本書(shū)是《壓力容器ANSYS分析與強(qiáng)度計(jì)算》一書(shū)的姊妹篇。

在ANSYS分析方面，前書(shū)給出了熱壁加氫反應(yīng)器的壓力應(yīng)力分析、穩(wěn)態(tài)熱分析、熱應(yīng)力分析和耦合分析，其分析結(jié)果表明，位號(hào)為R1305在用的，由JSW設(shè)計(jì)制造的該產(chǎn)品的最小壁厚（249mm），通過(guò)了ANSYS上述分析和應(yīng)力疊加法或耦合法的應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。高壓空氣儲(chǔ)罐的壓力循環(huán)次數(shù)min20000，按JB4732表C-1輸入S-N數(shù)據(jù)，用ANSYS進(jìn)行疲勞計(jì)算，給出使用系數(shù)。本書(shū)給出HDPE產(chǎn)品出料罐全模型的ANSYS壓力應(yīng)力分析，并按設(shè)計(jì)的壓力載荷循環(huán)次為2.21×106（20年）進(jìn)行高周疲勞強(qiáng)度計(jì)算。兩本書(shū)給出3臺(tái)容器的上述分析幾乎涉及到壓力容器專業(yè)用ANSYS分析常用的所有功能。

本書(shū)第14章產(chǎn)品出料罐全模型ANSYS分析有如下特點(diǎn)：

1 全模型ANSYS壓力應(yīng)力分析結(jié)果，給出唯一的最高應(yīng)力強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)所在位置，只要該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定能通過(guò)，就不必對(duì)其他元件或節(jié)點(diǎn)再進(jìn)行分析，整臺(tái)容器就是安全的；

2 載荷循環(huán)次數(shù)超過(guò)1×106，JB4732的設(shè)計(jì)疲勞曲線已不能使用，ANSYS疲勞分析如何進(jìn)行，這是我國(guó)壓力容器工程上的一個(gè)難題。實(shí)際上，卻有在高周循環(huán)載荷下運(yùn)行的壓力容器，HDPE產(chǎn)品出料罐就是其中的一臺(tái)典型的關(guān)鍵設(shè)備。本書(shū)第13章指出了解決該問(wèn)題的新途徑，第14章給出具體實(shí)施步驟，分析結(jié)果滿足設(shè)計(jì)的循環(huán)次數(shù)的要求，且有同規(guī)格與本題分析不同壁厚的，在相同操作條件下，運(yùn)行時(shí)間已接近計(jì)算的使用壽命的，有良好的運(yùn)行結(jié)果的相同的在用容器，提供了對(duì)比分析設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。因此，本題的疲勞分析方法可作為解決這一類(lèi)工程難題的開(kāi)創(chuàng)性的先例。

3 對(duì)壓力應(yīng)力分析給出的最高應(yīng)力強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)（在外壁上）的總應(yīng)力進(jìn)行線性化處理，在全模型內(nèi)壁上選取路徑另一端點(diǎn)將是又一個(gè)處理難題。經(jīng)過(guò)多次失敗后得出結(jié)論：由于路徑的長(zhǎng)短得到不是唯一的線性化結(jié)果，出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。只有逼近壁厚的路徑長(zhǎng)度才能給出準(zhǔn)確的線性化結(jié)果，并為此創(chuàng)新推出“最高應(yīng)力強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)子模型”，在此模型上，既能方便選擇并確定路徑的端點(diǎn)，又可進(jìn)行線性化處理，因?yàn)榇四Ｐ偷膯卧獢?shù)量很少，能以閃電速度給出列表的或圖示的線性化結(jié)果，詳見(jiàn)第14章圖14-61，與全模型條件下給出的結(jié)果相同。

4 要想保證求解順暢進(jìn)行，必須準(zhǔn)確無(wú)誤地檢查好全模型的所有承載面。第14章給出各個(gè)元件的承載面的裝配圖，再按承受壓力或面力等不同載荷定義它們相應(yīng)的組件和部件。

5 建立全模型的幾何模型比軸對(duì)稱模型復(fù)雜，建立該有限元模型將有60多萬(wàn)個(gè)單元，求解速度慢，顯示應(yīng)力強(qiáng)度云圖也要等待較長(zhǎng)時(shí)間，這是全模型ANSYS分析的缺點(diǎn)。

第13章識(shí)別提取ANSYS線性化給出的應(yīng)力分類(lèi)用于應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。綜合美國(guó)SIS公司和日本JSW公司實(shí)際的ANSYS工程的識(shí)別提取范例，以及ГОСТ Р 52857.9對(duì)接管與圓筒或球形封頭相貫區(qū)最大應(yīng)力的評(píng)定準(zhǔn)則，給出完整的識(shí)別和提取方法，見(jiàn)表13-1。

離開(kāi)ANSYS，談?wù)摽倯?yīng)力的線性化是沒(méi)有實(shí)際意義的。只要設(shè)置了合理的路徑，ANSYS向該路徑映射數(shù)據(jù)后，就能給出該路徑的線性化處理結(jié)果，列表給出：MEMBRANE，BENDING，MEMBRANE+ BENDING，PEAK，TOTAL共5部分線性化應(yīng)力。然后對(duì)照ASME-Ⅷ-2表4-210.1或JB4732表4-1進(jìn)行識(shí)別提取，并按ASME-Ⅷ-2進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。

實(shí)際上，由日本JSW公司設(shè)計(jì)制造的高溫、高壓和臨氫熱壁加氫反應(yīng)器我國(guó)在用的有百余臺(tái)，經(jīng)受了使用考驗(yàn)，能對(duì)它進(jìn)行正確的識(shí)別提取，就是獲得了可靠的工程識(shí)別提取方法[16]，同JSW一樣，美國(guó)SIS公司提出的識(shí)別提取ANSYS線性化給出的應(yīng)力分類(lèi)準(zhǔn)則，符合ASME-Ⅷ-2的規(guī)定，是非常簡(jiǎn)便且可操作的有效方法，值得我們好好學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

在強(qiáng)度計(jì)算方面，前書(shū)中載有的ГОСТ 14249－89，ГОСТ24755－89，ГОСТ25859－83等3項(xiàng)既是俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又是獨(dú)聯(lián)體標(biāo)準(zhǔn)，另外還有3項(xiàng)РД26-01-162－87，РД24.200.17－90，РД26-16－88標(biāo)準(zhǔn)文件，這6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文件繼續(xù)有效[17]。本書(shū)第2章ГОСТ Р 52857.2的參照標(biāo)準(zhǔn)是ГОСТ 14249，第3章ГОСТ Р 52857.3的參照標(biāo)準(zhǔn)是ГОСТ24755，第6章ГОСТ Р 52857.6的參照標(biāo)準(zhǔn)是ГОСТ25859、РД26-01-162和РД24.200.17。要了解俄羅斯聯(lián)邦壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)部分，如極限載荷法，穩(wěn)定計(jì)算的現(xiàn)代方法（圓筒錐殼外壓公式的由來(lái)），設(shè)計(jì)疲勞曲線理論公式的由來(lái)等，以及塔設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的新標(biāo)準(zhǔn)（ГОСТ Р 51273，ГОСТ Р 51274）和РД26-16－88接管與筒體和封頭相貫處的應(yīng)力計(jì)算方法，須到前書(shū)中查閱。

ASME，ГОСТ Р，EN13445和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均提出采用有限元法的應(yīng)力分析的數(shù)值方法解決壓力容器復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算。因此，前書(shū)和本書(shū)均采用ANSYS分析與強(qiáng)度計(jì)算相結(jié)合，可互相對(duì)比、驗(yàn)證和數(shù)據(jù)共享，達(dá)到快捷、方便的使用目的。

我國(guó)某些學(xué)者積極倡導(dǎo)，對(duì)于國(guó)外規(guī)范，壓力容器的設(shè)計(jì)人員要有世界視野，對(duì)比擇優(yōu)。

本書(shū)中載有的ГОСТ Р 52857.1－.12-2007是俄羅斯聯(lián)邦最新頒發(fā)的，針對(duì)容器及設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的規(guī)范和方法的第一個(gè)綜合性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，除塔設(shè)備外，幾乎涵蓋了壓力容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的所有問(wèn)題，內(nèi)容新穎，計(jì)算方法先進(jìn)，可在設(shè)計(jì)中參照使用。

該標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ Р 52857.1－.12-2007中有12個(gè)單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，分別編入本書(shū)第1章到第12章，除標(biāo)準(zhǔn)正文外，均配有概述、計(jì)算例題和小結(jié)，便于讀者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和使用。第5章ГОСТ Р 52857.5支承載荷作用下殼體和封頭的計(jì)算，其中鞍式支座支承的臥式容器計(jì)算，完全不同于JB4731－2005，以及多個(gè)國(guó)家采用的L.P.Zick方法，第12章列出ГОСТ Р 52857.12對(duì)計(jì)算機(jī)完成強(qiáng)度計(jì)算報(bào)告樣式的要求。

該標(biāo)準(zhǔn)中共有11個(gè)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的計(jì)算方法：

1 允許沖壓成形的橢圓形封頭工藝加工減薄量的存在

在20世紀(jì)80年代，全俄化工機(jī)械制造科學(xué)研究設(shè)計(jì)院（НИИХИММАШ）完成的理論和實(shí)驗(yàn)研究成果已經(jīng)確定，沖壓成形的橢圓形封頭在折邊區(qū)域的減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域厚度的15%，對(duì)整個(gè)封頭的極限壓力值沒(méi)有影響，并將這一成果載入ГОСТ14249－89（2005）1.7.2條[16]和ГОСТ Р 52857.1的12.4條中。內(nèi)壓橢圓形封頭計(jì)算時(shí)，確定許用內(nèi)壓力的計(jì)算公式是基本公式，橢圓形封頭的強(qiáng)度就是根據(jù)該式中封頭中央?yún)^(qū)域的名義厚度減總附加量確定的。因此，ГОСТ14249規(guī)定，如果封頭轉(zhuǎn)角區(qū)域的減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域計(jì)算厚度的15%，則取c3=0，這是偏保守的規(guī)定。后來(lái)幾經(jīng)修改，在ГОСТ Р 52857.1的12.4條中將計(jì)算壁厚改為名義壁厚，即如果封頭轉(zhuǎn)角區(qū)域減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域名義厚度的15%，則不考慮c3。另外鋼板或管子的負(fù)偏差同樣取決于名義厚度，而不是計(jì)算厚度，采用名義厚度簡(jiǎn)便，保守程度也偏小。按我國(guó)封頭標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于厚度減薄量的規(guī)定，均不超過(guò)名義厚度的15%。因此，可以認(rèn)定，我國(guó)所有沖壓成形的橢圓形封頭均可不考慮c3。

2 ГОСТ Р 52857.2，外壓圓筒和外壓錐殼，俄羅斯聯(lián)邦不采用外壓圖算法，因?yàn)橛心芰ν茖?dǎo)出解析式解決非彈性失穩(wěn)這一相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。給出外壓圓筒的計(jì)算壁厚sp和許用外壓力的公式，更方便計(jì)算機(jī)求解。而ASME和GB150采用外壓圖算法。

3 ГОСТ Р 52857.2，錐殼計(jì)算，能計(jì)算α1≤70°光滑錐殼和無(wú)折邊或帶折邊過(guò)渡段的殼體連接，α1>70°的錐形封頭，均超出了GB150的規(guī)定。

4 ГОСТ Р 52857.3，開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，能計(jì)算該標(biāo)準(zhǔn)附錄中所有型式的接管與殼體相貫結(jié)構(gòu)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，給出的開(kāi)孔計(jì)算直徑比GB150全得多，其特點(diǎn)是：

（1）開(kāi)孔率最大，圓筒、錐殼d/D≤1.0；凸形封頭d/D≤0.6。

（2）在計(jì)算壁厚（注：s c=sp為計(jì)算壁厚）的條件下，存在不要補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔計(jì)算直徑d0p。

（3）在容器的名義壁厚（注：s c>sp）條件下，給出不要求額外補(bǔ)強(qiáng)的單個(gè)開(kāi)孔計(jì)算直徑d0，若開(kāi)孔計(jì)算直徑dp≤d0，則后續(xù)的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算不必進(jìn)行。

（4）當(dāng)接管與圓筒或球形封頭正交，且接管上作用有軸向力和彎矩時(shí)，能給出靜載條件下許用軸向力和許用彎矩的計(jì)算公式，能給出單獨(dú)載荷下或聯(lián)合載荷下的強(qiáng)度校核條件，對(duì)比GB150，開(kāi)孔率小且不能解決接管上有外載荷作用下的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。

5 ГОСТ Р 52857.4，法蘭的強(qiáng)度和密封計(jì)算，主要特點(diǎn)如下：

（1）考慮的載荷有螺栓（螺柱）預(yù)緊力，內(nèi)壓力或外壓力，外部的軸向力，外部的彎矩，法蘭聯(lián)接元件的溫度變形限制引起的載荷，比GB150法蘭一章規(guī)定的載荷要多。

（2）法蘭聯(lián)接元件低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核，將極大地提高法蘭的計(jì)算功能，并為ANSYS求解，或因設(shè)置接觸單元，或因不收斂，或因尚須驗(yàn)證而困惑的分析人員提供強(qiáng)有力的手算工具。HDPE產(chǎn)品出料罐的設(shè)備法蘭就是在計(jì)算的壓力循環(huán)次數(shù)為2.21×106的條件下按本標(biāo)準(zhǔn)手算通過(guò)的。這是GB150法蘭一章的空白項(xiàng)。

（3）法蘭轉(zhuǎn)角的校核，也是GB150法蘭一章的空白項(xiàng)。

（4）從螺栓（螺柱）計(jì)算載荷→螺栓的計(jì)算應(yīng)力→作用到法蘭上的計(jì)算彎矩→法蘭的計(jì)算應(yīng)力→法蘭的靜強(qiáng)度條件→低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核，均以預(yù)緊和工作條件下兩條主線并列地進(jìn)行計(jì)算和校核，這一過(guò)程互不取代，且都要保證法蘭聯(lián)接所有元件的強(qiáng)度和密封。

（5）力學(xué)分析給出預(yù)緊條件下和工作條件下，法蘭的計(jì)算應(yīng)力詳盡、作用位置準(zhǔn)確。

（6）法蘭靜強(qiáng)度校核時(shí)，對(duì)不同的法蘭型式、應(yīng)力作用的部位，預(yù)緊或工作條件分別用1.0[σ]，1.3[σ]，1.5[σ]，1.3•1.5[σ]，3[σ]，1.3•3[σ]予以控制，比GB150法蘭一章更合理。

（7）法蘭計(jì)算時(shí)，至少要計(jì)算螺栓（柱）變形度Уб，法蘭的角變形度，法蘭聯(lián)接的剛度 ，法蘭聯(lián)接的剛度系數(shù) 等。

（8）螺栓的靜強(qiáng)度條件、預(yù)緊條件下或工作條件下，螺栓（螺柱）的許用應(yīng)力按附錄Г計(jì)算，其值已經(jīng)增大了。

6 ГОСТ Р 52857.6，低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算，主要特點(diǎn)如下：

（1）可對(duì)載荷循環(huán)次數(shù)≤1×106或≥1×106低高周疲勞有限循環(huán)，或無(wú)限循環(huán)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。【例6.3-1】表明,按簡(jiǎn)化計(jì)算得到設(shè)置接管的錐殼處應(yīng)力強(qiáng)度比圖14-92高18.67%。

（2）給出許用應(yīng)力幅和許用循環(huán)次數(shù)的兩個(gè)解析式，根據(jù)設(shè)計(jì)的載荷循環(huán)次數(shù)能計(jì)算許用應(yīng)力幅，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的應(yīng)力幅能計(jì)算許用循環(huán)次數(shù)。而ASME-Ⅷ-2不能計(jì)算。

（3）給出包括碳素鋼、低合金鋼、奧氏體鋼、Rm≥700MPa緊固件用鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金共8張計(jì)算疲勞曲線圖。

7 ГОСТ Р 52857.7，固定式管板計(jì)算，主要特點(diǎn)如下：

（1）本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有GB151圖19～圖31那樣復(fù)雜的曲線族圖，基本上都是解析式。

（2）對(duì)于延長(zhǎng)兼作法蘭的固定式管板，不計(jì)算螺栓載荷，不計(jì)算法蘭力矩，也不計(jì)算和校核殼體法蘭應(yīng)力，減少了計(jì)算鏈的長(zhǎng)度。

（3）對(duì)于廢熱鍋爐型薄管板，帶法蘭或不帶法蘭的固定式管板，均采用b1，R1兩個(gè)尺寸“整容”后進(jìn)入統(tǒng)一的計(jì)算流程，只是帶法蘭的管板厚度不得小于法蘭環(huán)的厚度。

（4）沒(méi)有GB151設(shè)定的危險(xiǎn)組合的設(shè)計(jì)工況。計(jì)算當(dāng)量壓力時(shí)，同時(shí)考慮了溫差、管殼程計(jì)算壓力。在管殼程計(jì)算壓力部分，均包含了壓力對(duì)管板的影響系數(shù)，壓力對(duì)管子縱向變形的影響系數(shù)，管板不布管邊緣的相對(duì)特性，管子剛度與殼體剛度的當(dāng)量比，管－殼系統(tǒng)的剛度變化系數(shù)等，管板與殼程圓筒連接處均給出相應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù)值。

（5）對(duì)管板，考慮了疲勞問(wèn)題，若換熱器即使在靜載荷下操作，也必須按載荷循環(huán)2000次的規(guī)定進(jìn)行低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算。這是GB151的空白項(xiàng)。

（6）本標(biāo)準(zhǔn)附錄Д給出在蠕變條件下操作的換熱器的元件用的計(jì)算疲勞曲線圖。

（7）力學(xué)分析給出固定式管板的計(jì)算應(yīng)力，除管板中的應(yīng)力外，還有與管板連接處殼體中的經(jīng)向薄膜應(yīng)力、經(jīng)向彎曲應(yīng)力、周向薄膜應(yīng)力和周向彎曲應(yīng)力，換熱管中的軸向薄膜應(yīng)力、軸向總應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力等，比GB151給出的計(jì)算應(yīng)力多而全。

（8）規(guī)定固定式管板靜強(qiáng)度校核條件有：

1）與殼體連接處管板和布管區(qū)管板的剪切應(yīng)力，max{τp1;τp2}≤0.8[σ]p；

2）與管板連接處殼體的經(jīng)向薄膜應(yīng)力，σMx≤1.3[σ]к；

3）管子的軸向薄膜應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力，max{σ1T;σ2T}≤[σ]T。

（9）參與低循環(huán)疲勞強(qiáng)度校核的應(yīng)力有：

1）與殼體連接處管板的彎曲應(yīng)力和布管區(qū)管板的彎曲應(yīng)力；

2）與管板連接處殼體的經(jīng)向薄膜應(yīng)力、經(jīng)向彎曲應(yīng)力、周向薄膜應(yīng)力、周向彎曲應(yīng)力；

3）換熱管的軸向總應(yīng)力。

參與低循環(huán)疲勞強(qiáng)度校核的應(yīng)力恰是GB151靜強(qiáng)度校核的應(yīng)力，如管板的彎曲應(yīng)力直接作為應(yīng)力范圍，再求應(yīng)力幅，疲勞強(qiáng)度校核時(shí)比GB151以計(jì)算溫度下3[σ]控制好通過(guò)。

（10）U形管式和浮頭式固定管板，按標(biāo)準(zhǔn)給出公式直接計(jì)算厚度，不進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和校核。

（11）【例7.3-2】表明，對(duì)不帶法蘭的管板，本標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算管板厚度為24mm（還有富裕），而《指南》按GB151計(jì)算管板厚度 為30mm。殼體均加同一膨脹節(jié)。

8 ГОСТ Р 52857.8，夾套容器有下列主要特點(diǎn)：

（1）能計(jì)算靜載下U形、蜂窩形和半圓管形夾套容器夾套中許用壓力并校核，還能進(jìn)行循環(huán)載荷下應(yīng)力范圍的校核，按標(biāo)準(zhǔn)中給出的應(yīng)力范圍計(jì)算式，及該式中的膨脹變形差和查表得到應(yīng)力集中系數(shù)，然后與許用應(yīng)力范圍進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評(píng)定；

（2）對(duì)U形、圓筒形夾套容器，能計(jì)算自重載荷產(chǎn)生的軸向力校核，或與壓力載荷聯(lián)合作用下的承載能力校核。

9 ГОСТ Р 52857.9，接管與圓筒或球形封頭相貫處最大應(yīng)力的計(jì)算，是為ГОСТ Р 52857.3靜載荷下的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)在交變載荷工況下操作，或由于塑性變形的積累可能破壞，或金屬疲勞，或在設(shè)備中腐蝕性介質(zhì)作用下降低了材料的塑性性能等情況下，導(dǎo)致不能應(yīng)用極限載荷法計(jì)算時(shí)，給出的補(bǔ)充計(jì)算。對(duì)于接管與圓筒正交時(shí)，除內(nèi)壓外，還有接管上的軸向力，或有兩個(gè)方向的彎矩作用下，均能給出有補(bǔ)強(qiáng)圈或無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)相應(yīng)載荷下的計(jì)算最大應(yīng)力的解析式，能進(jìn)行聯(lián)合載荷下的靜強(qiáng)度條件評(píng)定，也能進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于球形封頭上的正交接管，在內(nèi)壓、接管上的軸向力和彎矩作用下，給出相應(yīng)的最大應(yīng)力的計(jì)算式。JB4732附錄J，只能計(jì)算接管與圓筒正交時(shí)沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)圈，受內(nèi)壓的情況，開(kāi)孔率可為0.8，但兩個(gè)規(guī)定開(kāi)孔率之間的開(kāi)孔率，如d/D=0.25或d/D=0.75不能計(jì)算其最大應(yīng)力；λ超過(guò)了所有表的橫坐標(biāo)的最大值，不能計(jì)算，給不出圓筒與接管正交相貫區(qū)不另計(jì)入應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算最大應(yīng)力的解析式。因此，ГОСТ Р 52857.9的計(jì)算功能高于JB4732附錄J。【例9.3-2】表明，橢圓形封頭上中心接管相貫區(qū)中最大應(yīng)力σp比圖 14-59顯示的SMX保守32.3%。

10 ГОСТ Р 52857.10，接觸強(qiáng)腐蝕性的硫化氫介質(zhì)的壓力容器，除采用抗硫化氫腐蝕的專用鋼20ЮЧ（20AlCe）、20КА（高級(jí)優(yōu)質(zhì)20g）和09ГСНБЦ（09MnSiNiNbZn，）外，處理對(duì)策是，限制與強(qiáng)腐蝕性的硫化氫介質(zhì)接觸的拉伸應(yīng)力（總體或局部的薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力）。我國(guó)則專一使用Q345R(HIC)鋼。

11 ГОСТ Р 52857.11，考慮焊接接頭錯(cuò)邊、棱角及不圓度的殼體和凸形封頭強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)圓筒、錐殼縱、環(huán)焊縫對(duì)口錯(cuò)邊，環(huán)焊縫棱角，由圓筒縱向凹陷或縱焊縫的棱角，圓筒上的圓形凹坑，凸形封頭上圓形凹坑引起的局部不圓度，以及圓筒的總體不圓度等制造產(chǎn)生的缺陷情況下，給出強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度計(jì)算的方法，在ASME或其他國(guó)家的規(guī)范中是找不到的，確有實(shí)用價(jià)值的珍貴標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國(guó)《在用壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》中有關(guān)錯(cuò)邊量和棱角度的定級(jí)提供了定量計(jì)算的依據(jù)。

在編著本書(shū)的過(guò)程中，得到了ГОСТ Р 52857.1－.12-2007標(biāo)準(zhǔn)編制組НИИХИММАШ的И.В.Сухарникова等3個(gè)單位簽發(fā)的勘誤表，并和全俄石油機(jī)械制造科學(xué)研究設(shè)計(jì)院股份公司強(qiáng)度專家Б.С. Вольфсон進(jìn)行了交流，得到他們的大力幫助，在此表示感謝。

本書(shū)可供壓力容器設(shè)計(jì)、制造、使用和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)的工程技術(shù)人員參考，也可供大專院校壓力容器及相近專業(yè)的師生參考，對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范的理論研究也有重要的參考價(jià)值。

由于作者水平有限，對(duì)書(shū)中的錯(cuò)誤，敬請(qǐng)專家和讀者給予指正。

前言

第1章 壓力容器強(qiáng)度計(jì)算的一般要求 1
第1節(jié) 概述 1
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 1
1 應(yīng)用范圍 2
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 2
3 符號(hào) 3
4 一般規(guī)定 3
5 計(jì)算溫度 4
6 工作壓力、計(jì)算壓力和試驗(yàn)壓力 4
7 計(jì)算力和計(jì)算力矩 5
8 許用應(yīng)力、安全系數(shù) 5
9 穩(wěn)定安全系數(shù) 7
10 縱向彈性模量和線膨脹系數(shù) 7
11 焊縫強(qiáng)度系數(shù) 8
12 結(jié)構(gòu)元件計(jì)算壁厚附加量 8
附錄A 工作條件下的許用應(yīng)力
（必須遵守的） 9
附錄Б 材料機(jī)械性能的計(jì)算值
（參考性的）（略） 14
附錄В 縱向彈性模量的計(jì)算值
（參考性的） 14
附錄Г 線膨脹系數(shù)（參考性的） 15
附錄Д 焊縫和釬焊縫的強(qiáng)度系數(shù)
（必須遵守的） 15
第3節(jié) 小結(jié) 17
第2章 圓筒、凸形封頭、平蓋和錐殼的計(jì)算 19
第1節(jié) 概述 19
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 19
1 應(yīng)用范圍 19
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 20
3 符號(hào) 20
4 一般規(guī)定 23
5 圓筒計(jì)算 23
6 凸形封頭的計(jì)算 32
7 圓形平蓋的計(jì)算 39
8 錐殼計(jì)算 46
第3節(jié) 計(jì)算例題 60
第4節(jié) 小結(jié) 66
第3章 在內(nèi)壓或外壓作用下殼體和封頭的
開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 接管上外部靜載荷作用下
圓筒球形封頭的強(qiáng)度計(jì)算 70
第1節(jié) 概述 70
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 70
1 應(yīng)用范圍 70
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 71
3 符號(hào) 71
4 一般規(guī)定 73
5 內(nèi)壓或外壓下的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 74
6 接管上的外部靜載荷作用下圓筒和球形
封頭的強(qiáng)度計(jì)算（見(jiàn)圖A.15，附錄A） 79
附錄A （必須遵守的） 85
第3節(jié) 計(jì)算例題 92
第4節(jié) 小結(jié) 98
第4章 法蘭聯(lián)接的強(qiáng)度和密封計(jì)算 101
第1節(jié) 概述 101
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 101
1 應(yīng)用范圍 101
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 102
3 符號(hào) 102
4 一般規(guī)定 107
5 保證法蘭聯(lián)接密封所需的墊片壓緊力 111
6 預(yù)緊和工作條件下法蘭聯(lián)接的
螺栓（螺柱）力 111
7 螺栓和墊片的強(qiáng)度校核 112
8 法蘭的靜強(qiáng)度計(jì)算 113
9 校核法蘭的轉(zhuǎn)角 116
10 法蘭聯(lián)接各元件低循環(huán)疲勞
強(qiáng)度計(jì)算 116
附錄A 關(guān)于法蘭和墊片應(yīng)用范圍的建議
（參考性的） 120
附錄Б 關(guān)于選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭聯(lián)接承受
壓力、軸向力和彎矩的建議
（參考性的） 120
附錄В 關(guān)于確定法蘭聯(lián)接各元件溫度
的建議（參考性的） 120
附錄Г 螺栓（螺柱）材料的許用應(yīng)力
（必須遵守的） 120
附錄Д 螺栓（螺柱）的橫截面面積
（參考性的） 123
附錄Е 作用力的力臂和剛度系數(shù)
（必須遵守的） 123
附錄Ж 緊固材料的物理和力學(xué)性能
（參考性的） 125
附錄И 基本型式的墊片性能
（必須遵守的） 127
附錄К 墊片、螺栓（螺柱）和法蘭
變形度的確定（必須遵守的） 128
附錄Л 預(yù)緊螺栓（螺柱）的扭矩
（參考性的） 132
第3節(jié) 計(jì)算例題 133
第4節(jié) 小結(jié) 142
第5章 支承載荷作用下殼體和封頭的計(jì)算 145
第1節(jié) 概述 145
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 145
1 應(yīng)用范圍 145
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 146
3 符號(hào) 146
4 一般規(guī)定 148
5 吊耳 149
6 耳式支座 153
7 鞍式支座 155
8 支承式管子支座 161
9 支承式筋板支座 163
第3節(jié) 計(jì)算例題 166
第4節(jié) 小結(jié) 168
第6章 低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算 170
第1節(jié) 概述 170
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 170
1 應(yīng)用范圍 170
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 171
3 符號(hào) 171
4 一般規(guī)定 172
5 低循環(huán)疲勞強(qiáng)度的校核條件 174
6 低循環(huán)疲勞強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算 174
7 低循環(huán)疲勞強(qiáng)度的精確計(jì)算 179
8 許用應(yīng)力幅和許用循環(huán)次數(shù)
的計(jì)算 180
第3節(jié) 計(jì)算例題 184
第4節(jié) 小結(jié) 188
第7章 換熱設(shè)備的管板計(jì)算 191
第1節(jié) 概述 191
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 191
1 應(yīng)用范圍 192
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 192
3 符號(hào) 192
4 一般規(guī)定 199
5 管殼式換熱設(shè)備元件的計(jì)算 199
6 空冷器元件的計(jì)算 211
附錄А 殼體帶補(bǔ)償器，殼體帶膨脹節(jié)，
膨脹節(jié)上帶補(bǔ)償器的換熱器剛度
變化系數(shù) ， 的確定
（必須遵守的） 217
附錄Б 管孔對(duì)管板參數(shù)的影響系數(shù)
（必須遵守的） 225
附錄В 彎曲時(shí)殼體－管板系統(tǒng)系數(shù)、
管箱的殼體－法蘭系統(tǒng)系數(shù)和
法蘭聯(lián)接剛度系數(shù)的確定
（必須遵守的） 226
附錄Г 確定管殼式換熱器元件中剪力和
彎矩的公式所采用的系數(shù)
（必須遵守的） 226
附錄Д 蠕變條件下材料工作時(shí)許用的
名義彈性應(yīng)力幅的確定
（必須遵守的） 229
附錄Е 管子與管板脹接的許用載荷
（參考性的） 230
附錄Ж 空冷器計(jì)算時(shí)輔助參數(shù)的確定
（必須遵守的） 230
附錄И 空冷器元件變形度系數(shù)
（必須遵守的） 231
附錄К 確定圖表中各參數(shù)的計(jì)算關(guān)系式
（參考性的） 233
第3節(jié) 計(jì)算例題 235
第4節(jié) 小結(jié) 262
第8章 夾套容器的計(jì)算 264
第1節(jié) 概述 264
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 264
1 應(yīng)用范圍 264
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 264
3 符號(hào) 265
4 計(jì)算公式的適用條件 268
5 U形夾套容器 269
6 圓筒形夾套容器（見(jiàn)附錄A，圖A.7） 275
7 短管支撐式或折邊錐體式蜂窩形夾套
部分覆蓋的容器（附錄A，圖A.8） 279
8 通道為蛇形或排管形的夾套容器 282
附錄А 本標(biāo)準(zhǔn)的附圖和計(jì)算尺寸
（參考性的） 285
第3節(jié) 計(jì)算例題 290
第4節(jié) 小結(jié) 298
第9章 在內(nèi)壓和接管上外部靜載荷作用下
接管與圓筒球形封頭相貫處的最大
應(yīng)力計(jì)算 300
第1節(jié) 概述 300
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 300
1 應(yīng)用范圍 300
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 300
3 符號(hào) 300
4 一般規(guī)定 301
5 圓筒中的應(yīng)力計(jì)算（見(jiàn)圖1） 301
6 球形封頭中的應(yīng)力計(jì)算 304
第3節(jié) 計(jì)算例題 307
第4節(jié) 小結(jié) 309
第10章 接觸濕硫化氫介質(zhì)的容器及設(shè)備 311
第1節(jié) 概述 311
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 311
1 應(yīng)用范圍 311
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 311
3 符號(hào) 312
4 一般規(guī)定 312
5 許用應(yīng)力和安全系數(shù) 312
第3節(jié) 小結(jié) 313
第11章 考慮焊接接頭錯(cuò)邊、棱角及不圓度的
殼體和凸形封頭強(qiáng)度計(jì)算的方法 316
第1節(jié) 概述 316
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 316
1 應(yīng)用范圍 316
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 316
3 符號(hào) 317
4 一般規(guī)定 318
5 焊縫錯(cuò)邊和棱角（圖A.1，A.2） 318
6 圓筒總體不圓度（橢圓度）（圖A.3） 320
7 局部不圓度（縱向凹陷，焊接接頭的
縱向棱角）（圖A.4） 321
附錄A 標(biāo)準(zhǔn)正文附圖（參考性的） 324
第3節(jié) 計(jì)算例題 325
第4節(jié) 小結(jié) 330
第12章 對(duì)計(jì)算機(jī)完成強(qiáng)度計(jì)算報(bào)告樣式
的要求 332
第1節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)正文 332
1 應(yīng)用范圍 332
2 引用標(biāo)準(zhǔn) 332
3 一般規(guī)定 333
4 計(jì)算機(jī)完成強(qiáng)度計(jì)算報(bào)告的樣式 333
第13章 識(shí)別提取ANSYS線性化給出的應(yīng)力
分類(lèi)用于應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定 335
第14章 HDPE產(chǎn)品出料罐全模型
ANSYS分析 344
第1節(jié) 設(shè)計(jì)條件 344
第2節(jié) 壓力應(yīng)力分析 344
第3節(jié) ANSYS疲勞分析 374
第4節(jié) 第二次疲勞分析 377
第5節(jié) 小結(jié) 385
參考文獻(xiàn) 389

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