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摘 要

本文首先阐述了课题的研究背景及意义，对压力容器国内外的最新发展状况进行了介绍；然后介绍了双锥环密封高压容器的特点，并表明了拟采用的研究手段。接着进入设计计算阶段，先后进行了筒体设计、密封结构设计、平盖设计、筒体端部法兰的设计、紧固元件的设计、底部球形封头的设计、容器接管和接管法兰及其密封设计、容器开孔补强的设计等结构设计，并且对支座和设备吊耳也进行了设计或选用。最后通过一系列校核，检验设计产品合格，完成课题规定的设计计算。

关键词 双锥环 高压容器 厚壁容器

Design of double cone ring seal of high pressure thick wall vessel

ABSTRACT

This article first elaborated the research background and significance, for pressure vessels at home and abroad the latest development status are introduced; Then, the author introduces the characteristics of double cone ring seal pressure vessel, and research shows that the proposed method. Then entered the stage of design and calculation, the cylinder design, sealing structure design, the flat cover design, the design of the cylinder end flange, fastening components at the bottom of the design, the design of the spherical head, container and nozzle flange seal design, container opening reinforcement design such as structure design, and to lug support and equipment also has carried on the design or selection. Finally, through a series of check, inspection qualified design products, to complete the project design calculation rules.

Key Words Double cone ring High pressure vessel Thick wall vessel

目 录

摘 要 1

ABSTRACT 2

第一章 绪论 5

1.1课题研究背景及意义 5

1.2压力容器的发展状况 5

1.2.1压力容器的设计进展 5

1.2.2压力容器的发展趋势 6

1.3 压力容器的选材 6

1.4双锥环密封高压容器结构特点 6

第二章 计算说明书 8

2.1筒体设计 8

2.1.1筒体选材 8

2.1.2筒体的计算 8

2.2密封结构设计 8

2.2.1概述 8

2.2.2双锥环尺寸的确定 9

2.2.3设计计算 10

2.2.4主螺栓设计计算 11

2.3平盖设计计算 12

2.3.1平盖尺寸确定 13

2.3.2平盖危险面的校核 13

2.4筒体端部法兰的设计计算 14

2.4.1概述 14

2.4.2结构设计 15

2.4.3强度设计计算 15

2.5紧固元件的设计计算 18

2.5.1主螺栓的强度计算 18

2.5.2主螺母 18

2.5.3螺栓的布置 19

2.6底部球形封头的设计 19

2.6.1封头选材 19

2.6.2封头计算 19

2.7容器接管、接管法兰及其密封设计 19

2.7.1接管的选用 19

2.7.2法兰及其密封设计 20

2.8容器开孔补强的设计计算 24

2.8.1等面积法应用范围 24

2.8.2容器上各个开孔补强的计算 24

2.9卡箍连接的设计 30

2.10支座的选用 31

2.11设备吊耳的设计 31

第三章 结论 33

附录SW6软件校核结果 34

参考文献 38

致谢 39

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

压力容器是工业生产和生活中广泛使用的重要设备^[1]，同时也是一种比较容易发生事故的特殊设备。特别是石油化工行业的压力容器，往往具有易燃、易爆、有毒、有害、腐蚀性较强的介质，一旦发生事故，将直接威胁到人身安全和健康，影响生产的正常进行。因此，保证压力容器的安全运行，必须强化压力容器的安全管理和安全监察。

压力容器最早用在化学工业上。随着化工行业的发展，压力容器的工作温度范围越来越广，容量越来越大。

压力容器如果在使用过程中发生爆炸，将造成灾难性事故。各国都根据本国具体情况制定了相关压力容器的标准和规范。

1.2压力容器的发展状况

1.2.1压力容器的设计^[2][3]进展

近几年，压力容器的设计技术出现新的进展，出现了以压力容器应力、应变的详细分析与评定；塑性失效设计方法的研究；疲劳设计；概率设计等为主的设计方法。这些方法都有各自的优缺点，在设计中可以根据具体情况选择合适的设计思路。郑津洋^[4]介绍了压力容器的分类。刘友英^[5]介绍了国内压力容器标准的发展和概况。林伟明^[6]介绍了美国ASME和欧洲EN压力容器标准。

随着计算机技术的发展，为使压力容器设计更加准确，出现了以计算机辅助的高压容器壳体的优化设计方法，此方法对压力容器的壳体设计起到了巨大的作用。王凤生^[7]和王菲^[8]介绍了压力容器的常规设计和分析设计方法。

一种名为优化设计方法的现代设计方法，为现代工业设计人员提供了一个有力的工具，它可以使设计人员借助现代计算机的计算能力，应用精度较高的数值分析计算方法，从大量可行方案中优选方案，代替经验设计。对高压容器的设计而言，设计人员可以利用优化解得结论，在进行规则设计时优先选用与优化解最

接近的结构，这对降低产品成本和价格，提高产品的市场竞争能力将具有关键作用。

1.2.2压力容器的发展趋势^[9][10][11]

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