一、结构设计应遵循的原则
1. 结构不连续处应平滑过渡
受压壳体存在几何形状突变或其他结构上的不连续时，都会产生较高的不连续应力，因此设计时应尽量避免。对于难以避免的结构不连续，应采用平滑过渡的形式，防止突变。
2. 引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开
在压力容器设计中，不可避免地存在一些局部应力较高或对部件强度有所削弱的结构，如开孔、转角、焊缝等部位。设计时应将这些结构相互错开，以防止局部应力叠加。
3. 避免采用刚性过大的焊接结构
刚性大的焊接结构不仅会使焊接构件因施焊时的膨胀和收缩受到约束而产生较大的焊接应力，而且使壳体在操作条件波动时的变形受到约束而产生附加弯曲应力。因此，设计时应采取措施予以避免。
4. 受热系统及部件的胀缩不要受限制
受热部件的热膨胀，如果受到外部或自身的限制，在部件内部就会产生热应力。设计时应使受热部件不受外部约束，减小自身约束。
5. 其他要求
（l）压力容器各部分在运行时能按设计预定方向自由膨胀。
（2）各受压部件应有足够的强度，并有可靠的安全保护设施，防止超压。
（3）受压元、部件结构的形式、开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中。
（4）压力容器结构应便于安装、检修和清洗内、外部。
（5）承重结构在承受设计载荷时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。
二、对封头及法兰结构的要求
1. 对封头的要求
l）椭球形封头
由于椭球壳体环向应力为压应力，为了使这部分壳体不至于失稳，对于标准椭球形封头，规定其有效厚度应不小于封头内直径的 0.15%，其他椭球形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.30%。
2）球形封头
虽然球形封头壁厚比直径与压力相同的圆筒体减薄一半，但在实际工作中，为了焊接方便以及降低连接处的边缘应力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。另外，球形封头成形较椭球形封头困难，且焊缝较多，故一般较少采用。
3）碟形封头
由于碟形封头的球面部分与过渡区、过渡区与直边段的曲率半径不同，造成结构不连续，会引起连接处的局部高应力，因此，规定碟形封头球面部分的半径一般不大于筒体内径，通常取封头内直径的90%，而封头转角内半径应不小于筒体内直径的10%，且不得小于3倍封头名义壁厚。
4）锥形封头
锥形封头分为无折边锥形封头和带折边锥形封头两种。对于锥体大端，当锥壳半顶角α≤30°时，可以采用无折边结构；当α＞30°时，应采用带过渡段的折边结构。大端折边的过渡段转角半径应不小于封头大端内直径的10%，且不小于该过渡段厚度的3倍。
对于锥体小端，当锥壳半顶角α≤45°时，可以采用无折边结构；当α＞45°时，应采用带过渡段的折边结构。小端折边的过渡段转角半径应不小于封头小端内直径的5%，且不小于该过渡段厚度的3倍。
当锥壳半顶角α＞60°时，其厚度可按平盖计算，也可以用应力分析方法确定。锥壳与圆筒的连接应采用全焊透结构。
5）平盖
与其他封头比较，平板封头受力情况最差。在相同的受压条件下，平板盖比其他形式的封头厚得多。但是，由于平板封头结构简单、制造方便，在压力不高、直径较小的容器中，采用平板封头比较经济简便。另外，在高压容器中，平板封头也用得较为普遍。这是因为高压容器的封头很厚，直径又相对较小，凸形封头的制造较为困难。在低压容器中，一般采用平板作为压力容器的人孔、手孔以及在操作时需要用盲板的端盖。
6）凸形封头的拼接
用多块扇形板组拼的凸形封头必须具有中心圆板，中心圆板的直径应不小于封头直径的1/2。
2. 对法兰的要求
法兰连接是一种常见的可拆卸结构。实际应用中，由法兰密封不良而造成泄漏的现象较为常见。要保证法兰连接的紧密性，就必须合理地选择压紧面的形状。最常采用的压紧面形状有平面、凹凸面、榫槽面和梯形槽等。平面形压紧面用于压力不高的场合（p≤2.5 MPa），其密封性能较差，但结构简单，加工方便，便于进行防腐和衬里清洗；凹凸形压紧面适用于中压及温度较高的场合，其密封性能好，垫片易于对中，压紧时能防止垫片被挤出；榫槽形压紧面适于易燃、易爆和有毒介质的密封，密封性能可靠，但更换垫片较困难；梯形槽压紧面常与椭圆垫和八角垫配用，这是因为槽的锥面与垫圈形成线（或窄面）接触密封，此种结构常在压力（p≥6.4 MPa）、温度（t≥350℃）较高时采用。
三、对开孔的要求
壳体上开孔的形状有圆形、椭圆形或长圆形等。开孔尺寸应符合下列规定：
（1）在圆筒壳体上开孔，当内径≤1 500 mm 时，最大孔径应≤筒体内径的 1/2，且≤520 mm；当内径＞1 500 mm时，最大孔径应≤筒体内径的1/3，且≤1 000 mm。
（2）在凸形封头或球形容器上开孔，最大孔径应不大于壳体内径的1/2。
（3）在锥形封头上开孔，最大直径应不大于孔中心处锥体内径的1/3。
（4）在椭球形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直于封头表面。
容器上开孔后经计算需要补强时，应优先采用整体补强结构，如采用厚壁接管或整体补强锻件等。补强圈一般只适用于常温、中低压容器；当补强圈厚度大于8 mm时，应采用全焊透结构。
四、对焊接结构的要求
焊接是压力容器的重要制造工艺过程，焊接结构的形式和焊缝质量的好坏，在很大程度上决定了压力容器的安全可靠性。
1. 焊接接头形式
焊接接头的基本形式有对接接头、搭接接头、角接接头等，如图7−12所示。
对接焊缝是压力容器常用的接缝形式，接头及母材受力较均匀。焊制压力容器筒体的纵向接头，筒节与筒节连接的环向接头，以及封头、管板的拼接接头，必须采用全焊透的对接接头形式。
图7−12 典型的焊接接头形式
（a）对接接头/对接焊缝；（b）T形接头/对接焊缝；（c）角接接头/对接焊缝；（d）锁底接头/对接焊缝；
（e）角接接头/角焊缝；（f）T形接头/角焊缝；（g）搭接接头/角焊缝；（h）对接接头/角焊缝
搭接接头、角接接头所形成的焊缝都是角焊缝，焊缝所连接的两部分钢板不在同一平面或曲面上。角焊缝受力时，应力集中比较严重，除了拉伸、压缩应力外，还有剪切应力和弯曲应力。压力容器中，角焊缝有时是不可避免的，如有些平管板、平封头，管接头与筒体或封头的连接，角撑板与筒体及封头的连接，S形下脚圈与筒壳的连接等。
2. 等厚度钢板的对接焊缝
为了避免焊接时产生过大的残余应力，应尽量采用等厚度钢板进行对接。当厚度在6 mm以下时，对接焊缝可不开坡口。厚度在6 mm以上的对接焊缝，为了防止产生未焊透等缺陷，应根据不同的钢板厚度开不同形式的坡口。
1）单面开坡口形式
对内侧无法施焊的容器，采用单面坡口。钢板厚度≤20 mm时，采用V形坡口；钢板厚度＞20 mm时，采用U形坡口，如图7−13及图7−14所示。
图7−13 单面V形坡口
图7−14 单面U形坡口
2）双面开坡口形式
对于厚度较大的钢板，应采用双面开坡口结构。钢板厚度在20～40 mm时，采用双面V形坡口；钢板厚度在30～60 mm时，采用双面U形坡口，如图7−15及图7−16所示。
3）带垫板的对接焊缝
为保证焊根部分焊透，可采用带垫板的对接焊缝结构。垫板材料可用钢或紫铜，应注意垫板与焊接材料的密合，焊后应设法将垫板除去，如图7−17所示。
3. 不等厚度钢板的对接焊缝
B类焊接接头以及圆筒与球形封头相连的A类焊接接头，当两侧钢材厚度不等时，若薄板厚度不大于10 mm，两板厚度差超过3 mm；或者薄板厚度大于10 mm，两板厚度差大于薄板厚度的30%，或超过5 mm时，均应按图7−18所示的要求单面或双面削薄厚板边缘，或按同样要求采用堆焊方法将薄板边缘焊成斜面。
图7−15 双面V形坡口
图7−16 双面U形坡口
图7−17 带垫板的对接焊
图7−18 不等厚度钢板的焊接结构
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