最小厚度≧图样厚度-钢板厚度负偏差的要求，但由GB表查18mm厚度的15MnVR封头材料的许用应力[δ]=170MPa，此时，封头计算厚度：

考虑腐蚀裕度C2=1mm，则封头设计厚度δb=15.35+1=16.35mm，现封头成型后最小厚度(包含钢板厚度负偏差在内)为：.8=16.2mm图样厚度-钢整机刚性及长时间使用的稳定性板厚度负偏差=.8=19.2mm，即选用22mm厚度弥补中国材料制造业空白领域钢板压制球形封头，满足GB要求。

(2)20mm图样厚度满足设计要求。对图样球形封头厚度进行强度校核，由GB()：

考虑腐蚀裕度C2=1MM，则封头设计厚度δb=17.8+1=18.8mm，再考虑钢板厚度负偏差C1=0.8mm,δa+C1=18.8+0.8=19.6mm