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）鋼材的代用的一般原則是：代用材料應(yīng)與被代用的鋼材具有相同或相近的化學(xué)成分、交貨狀態(tài)、檢驗(yàn)項(xiàng)目、性能指標(biāo)和檢驗(yàn)率以及尺寸公差和外形質(zhì)量等。

　　2）代用圖樣規(guī)定的鋼材時(shí)，應(yīng)取得原設(shè)計(jì)單位的同意。

　　3）鋼板代用：

?、貵B712-88《船體用結(jié)構(gòu)鋼》中的A級(jí)鋼板，可代用Q235-A（不得作受壓元件）；B級(jí)鋼板在鋼廠按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)合格后，可代用Q235-C鋼板，未作沖擊試驗(yàn)的鋼板，則只能代用Q235-B鋼板；

?、贕B713-1997《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼鋼板》中的20g鋼板可代用Q235-C鋼板。

　　4）鋼管代用：GB3087-82《低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》中的10和20鋼管，可代用 GB8163-1999 《輸送流體用無(wú)縫鋼管》中相應(yīng)的鋼管。

4．8 特殊工作環(huán)境下的選材

　關(guān)于介質(zhì)處于NaOH濕H2S應(yīng)力腐蝕時(shí)的選材問(wèn)題，可見(jiàn)《容規(guī)》126頁(yè)，關(guān)于“壓力容器選材與介質(zhì)”的說(shuō)明。

5．內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體的計(jì)算

5.1內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體計(jì)算的理論基礎(chǔ)

  1）強(qiáng)度理論：內(nèi)壓容器的破壞有四種強(qiáng)度理論，比較為人們接受的有第一、第三和第四強(qiáng)度理論。

    ①第一強(qiáng)度理論即最大主應(yīng)力理論，它認(rèn)為引起材料斷裂破壞的主要因素是最大主應(yīng)力。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大主應(yīng)力達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的最大應(yīng)力值，材料則發(fā)生斷裂破壞，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度為S = б1 。

    ②第三強(qiáng)度理論即最大剪應(yīng)力理論，它認(rèn)為引起材料屈服破壞的主要因素是最大剪應(yīng)力。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料則發(fā)生屈服破壞，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度為S = б1-б3 。

    ③第四強(qiáng)度理論即最大應(yīng)變能理論，它認(rèn)為引起材料屈服破壞的主要因素是最大變形能。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的應(yīng)變能，材料即發(fā)生屈服破壞，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度為：

2）GB150-1998標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算公式主要以第一強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)（結(jié)果比較接近）。并采用平面應(yīng)力狀態(tài)（忽略第三向應(yīng)力）。如果考慮第三向的應(yīng)力，則是第三強(qiáng)度理論。

5．2 內(nèi)壓圓筒計(jì)算

　1）設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算厚度按下式計(jì)算：

  公式適用范圍：Pc≤0.4Ф[σ]t 或 Do/Di≤1.5

    式中：δ- 圓筒的計(jì)算厚度 mm；

　　　　　Pc– 計(jì)算壓力，MPa；

              Di – 圓筒內(nèi)直徑，mm；

              [σ]t –設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa；

                Ф – 焊接接頭系數(shù)。

2）公式來(lái)源：

　用第一強(qiáng)度理論，以圓筒平均直徑為基準(zhǔn)計(jì)算的環(huán)向應(yīng)力，考慮了圓筒內(nèi)壁上最大主應(yīng)力與平均拉應(yīng)力的差值進(jìn)行了修正，并考慮了縱向焊縫（A類(lèi)焊接接頭）在強(qiáng)度方面相對(duì)于母材的削弱。

　公式中應(yīng)力的推導(dǎo)是根據(jù)薄膜應(yīng)力理論。

3) 公式推導(dǎo)：

    設(shè)直徑D筒體受內(nèi)壓力為P的作用，圓筒上的任一小單元上受三個(gè)主應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力σ1 、軸向應(yīng)力σ2和徑向應(yīng)力σ3的作用，求應(yīng)力時(shí)，可通過(guò)中心軸線沿縱向?qū)A筒切成兩部分，去除一部分以應(yīng)力代替，根據(jù)力平衡理論，在縱向截面厚度產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力σ1，其合力與外部作用的壓力作用平衡，設(shè)圓筒直徑為D，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，厚度為δ，按平衡關(guān)系則有：

　　　　　　　　2 Lδσ1 = P D L

　　　　　　　　σ1 = P D/2δ

    沿垂直主軸線的截面將圓筒體切開(kāi)，在圓形橫截面上的應(yīng)力為σ2，產(chǎn)生平衡的條件為：．πDσ2δ =1/4 πD2 P；

　　　　　　　σ2= P D/4δ

徑向應(yīng)力σ3= P ，可見(jiàn)σ1=2σ2，并遠(yuǎn)大于σ3 ，故采用σ1 = P D/2δ，即：

δ= P D/2σ1 ，令D=Di+δ， P = pc代入，σ1以Ф[σ]t代入，

則得到 ：  。

4）如已知δn、 Pc、 Di；則圓筒體的計(jì)算應(yīng)力σt為：

                    式中бt≤Ф[σ]t 

    式中：δe為有效厚度。

5）設(shè)計(jì)溫度下，筒體的最大允許工作壓力[Pw]為：

5．3 球殼計(jì)算

1）設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算厚度公式：

2）設(shè)計(jì)溫度下，球殼計(jì)算應(yīng)力公式：

  式中бt≤Ф[σ]t

3）設(shè)計(jì)溫度下，球殼的最大允許工作壓力公式：

        ；

6．外壓圓筒和外壓球殼的設(shè)計(jì)

  許多化工石油用的容器，由于工藝原因需要在外壓或真空下操作，如真空罐和真空蒸餾塔，有的容器帶有夾套，夾套內(nèi)是帶壓蒸汽，使內(nèi)筒受到外部壓力。

　通常，內(nèi)壓低于外壓的容器，稱(chēng)為外壓容器。

  外壓容器的最高工作壓力是指容器在正常使用過(guò)程中可能出現(xiàn)