壓力容器圓筒形殼板厚度計算要以外徑為主還是選擇內徑為主?
外徑還是內徑? 設計人員會依照設計需求,選擇適合的計算方式進行壓力容器殼體設計。但是,對於「設計需求」到底要如何產生,以及內、外徑參數應該如何選擇,很多時候還是會有不少爭議。 觀念的混淆與檢驗壓力 圓桶形殼板應該是接觸壓力容器設計時,首先會遇到需要計算強度的承壓部件之一。 從機械力學開始,會接觸到縱向應力、環向應力;進一步進入壓力容器設計,又會遇到縱向接頭(縱向焊道)、環向接頭(環向焊道)等名詞。一不注意,就很容易把這些概念混在一起。 而壓力容器的建造法規如 ASME,又將焊接接頭效率(Joint Efficiency)納入強度計算參數。當面對授權檢查員詢問「壓力容器強度計算使用何種參數、依據哪一項公式」時,對設計人員來說,往往也會造成不小的壓力。 那麼,以內徑還是外徑作為計算基準,到底應該如何選擇? 制式的回答通常是: 依壓力容器使用者設計需求(UDR)的內容而定。 當然,以上是工作室比較正式的回答。但看到這裡,相信還是會希望得到一個比較明確的答案。 1. 使用既有規格管材 如果是以既有規格的管材作為殼體,設計上通常會比較自然地以外徑作為重要的設計參數。 為什麼管材的設計比較容易從外徑開始? 因為管材本身在壓力容器 ASME 設計建造的程序中,通常已經具有明確的產品規格,例如公稱尺寸、外徑及公稱厚度等。它不是由一般壓力容器製造廠依需求自行決定管材的尺寸,而是依照相應的材料及產品規格進行選擇。 因此,如果設計對象本身就是一支既有規格的管材,外徑通常已經是一個很自然的設計輸入。 這時候,設計壓力 P、外半徑 Ro、材料許用應力 S 及焊接接頭效率 E 等,便成為厚度計算的重要設計參數,再回頭選擇適合的管材規格。 但這裡需要特別說明: 並不是「管材一定要使用外徑公式」,而是管材的產品規格通常使外徑成為較自然的設計輸入。 另一方面,如果是使用 板材捲製成圓筒形殼板 ,設計流程通常會不太一樣。 這種情況下,壓力容器的內徑往往是使用者設計需求的一部分。例如使用者可能先提出: 「我需要一個內徑為多少的壓力容器。」 這時候,內徑就是一個很自然的設計輸入。 在這個設計流程下,壓力容器的內徑、殼板厚度、設計壓力、材料、許用應力以及焊接接頭效率等,會依照使用者設計需求及適用的建造規範逐項確定,其中部分條件由使用者指定,部分則由設計人員依 Code 及製造條件進行設計選擇。 因此,使用板...