外壓容器失穩(wěn)
- 失穩(wěn)是指容器所受的外壓達到某種極限時，容器突然失去原來的形狀而出現有規(guī)則的波形，在卸去外壓后，仍不能恢復原來形狀的現象。
- 引起外壓容器失穩(wěn)的主要原因是強度不夠和穩(wěn)定性不足。
- 外壓元件承受的是壓應力，其破壞形式主要是失穩(wěn)，失穩(wěn)可分為周向失穩(wěn)和軸向失穩(wěn)，周向失穩(wěn)是指斷面由圓形變成波形;軸向失穩(wěn)是指軸線由直線變成波形線。
- 為了防止失穩(wěn)，應使殼體防止失穩(wěn)的許用壓力([P])大于或等于容器失穩(wěn)時的壓力(PCR),圓筒穩(wěn)定安全系數取3.0, 球殼穩(wěn)定安全系數取14. 52。
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周向失穩(wěn)計算
外壓容器殼體壁厚計算一般采用圖算法，根據殼體直徑(或半徑)，計算長度，假設壁厚(δc)和所用材料牌號，利用圖表査取系數，然后代入公式得到許用外壓力[P],使 [P]≥PC,否則重新計算直至合格為止。
軸向失穩(wěn)計算
由圓筒或管子的半徑，壁厚δc和所用材料牌號，用圖表査取系數，代入公式得B值，使計算壓力Pc小于或等于許用軸向壓縮應力。許用軸向壓縮應力可取設計溫度下材料許用應力(σ)和B值的較小值。
防止外壓圓筒失穩(wěn)主要有增加圓筒壁厚、縮短圓筒的計算長度和設置加強圈等措施。加強圈應整圈圍繞在圓筒上，并要求有足夠截面積和組合慣性矩。加強圈可設置在容器內部或外部。加強圈和圓筒之間連接可采用連續(xù)焊或間斷焊。間斷焊外部不少于圓筒周長的1/2，內部不少于1/3。
設計組成部分
1. 開孔補強
開孔不僅削弱容器強度，也造成局部應力集中，是造成容器破壞重要因素，所以開孔補強是壓力容器設計重要組成部分。壓力容器本體開孔補強計算方法有等面積法和分析法。
等面積法適用范圍為在筒體或封頭上開圓孔、橢圓孔或長圓孔，非圓孔的長短徑之比為a/b≤2。筒體內徑Di≤1500mm時，開孔最大直徑dop≤1/2Di，且dop≤520mm;筒體Di>1500或錐形封頭開孔時，dop≤1/3Di，且dop≤1000mm (錐形封頭開孔時，以為開孔中心處的錐殼內直徑)。
分析法是根據彈性薄殼理論得到的，用于內壓作用下具有徑向接管圓筒的開孔補強設計，其使用范圍為d≤0. 9D且max [0.5，d/D] ≤δet/δe≤2,不另行補強的條件(GB 150—2011中開孔補強章節(jié))包括：
- a.壓力小于或等于2. 5MPa;
- b.兩相鄰開孔中心間距(對曲面間距以弧長計算)應不小于兩孔直徑之和的兩倍;
- c.接管公稱外徑小于或等于89mm;d.接管最小壁厚滿足GB 150中對應表格的要求。
開孔補強形式有整體補強和局部補強兩種。
- 整體補強包括增加殼體厚度、厚壁管和整體補強鍛件與殼體焊接等;
- 局部補強包括補強圈。采用補強圈補強，應遵循下列規(guī)定：a.鋼材的標準抗拉強度下限值≤540MPa;b.補強圈厚度小于或等于1. 5δn;c.殼體名義厚度δn≤38mm。
2. 法蘭設計
法蘭設計主要包括的內容為：
- ①墊片壓緊力，計算在預緊和操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力;
- ②螺栓，螺栓載荷、螺栓面積、在預緊和操作狀態(tài)下螺栓設計載荷的計算;
- ③法蘭，在預緊和操作狀態(tài)下法蘭力矩的計算，法蘭的應力及其校核。
