编者们在历次压力容器设计单位国家监督检查、压力容器设计审批员考核答辩和多年压力容器设计单位鉴定评审中，以及在多种培训班的答疑中收集了设计问题百余例，并取其中具有共性者在压力容器设计鉴定评审员继续教育班、压力容器设计审批员继续教育班及压力容器设计人员培训班中以讲座的形式进行了解答，引起业内的关注。为此，从其中挑选了较为典型的百余个问题汇集成册，供业内读者参考使用。

本书按设计文件的内容分为设计数据、材料选用、设计计算、结构设计和技术要求等。解答既涉及基础理论知识，亦涉及有关标准规范，准确、清晰和深入浅出。

本书汇集了近些年编者在压力容器设计单位国家监督检查、压力容器设计单位鉴定评审和压力容器设计审批员考核答辩中发现的典型设计问题，以及在压力容器设计鉴定评审员培训考核班、压力容器设计人员培训班、压力容器设计鉴定评审员继续教育班、压力容器设计审批员继续教育班答疑中遇到的典型设计问题百余例。

全书按设计文件的内容分为设计数据、材料选用、设计计算、结构设计和技术要求等。问题的解答既涉及基础理论知识，亦涉及有关标准规范，准确、清晰，对于提高承压容器的设计质量与设计水平具有指导意义。

本书可供从事承压容器设计、制造与监察管理的技术人员及高等院校相关专业的师生，尤其是报考执业资格的技术人员参考使用，亦可用作压力容器设计单位技术培训的教材。

第1章 设计数据1

1介质毒性危害的程度分类1

2介质的“易燃、易爆”2

3设计压力与计算压力的区别2

4盛装液化气体的固定式压力容器设计压力的确定3

5最大允许工作压力3

6设计温度3

7受环境低温影响的压力容器设计温度的确定4

8工作温度与设计温度4

9管壳式换热器管、壳程沿长度的平均温度与管、壳程设计温度4

10设计中应考虑的载荷5

11腐蚀裕量5

12应力腐蚀的控制6

13圆筒和封头焊接接头系数7

14焊接接头系数的选取及焊接接头的视图表达7

15装量系数8

16压力试验和气密性试验8

17真空容器进行内压试验的目的10

18压力容器设计使用寿命10

19搅拌设备电机的功率核定及选型11

20《容规》与GB 150的适用范围关于压力、介质限定的差异11

21盛装最高工作温度低于标准沸点的液体而未完全充满的压力容器如何划类12

22球罐容积的限制12

23低温低应力工况12

24设计文件中压力容器类别的表达13

25《简单压力容器安全技术监察规程》适用的简单压力容器14

26《简单压力容器安全技术监察规程》规定的“推荐使用寿命”15

27简单压力容器中介质对含有少量油、干灰和细尘的规定15

28简单压力容器的设计方法及相关规定15

29简单压力容器 “同一型号”的确定15

30简单压力容器的组批16

31简单压力容器爆破试验16

32超过推荐使用寿命的简单压力容器的使用17

33固定式压力容器安全技术监察规程(以下简称“新容规”)与压力容器安全技术监察规程(以下简称“旧容规”)适用范围的主要区别17

34“新容规”与“旧容规”类别划分的差别17

35“新容规”与“旧容规”对产品焊接试件的要求17

36“新容规”与“旧容规”对多腔的容积的规定18

37“新容规”对设计单位选用境外牌号材料的规定18

第2章 材料选用19

1钢板选用19

2压力容器用钢板的新标准20

3应力腐蚀的特征及其防止22

4易引起应力腐蚀的介质22

5不锈钢晶间腐蚀及其防止23

6易引起铬镍不锈钢发生晶间腐蚀的介质23

7 GB/T 4334 1～5—2000中不锈钢晶间腐蚀试验的五种方法及其适用条件24

8双相不锈钢的特点24

9双相不锈钢耐晶间腐蚀性能强于奥氏体不锈钢的原因24

10 10钢无缝管用于-20℃以下时应选用的钢管标准25

11高压设备用无缝钢管25

12管法兰锻件级别的选用26

13奥氏体不锈钢焊条的选用26

14《简单压力容器安全技术监察规程》规定的碳素钢材料28

15材料代用29

16设备选材基本原则29

第3章 设计计算38

1设计温度与设计压力的组合38

2成形封头许用应力的选取38

3成形封头注明允许最小厚度后开孔补强的计算38

4圆形平盖受力分析38

5 GB 150规定采用中径公式进行厚壁圆筒强度计算的原因39

6开孔补强方法40

7开孔补强计算中开孔直径的选取41

8等面积补强法对开孔直径的限制41

9等面积补强计算对开孔长短轴之比的限制42

10等面积补强计算中的有效补强范围42

11在相同直径、相同厚度、相同开孔直径条件下容器受外压时的开孔补强面积是受内压时的开孔补强面积的一半43

12人孔盖开孔问题43

13留意接管的强度计算44

14 GB 150法兰设计：针对不同的应力选取不同的强度校核应力44

15容器附件引起的局部应力45

16鞍式支座允许载荷的确定45

17埋地卧罐的设计计算45

18裙座筒体危险截面的选取47

19螺栓安全系数的选用47

20地脚螺栓与法兰螺栓的不同许用应力48

21计算地震载荷和风载荷作用下塔体和裙座筒体的组合拉、压应力时许用应力值的确定48

22球壳的有关计算48

23外压容器设计中“长圆筒”、“短圆筒”的概念及GB 150的计算中不区分长、短圆筒的原因60

24外压圆筒加强圈设计的有关计算63

25管板隔板槽面积的计算64

26固定管板应力计算不合格的调整66

27 U形管换热器中管壁厚度的确定66

28双管板换热器管板间距的确定66

29夹套容器内筒体的计算压力68

30夹套容器中，穿过夹套并与夹套焊接的短管处开孔，不需补强计算68

31装有螺旋导流板的夹套容器，在内筒外压计算时，按加强圈设计的条件69

32夹套是否采用膨胀节的判定69

33疲劳分析71

34装设安全阀、爆破片的压力容器，其计算书中应包括安全装置选用的有关内容71

35填料支承板栅条的强度校核72

第4章 结构设计73

 4.1 压力容器零部件73

1压力容器焊接接头的设计73

2不等厚筒节或筒体与球壳间连接结构的设计74

3接管与壳体焊接应考虑的因素75

4压力容器补强元件的选用75

5采用补强圈结构的利弊76

6补强圈和加强垫板上的螺孔设计76

7加强圈结构设计的有关问题76

8螺栓法兰连接的密封设计77

9标准容器法兰的选用80

10板式平焊法兰的适用场合80

11垫片的选用80

12商品级紧固件的选用81

13标准管法兰的选用84

14标准管法兰压力等级的确定85

15管法兰用商品级紧固件的选用86

16人孔、手孔的选用86

17长筒体卧式容器的人孔设置87

18易燃、易爆液体介质入口管结构87

19容器缓冲挡板的结构87

20液面计的选用90

21玻璃板液面计两接管应配装截止阀的问题90

22卧式容器鞍座位置的确定及选型90

23公称直径DN≤900的容器必须设置加强垫板的条件91

24安全装置设计91

25超压泄放装置应用的有关问题101

26泄放装置出口的设计102

27设备的静电接地设计102

 4.2 塔式容器102

1塔体的轴向膨胀量102

2塔器人、手孔设计103

3塔器裙座设计103

4塔内除沫器对气速的要求105

5塔器的防振措施105

6塔釜(或其他容器)隔板的设计106

7 塔器吊柱设计110

8塔器吊耳设计110

9塔器地脚螺栓的选材112

 4.3 球形储罐113

1球壳结构设计应考虑的因素113

2球壳选材的基本原则114

3球壳焊接坡口的合理设计116

4球罐的支柱设计117

5球罐的人孔结构117

6喷淋装置的设计118

 4.4 高压容器119

1高压容器设计的基本要求119

2高压容器筒体结构的分类、特点及应用120

3多层式高压容器壳体对接接头的设计120

4多层包扎式高压容器的结构特点124

5高压容器密封结构的分类、特点及应用129

6高压容器金属平垫密封面水线的使用136

7平垫密封能否用于温度、压力频繁变化的高压容器136

8透镜式密封的设计137

9高压焊接三通的设计139

 4.5 管壳式换热器140

1换热器的分程140

2管箱深度设计141

3管板的最小厚度141

4管板厚度的确定142

5管板的结构设计143

6换热管与管板的连接结构143

7换热管与管板连接方式中的强度焊、密封焊、贴胀147

8换热管与管板采用强度胀时管孔的结构设计147

9换热管的排列形式148

10换热管中心距149

11管板布管限定圆149

12折流板布置149

13管板分程隔板槽150

14管壳式换热器设置管、壳程防冲板的条件151

15换热器设计中对接管的要求151

16固定管板换热器中需考虑设置膨胀节的情况151

17按GB 16749—1997选用膨胀节时应注意的问题152

18膨胀节设置内衬套的条件152

19立式固定管板换热器的结构153

20卧式固定管板冷凝器的壳程通过冷凝介质时支持板的结构153

21浮头式换热器的主要结构与特点153

22 U形管式换热器的主要结构与特点154

23盘管(蛇管)换热器154

24波纹换热管156

25换热器吊耳、顶丝及管板防松螺柱的设置158

26重叠式换热器的支座结构161

 4.6 其他161

1埋地卧罐结构设计应考虑的问题161

2夹套容器的结构设计162

3夹套与内筒体材质不同时两者间的连接结构设计173

4搅拌设备中搅拌轴的选择174

5搅拌设备联轴器的选用174

6搅拌设备中间轴承和底轴承的选用175

7搅拌设备机架的选择175

8搅拌设备轴封的选择175

9搅拌设备中挡板的设置180

10衬里压力容器最小壁厚的选取181

11衬里压力容器的人孔设置181

12低温压力容器的结构设计182

第5章 技术要求183

1压力容器设计文件中技术要求的表达183

2压力容器设计技术条件专家系统(PVDS)184

 5.1 容器186

1《固定式压力容器安全技术监察规程》规定容器焊接接头必须采用全焊透结构的情况186

2采用火焰切割加工的高强度钢坡口表面应进行磁粉或渗透检测186

3压力容器焊接接头的表面不允许存在咬边186

4压力实验的免除186

5焊后消氢处理187

6奥氏体不锈钢制压力容器的酸洗、钝化处理187

7检验周期188

8 TSGR 7001—2004《压力容器定期检验规则》中关于压力容器全面检验的规定188

9 TSGR 7001—2004《压力容器定期检验规则》中关于全面检验周期可适当延长的规定188

10压力容器全面检验中需进行确定校核的情况和强度校核的原则189

11液化石油气储存容器的主要技术要求189

 5.2 塔式容器190

1塔体安装后的垂直度、弯曲度和操作时的允许挠度190

2裙座的补充技术要求190

3分段交货的技术要求191

 5.3 球形储罐191

1球罐上、下极板及与支柱连接之赤道板用钢板的超声检测191

2钢制球罐制造时不得采用机械方法强力组装191

3球罐零部件的组焊192

4 GB 12337—1998要求焊缝必须在焊后立即进行后热消氢处理的情况192

5特殊球罐的技术要求192

 5.4 管壳式换热器193

1对管板孔桥宽度的要求193

2固定管板换热器的试压193

 5.5 其他193

1搅拌容器与搅拌机的一般补充技术要求193

2搅拌机的平衡要求194

3快开门的安全联锁设计195

第6章 钛制压力容器196

1钛钢复合钢板的复层材料的强度不能计入基层的强度196

2钛衬里压力容器需要设置检漏系统196

3钛在干氯气中会产生崩溃性的破坏196

4钛制压力容器要作铁污染检验196

5工业纯钛中的杂质元素对钛的性能的影响197

6钛制设备处理发烟硝酸会产生爆炸198

7钛制设备中氢的来源198

8防止石油化工工业中钛制设备发生氢脆破裂的措施198

9钛的热导率较碳钢低，但在许多钛制换热器中，其传热面积不比钢制的小199

10钛衬里层厚度的确定199

11钛管需同时采用涡流探伤和超声波探伤199

12钛制容器的焊缝坡口形式和尺寸的选择199

13钛制容器的结构设计中钛和铁的连接方法200

14钛制压力容器需要进行酸洗、钝化处理200

15钛制压力容器的焊缝系数比钢制的低200

附表201

 附表1 新旧钢号对照201

 附表2 爆炸危险介质203

 附表3 毒性介质危害程度分级210

 附表4 全国主要地区基本风压、雪压213

 附表5 设备常用标准229

参考文献241