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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η 297

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

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