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第一章 容器的基本知识 1

第一节 容器概述 1

一、概述 1

二、容器的基本要求 6

三、压力容器分类 10

四、压力容器的强度理论、失效准则和破坏形式 14

五、应力分类及设计 23

六、压力容器标准规范与相关标准 35

七、压力容器技术现状与发展趋势 55

第二节 压力容器主要设计参数 62

一、压力 62

二、温度 65

三、厚度 67

四、载荷 69

五、许用应力、安全系数及选用规定 70

六、焊接接头系数φ 73

第二章 容器用钢及有色金属 75

第一节 钢材基本知识 75

一、铁-碳合金状态图 75

二、钢的热处理特性 80

三、钢的常用性能指标 81

四、金属元素对钢性能的影响 99

五、容器用钢的分类 121

第二节 容器用钢的特点与要求 124

一、对机械性能的要求 124

二、对可焊性与冷、热加工性能的要求 129

三、对耐腐蚀性能的要求 132

四、对冶金质量的要求 133

五、对检验项目和试验方法的要求 140

第三节 压力容器用碳素钢 142

一、概述 142

二、压力容器用普通碳素钢 142

三、压力容器用优质碳素钢 144

四、常用普通碳素结构钢和优质碳素结构钢特性及工艺资料 147

五、化学成分对碳素钢性能的影响 151

六、低碳钢的时效 154

七、压力容器用碳素钢许用应力值 155

第四节 压力容器用低合金钢 155

一、概述 155

二、低合金结构钢 158

三、容器用钢 170

四、合金结构钢 174

五、低合金耐热钢和抗氢钢 178

六、低温压力容器用低合金钢 198

七、多层压力容器用低合金钢 210

第五节 压力容器用高合金钢 212

一、概述 212

二、高合金不锈耐酸钢 213

三、高合金耐热钢和耐热合金 305

第六节 压力容器用超高强度钢 330

一、概述 330

二、低合金超高强度钢 331

三、中合金超高强度钢 335

四、半奥氏体沉淀硬化超强不锈钢（奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢） 336

五、马氏体时效超高强度钢 336

六、国内使用的几种低合金超高强度钢特性及工艺资料 338

第七节 压力容器锻件用钢及压力容器用棒钢 341

一、压力容器锻件用钢 341

二、压力容器用棒钢 353

第八节 容器用其他金属材料 359

一、铸铁 359

二、铸钢 419

三、有色金属材料 444

第三章 薄壁容器 657

第一节 基本假设和理论基础 657

一、基本假设 657

二、旋转薄壳的基础理论 658

三、旋转薄壳的边缘问题 674

第二节 薄壁内压容器 677

一、内压薄壁圆筒及封头的设计计算 678

二、封头的选用 716

第三节 容器的开孔补强 719

一、开孔应力集中 720

二、开孔补强设计 731

第四节薄壁外压容器 764

一、外压容器的失稳 764

二、外压圆筒稳定性理论计算 766

三、外压圆筒与球壳的图算法 771

四、不同载荷条件下外压圆筒的稳定计算 778

五、外压圆筒加强圈设计、计算 780

六、外压封头的计算 784

第四章 高压容器 794

第一节 概述 794

一、高压容器在石油化工中的应用 794

二、高压容器范围的划分 794

三、高压容器设计的基本要求 794

四、高压容器强度设计准则 797

第二节 高压容器筒体结构型式 802

一、单层筒体高压容器 802

二、多层筒体高压容器 803

第三节 高压容器零部件 809

一、筒体平盖及封头计算 809

二、筒体端部法兰设计计算 814

三、紧固元件及压紧元件的设计计算 818

四、高压容器吊耳、支座 823

第四节 高压容器开孔补强设计与计算 831

一、容器开孔应力集中和应力集中系数 831

二、应力集中系数曲线及其在开孔补强上的应用 834

三、开孔补强的设计计算 836

第五节 高压容器密封结构 842

一、概述 842

二、平垫密封 844

三、卡扎里密封 848

四、双锥密封 850

五、伍德式密封（楔形垫组合密封） 855

六、N.E.C式密封（楔形垫密封） 856

七、C形环密封 858

八、金属0形环密封（空心金属0形环密封） 860

九、B形环密封 867

十、三角垫密封 868

十一、八角垫和椭圆垫密封 870

十二、透镜式密封 878

十三、平垫自紧式密封 881

十四、卡箍连接结构 882

十五、其他密封结构及各种密封结构比较 883

第六节 高压容器金属衬里结构 889

一、高压容器金属衬里设计要求 889

二、高压容器金属衬里设计 891

第七节 高压容器用材料 899

一、高压容器用材选择 899

二、高压容器用强度钢 903

三、高压容器用抗氢钢及抗氮钢 905

第五章 超高压容器 923

第一节 概述 923

一、超高压容器的发展和应用 923

二、超高压容器筒体设计结构和型式发展过程 924

第二节 超高压容器筒体结构型式 925

一、单层厚壁筒体 925

二、多层厚壁筒体 926

三、绕丝式筒体 928

四、扇形块（剖分块）式筒体 929

第三节 超高压圆筒静力强度计算 930

一、整体单层圆筒强度计算 930

二、多层圆筒强度计算 934

三、绕丝式筒体的强度计算 940

四、扇形块（剖分块）式筒体的强度计算 941

第四节 超高压容器零部件 942

一、超高压容器的密封结构 942

二、超高压容器端盖及其连接件 953

第五节 超高压容器用钢 960

一、超高压容器用钢的基本要求 960

二、超高压容器用钢的类别 963

三、超高压容器常用钢种 966

第六章 压力容器零部件 975

第一节 法兰 975

一、概述 975

二、法兰分类 975

三、法兰标准 979

四、法兰连接的密封 993

五、法兰设计计算 1012

六、其他类型法兰设计 1026

第二节 容器支座 1034

一、概述 1034

二、裙式支座 1035

三、鞍式支座 1055

四、球形储罐支座 1065

五、耳式支座（悬挂式支座） 1081

六、腿式支座 1091

七、支承式支座 1104

第三节 压力容器安全附件 1106

一、概述 1106

二、安全阀 1106

三、爆破片装置 1125

四、液面计和压力表 1153

第四节 压力容器其他安全附件 1187

一、人孔和手孔 1187

二、视镜 1194

附录A 1206

A-1 PN2.5钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1206

A - 2 PN6钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1206

A -3 PN10钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1207

A -4 PN16钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1207

A - 5 PN25钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1208

A - 6 PN40钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1208

A - 7 PN63钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1209

A - 8 PN100钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1210

A - 9 PN160钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20592—2009） 1210

A-10材料组别为1.0的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1211

A-11材料组别为1.1的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1211

A-12材料组别为1.2的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1211

A-13材料组别为1.3的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1212

A-14材料组别为1.4的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1213

A-15 材料组别为1.9的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1213

A-16材料组别为1.10的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1214

A-17材料组别为1.13的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1215

A-18材料组别为1.15的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1215

A-19材料组别为1.17的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1216

A -20材料组别为2.1的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1217

A -21材料组别为2.2的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1218

A -22材料组别为2.3的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1218

A -23材料组别为2.4的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1219

A -24材料组别为2.5的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1220

A -25材料组别为2.11的钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）（HG/T 20615—2009） 1221

A -26公称压力等级属于欧洲体系的钢制管法兰用材料（GB/T 9124—2010） 1222

A -27公称压力等级属于美洲体系的钢制管法兰用材料（GB/T 9124—2010） 1223

A - 28 PN2.5法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1225

A - 29 PN6法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1226

A -30 PN10法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1226

A-31 PN16法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1227

A-32 PN25法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1228

A-33 PN40法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1228

A -34 PN63法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1229

A-35 PN100法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1230

A - 36 PN160法兰的压力-温度额定值（GB/T9124—2010） 1231

A -37 PN250法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1232

A-38 PN320法兰的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1233

A - 39 PN400法兰的压力-温度额定值（GB/T9124—2010） 1234

A -40用Class标记的法兰1.0组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1235

A -41用Class标记的法兰1.1组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1235

A -42用Class标记的法兰1.2组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1236

A -43用Class标记的法兰1.3组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1237

A -44用Class标记的法兰1.4组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124.—2010） 1238

A -45用Class标记的法兰1.9组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1239

A -46用Class标记的法兰1.10组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1240

A -47用Class标记的法兰1.13组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1240

A -48用Class标记的法兰1.14组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1241

A -49用Class标记的法兰1.15组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1242

A -50用Class标记的法兰1.17组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1243

A -51用Class标记的法兰2.10组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1244

A -52用Class标记的法兰2.2组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1245

A -53用Class标记的法兰2.3组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1247

A -54用Class标记的法兰2.4组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1247

A -55用Class标记的法兰2.5组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1248

A -56用Class标记的法兰2.6组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1250

A -57用Class标记的法兰2.7组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1251

A -58用Class标记的法兰2.8组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1252

A -59用Class标记的法兰2.11组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1252

A-60用Class标记的法兰2.11组材料的压力-温度额定值（GB/T 9124—2010） 1253

A-61钢制管法兰材料（JB/T 74—1994） 1254

A -62 Q235-（A、B、C） 、20、25、ZG230 -450、16Mn和15MnV法兰压力-温度等级（JB/T 74—1994） 1255

A-63 12CrMo法兰压力-温度等级（J B/T 74—1994） 1255

A-64 15CrMo、ZG20CrMo法兰压力-温度等级（JB/T 74—1994） 1256

A-65 12Cr2Mo1、12Cr1MoV 、15Cr1 MoV 、ZG20CrMoV 、ZG15 Cr1 MoV法兰压力-温度等级（JB/T 74—1994） 1257

A-66 1Cr5Mo法兰压力-温度等级（JB/T 74—1994） 1257

A-67 0Cr19Ni9（1 Cr18Ni9Ti）、1 Cr18Ni9、0Cr18Ni11 Nb、ZG1 Cr18Ni9、ZG1 Cr18Ni9Ti法兰压力-温度等级（JB/T 74—1994） 1258

A -68对应于K D/Di=1.001～1.580的环板因素（系数K、T、Z、Y、U）（GB 150.3—2011） 1259

A -69鞍式支座滑动支座所需螺栓孔长度 1268

A -70过热修正系数（GB/T 12241—2005） 1269

A -71拱型金属爆破片组件结构特征代号 1272

A -72拱型金属爆破片装置夹持器结构特征 1272

A -73正拱型金属爆破片组合形式 1272

A -74反拱型金属爆破片组合形式 1273

A -75石墨爆破片抗腐蚀性能及其适用工况 1273

A -76部分常用气体的热力学特性 1276

A -77爆破片气体泄放量（泄放能力） 1277

A -78爆破片液体泄放量（泄放能力） 1278

A -79密封膜材料的适用温度范围 1279

A -80爆破片材料允许最高使用温度 1279

A-81平板开缝型爆破片在20℃下的设计爆破压力范围 1280

A -82平板普通型爆破片在20℃下的设计爆破压力范围 1280

A -83平板带槽型爆破片在20℃下的设计爆破压力范围 1281

A -84石.墨型爆破片在20℃下的设计爆破压力范围 1281

A -85钢制人、手孔的类型（HG/T 21514—2005） 1282

附录B 1290

图B-1空气的压缩系数 1290

图B-2氧气的压缩系数 1290

图B-3氮气的压缩系数 1291

图B-4氢气的压缩系数 1291

图B -5一氧化碳的压缩系数 1292

图B-6甲烷的压缩系数 1292

图B-7气体压缩系数 1293

图B-8拱形金属爆破片装置标记方法 1293

图B-9平板开缝型爆破片示意图 1294

图B-10平板普通型爆破片示意图 1294

图B-11平板带“十”字槽爆破片示意图 1294

图B-12平板带环形槽爆破片示意图 1294

图B-13石墨爆破片的型式 1294

附录C 1295

本书引用技术规范、标准、规程一览表 1295

参考文献 1298