压力怎么算

3、设计压力（designpressure）

（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）

工作压力P

W

：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。

①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧

置时不同；

②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是

其实际最高工作压力（themaximumallowableworkingpressure）。

③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。

设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于

工作压力。

①对最大工作压力小于0.1Mpa的内压容器，设计压力取为0.1Mpa；

②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。

③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下，可能达到的最高

金属温度确定。（详细内容，参考GB150-1998，附录B（标准的附录），超压泄放装置。）

计算压力P

C

是GB150-1998新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，

其中包括液柱静压力，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。

①注意与GB150-1989对设计压力规定的区别；

《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦

是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。当容器受静压力值大于5％设计压力时，

应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之

和作为容器的设计压力。

②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。

③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。

4、设计温度（Designtemperature）

设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。主要用于

确定受压元件的材料选用、强度计算中材料的力学性能和许用应力，以及热应力计算时设计到的材料物理

性能参数。

●设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度；

●当设计温度在0℃以下时，不得高于元件金属可能达到的最低温度；

●当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温度；

5、许用应力(Maximumallowablestressvalues)

许用应力是以材料的极限应力除以适当的安全系数，在设计温度下的许用应力的大小，直接决定容器

的强度，GB150-1998对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力。

表3钢制压力容器中使用的钢材安全系数

6、焊接接头系数（Jointefficiency）的影响

（1）焊接接头的影响

焊接接头是容器上比较薄弱的环节，较多事故的发生是由于焊接接头金属部分焊接影响区的破裂。一

般情况下，焊接接头金属的强度和基本金属强度相等，甚至超过基本金属强度。但由于焊接接头热影响区

有热应力存在，焊接接头金属晶粒粗大，以及焊接接头中心出现气孔和未焊透缺陷，仍会影响焊接接头强

度，因而必须采用焊接接头强度系数，以补偿焊接时可能产生的强度消弱。焊接接头系数的大小取决于焊

接接头型式、焊接工艺以及焊接接头探伤检验的严格程度等。

（2）焊接接头系数的选取：由接头形式和无损探伤的长度确定

●双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：

100％无损探伤，＝1.00；局部无损探伤，＝0.85；

●单面焊的对接接头，沿焊接接头根部全长具有紧贴基本金属的垫板：

100％无损探伤，＝1.00；局部无损探伤，＝0.8；

●无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝，无垫板：＝0.6；

第二节内压容器筒体与封头厚度的设计

1、内压圆筒（cylindricalshell）的厚度设计

（1）理论计算厚度（requiredthickness）

GB150-1998定义：按各章公式计算得到的厚度，为能安全承受计算压力P

C

（必要时尚需计入其他载

荷）。

内压圆筒壁内的基本应力是薄膜应力，由第三强度理论可知薄膜应力的强度条件为：

t

r

][

3





，t

r

PD

][

23





（1）

式中：t][--制造筒体钢板在设计温度下的许用应力；

考虑到焊接接头的影响，公式（1）中的许用应力应使用强度可能较低的焊接接头金属的许用应力，即

把钢板的许用应力乘以焊缝系数。





t

r

PD

][

23

，则有：i

t

PD

2[]







式中D为中径，当壁厚没有确定时，则中径也是待定值，利用D=D

i

+则有：

ci

t

c

PD

=

2[]-P





（2）

公式（2）一般被简化为：ci

t

PD

=

2[]





（3）

（2）设计壁厚

d

（designthickness）计算壁厚与腐蚀余量C

2

之和称为设计壁厚。可以将其理解为

同时满足强度、刚度和使用寿命的最小厚度。

2d

C（4）

C

2

为腐蚀裕度根据介质对选用材料腐蚀速度和设计使用寿命共同考虑。

C

2

=k·a，mm；

k—腐蚀速度（corrosionrate），mm/a；a—设计年限（desiredlifetime）。

对碳素钢和低合金钢，C

2

≥1mm；对于不锈钢，当介质腐蚀性能极微时，取C

2

＝0。

（3）名义厚度

d

（normalthickness）设计厚度

d

加上钢板负偏差C

1

后向上圆整至刚才标准规格的厚度，

即标注在设计图样上的壳体厚度。

1nd

C（5）

C

1

—钢板负偏差。任何名义厚度的钢板出厂时，都允许有一定的负偏差。钢板和钢管的负偏差按钢材

标准的规定。当钢板负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6％时，负偏差可忽略不计。

表4钢板负偏差值

钢板厚度（mm）

22.22.52.8~3.03.2~3.53.8~4.04.5~5.5

负偏差（mm）

0.180.190.20.220.250.30.5

钢板厚度（mm）

6~78~2526~3032~3436~4042~5052~60

负偏差（mm）

0.60.80.91.01.11.21.3

(4)有效厚度

e



名义厚度

n

减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差，从性质上可以理解为真正可以承受介质压强的厚度，成

为有效厚度。数值上可以看作是计算厚度加上向上钢材圆整量。

12en

CC（6）

厚度系数：圆筒的有效厚度和计算厚度之比称为圆筒的厚度系数。

（5）最小厚度

min



为满足制造、运输及安装时刚度要求，根据工程经验规定的不包括腐蚀裕量的最小壁厚。

○1碳素钢和低合金钢制造的容器，最小壁厚不小于3mm；

○2高合金钢制容器，（如不锈钢制造的容器），最小壁厚不小于2mm。

当筒体的计算厚度小于最小厚度，应取最小厚度作为计算厚度，这时筒体的名义厚度可以分为两种不

同的情况分别计算。

（1）当

min1

->C，

nmin2

=+C+,()可以等于零

（2）当

min1

-C时，必须考虑钢板负偏差，

nmin21

=+C+C+

表5钢板的常用厚度表

表6几种厚度之间的相互关系

2、内压球壳（sphere）的厚度设计

球壳的任意点处的薄膜应力均相同，且

m





，根据薄膜应力第三强度条件：

[]

4

t

r

PD









采用内径表示：,

4[]4[]

cici

c

PDPD

mm

P









或者简化为(7)

其他的厚度计算与筒体一样。

3、内压封头的厚度设计

（1）半球形封头（hemisphericalhead）

半球形封头的厚度采用球壳的壁厚设计公式进行计算。

图1半球形封头示意图图2椭圆形封头示意图

（2）标准椭圆形封头（ellipsoidalhead）

如图所示，由半个椭球和一段高为h

0

的圆筒形筒节（称为直边）构成，封头曲面深度

4

i

D

h，直边

高度与封头的公称直径有关。

表7封头的直边高度/㎜

封头的公称直径DN≤2000

>2000

封头的直边高度h

0

2540

对于标准椭圆封头，最大的薄膜应力位于椭球的顶部，大小和圆筒的环向应力完全相同，其厚度和圆

筒形的计算一样。但是和下面的GB150-1998规定的不太一样，主要是因为在简化是产生的，影响不大。

K

2[]0.5

ci

t

c

pD

p









（8）

K为椭圆封头形状系数，













2)

2

(2

6

1

i

i

h

D

K

标准椭圆封头为K=1.0

2[]0.5

ci

t

c

pD

p









应当注意，承受内压时椭圆封头的赤道处为环向压缩应力，为了避免失稳，规定标准椭圆的计算厚度

不得小于封头内径的0.15%。