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第1章 压力容器概况1

1.1 压力容器基础知识1

1.2 压力容器安全3

1.3 压力容器的分类6

1.4 压力容器的基本结构、基本技术参数8

1.4.1 压力容器的基本结构8

1.4.2 压力容器的基本技术参数9

1.5 压力容器标准体系14

1.5.1 欧盟的压力容器标准体系14

1.5.2 美国的压力容器标准体系及主要标准介绍15

1.5.3 我国的压力容器标准体系及主要标准介绍17

第2章 压力容器用材料22

2.1 材料常用的主要力学性能指标22

2.1.1 金属材料在室温、短时静载下的力学性能22

2.1.2 温度对力学性能的影响23

2.1.3 金属的缺口冲击试验24

2.1.4 硬度试验和弯曲试验25

2.2 材料的其他性能25

2.2.1 物理性能25

2.2.2 化学性能25

2.2.3 加工工艺性能27

2.3 压力容器用钢29

2.3.1 铁碳合金的基本组织29

2.3.2 钢铁及合金产品牌号和数字代号编制介绍30

2.3.3 碳素钢的分类和性能31

2.3.4 低合金钢和高合金钢33

2.3.5 压力容器用钢的主要品种36

2.3.6 国内主要压力容器用钢及相应的标准38

2.4 钢材的热处理工艺45

2.5 压力容器用其他金属材料47

2.5.1 铜及铜合金47

2.5.2 铝及铝合金53

2.5.3 钛及钛合金56

第3章 内压薄壁容器的强度与设计59

3.1 回转壳体的薄膜应力及应力分析59

3.1.1 回转壳体基本概念59

3.1.2 回转薄壁壳体的无力矩理论60

3.1.3 无力矩理论的应用条件67

3.1.4 边缘应力68

3.2 圆平板中的弯曲应力70

3.2.1 概述70

3.2.2 圆板轴对称弯曲的内力分析70

3.2.3 圆板轴对称弯曲的变形分析71

3.2.4 物理方程72

3.2.5 圆板轴对称弯曲的小挠度微分方程73

3.2.6 均布载荷下圆板的应力和变形73

3.3 强度概况及强度理论、强度设计、校核方法76

3.3.1 压力容器的失效形式76

3.3.2 压力容器的强度失效准则77

3.3.3 设计方法及强度理论78

3.3.4 强度计算及校核方法79

3.3.5 设计参数的确定80

3.4 内压圆筒和内压球壳85

3.4.1 内压圆筒和内压球壳厚度的确定85

3.4.2 强度校核89

3.5 内压封头89

3.5.1 凸形封头90

3.5.2 锥形封头92

3.5.3 平盖99

第4章 外压容器的稳定性104

4.1 稳定的概念104

4.1.1 外压容器的失效方式104

4.1.2 外压容器的失稳105

4.1.3 外压容器的临界压力105

4.2 外压圆筒的周向稳定105

4.2.1 临界压力的计算105

4.2.2 外压圆筒的稳定计算108

4.2.3 图算法110

4.3 外压封头和加强圈117

4.3.1 外压封头和球壳的稳定计算117

4.3.2 加强圈的计算120

4.4 外压圆筒的轴向稳定122

4.4.1 轴向受压圆筒的临界应力122

4.4.2 轴向受压圆筒图算法计算原理123

4.4.3 轴向受压缩圆筒的图算步骤123

第5章 压力容器常用零部件及安全附件124

5.1 法兰连接124

5.1.1 法兰的分类与压紧面形式124

5.1.2 垫片结构类型和应用场合126

5.1.3 法兰的密封设计126

5.2 开孔补强134

5.2.1 开孔接管处的应力集中134

5.2.2 补强结构和计算139

5.3 容器支座145

5.3.1 鞍座的结构和选用145

5.3.2 立式容器支座结构和选用147

5.4 安全附件（安全阀、压力表、温度计、液面计等）154

5.4.1 安全阀和爆破片的选用154

5.4.2 压力表、温度计、液面计的结构和选用160

第6章 分析设计169

6.1 概述169

6.1.1 压力容器应力分析设计介绍169

6.1.2 设计准则170

6.1.3 应力分析常用方法170

6.2 压力容器应力分析设计173

6.2.1 失效模式和评定方法173

6.2.2 载荷情况173

6.2.3 应力分类174

6.2.4 各类应力的限制条件177

6.3 疲劳设计179

6.3.1 低循环疲劳曲线179

6.3.2 平均应力影响下疲劳曲线的修正180

6.3.3 疲劳损伤积累181

6.3.4 疲劳设计的方法过程182

6.3.5 疲劳分析的其他问题185

6.4 典型产品的应力分析设计案例185

6.4.1 工程问题185

6.4.2 力学模型与分析186

6.4.3 设计状态下的有限元分析结果186

6.4.4 设计过程186

6.5 压力容器应力分析设计——直接法简介191

6.5.1 直接法的术语192

6.5.2 直接法设计校核的步骤195

6.5.3 直接法设计校核的原理和应用规则197

第7章 异形截面容器202

7.1 椭圆形截面容器202

7.1.1 受力分析202

7.1.2 危险截面和综合应力205

7.1.3 变形计算207

7.1.4 实例209

7.2 其他常见非圆形截面容器211

7.2.1 带圆角的矩形容器211

7.2.2 近似椭圆形截面的容器213

7.2.3 长圆形容器214

7.2.4 无圆角的矩形容器214

7.3 任意形状的非圆形截面容器215

7.3.1 受力分析215

7.3.2 回转半径217

7.3.3 计算公式及其应用219

7.4 大曲率壳体中的弯曲应力222

7.4.1 曲梁弯曲时的弯曲应力222

7.4.2 矩形截面曲梁的中性层位置224

7.4.3 弯曲应力的计算公式225

7.5 带有加强筋的非圆形截面容器226

7.5.1 外加强圈加强的非圆形截面容器227

7.5.2 具有内加强筋板的长圆形柱壳228

7.6 环形壳体231

7.6.1 横截面为圆形的等壁厚环形壳体231

7.6.2 弯管时壁厚变化的环形壳体232

7.6.3 弯管时截面变化的环形壳体233

第8章 压力容器的制造工艺及检验235

8.1 压力容器的主要制造工艺235

8.1.1 原材料的准备235

8.1.2 划线235

8.1.3 切割238

8.2 容器通用零件的成形工艺240

8.2.1 简体的成形240

8.2.2 封头的成形242

8.2.3 管子的弯曲成形245

8.3 压力容器的焊接246

8.3.1 焊接接头与坡口246

8.3.2 常用焊接方法及焊接工艺248

8.3.3 常用钢材的焊接253

8.3.4 焊接缺陷及其防治258

8.3.5 焊后热处理271

8.4 过程设备的检验272

8.4.1 无损检测272

8.4.2 耐压试验及泄漏试验288

8.5 在用压力容器定期检验291

8.5.1 定期检验的目的291

8.5.2 压力容器劣化的原因292

8.5.3 检验的周期和内容293

8.6 压力容器的腐蚀与控制297

8.6.1 压力容器腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义297

8.6.2 常见的腐蚀种类297

8.6.3 防腐的措施298

附录310

附录A 国内常用压力容器现行规范标准310

附录B 制造压力容器常用牌号、标准及使用状态和力学性能、许用应力314

附录C 弹塑性力学及有限元基础328

参考文献354