壓寶計劃 : 壓力容器保障計劃: 12月 2021

壓力容器外形有時候看起來很美麗

球型

壓力容器外形比例，如桶身直徑與總長。

黃金分割是根據黃金比例，將一條線分割成兩段。總長度 a+b 與長度較長的 a 之比等於 a 與長度較短的 b 之比。

黃金比例的線段

黃金比例的準確值為 ${\frac {1+{\sqrt {5}}}{2}}$ $\varphi =1.61803398874989484820\ldots$

半球型

半橢圓型

SD 碟型

壓力容器縱向焊道和周向焊道要求

對焊接頭應完全熔透和完全熔合。允許焊接表面；然而，焊縫表面應充分沒有粗糙的波紋、凹槽、重疊和陡峭的脊和谷，以允許正確解釋射線照相和其他所需的無損檢查。如果在解釋射線照相膠片時對焊縫的表面狀況有疑問，應將膠片與實際焊縫表面進行比較以確定可接受性。
在滿足以下所有條件的情況下，由於焊接過程而導致的厚度減少是可以接受的：

厚度減少不應使相鄰表面的材料在任何一點上減少到設計厚度以下。
厚度減少量不得超過 1/32 英寸（1 毫米）或相鄰表面標稱厚度的 10%，以較小者為準。

當使用留在原位的墊板 [表 UW-12 的類型編號 (2)] 進行單焊對接接頭時，加固要求僅適用於墊板的對面.
為確保焊縫坡口完全填滿，使焊縫金屬任何一點的表面不低於相鄰母材的表面，可在焊縫的每個面上增加焊縫金屬作為加強。各面焊縫加強件的厚度不得超過以下值：

參考： ASME Section. VIII div.1 2019 UW-35

壓力容器設計諮詢/ Pressure vessel design consulting

各申機械設計工作室/ https://sites.google.com/view/each-application/homepage

出入口

壓力容器內容物的出入口。

安全閥口

維護壓力容器安全壓力之安全閥口。依壓力容器使用狀況及安全閥類型計算開孔尺寸。

壓力錶口

壓力容器置頂的壓力錶接口。

檢查孔

壓力容器製造時，建造法規的焊接檢查孔。如人孔或手孔等。

洩水口

在壓力容器使用過程中，內容物或是製程副產品需排出時使用。例如空壓桶在儲存空氣時，其中的水份因空氣壓縮後析出；其水份需定時排出。

工廠北方/CN

在組裝設備時，指定其安裝地點的基準點。

設備北方

設備設計時，指定的基準方向。

管嘴方位圖

立式設備上視圖分布，以設備北方為基準 0 度，以順時鐘方向依其角度設置管嘴方位。在正視圖方向以下方 T.L. 或是端板與殼板的焊縫接頭為基準點 0 ，排列其管嘴的高度位置。在上下端板的管嘴方位及位置則以中心線的距離標示。
臥式設備，在端板側以上方為 0 度，順時針排列管嘴位置，以左側 T.L. 或是端板與殼板的焊縫為基準點 0 ，排列水平位置。左右端板管嘴方位以中心線的距離標示。
管嘴的高度

以連接桶身的焊縫為準，到法蘭面的距離。
以桶槽中心線到法蘭面的距離。

法蘭螺栓孔對齊方位

在端板上的管嘴法蘭，其法蘭螺栓孔跨管嘴中心線與桶槽中心線連線的中心。
管嘴法蘭螺栓孔方位跨與設備中心線。

腳座與裙座螺栓孔中心直徑(B.C.D)

以設備中心為圓點，排列腳座與裙座螺栓孔中心直徑。以設備北方為 0 度，順時鐘排列。

ASME CODE 壓力容器配件最小厚度要求

Table UW-16.1 以國際單位系統 (SI) 及美國慣用單位系統 (U.S. customary units) 作為區別。

各申機械設計工作室：Table UW-16.1 說明及 maxima 原始碼

參考：美國慣用標準管公稱號與 SI 制標準管公稱號轉換對照表/ NPS to DN

製作壓力容器設計文件需注意的問題

壓力容器的設計文件牽扯到危險性設備的法律規範，以下列出從事相關從業人員應注意的問題：

使用者設計需求

是否明白使用者在使用壓力容器設備時的狀況？
其設備的安裝地點？
其設備的建造法規？
MDMT 是否已確認？
MAWP 是否符合使用需求？
內容物應由使用者是否確認為致死性或者有其他危險狀態？
其他要求重點是否完備？

設計圖面

圖面說明是否條列使用者設計需求的要點？
是否確認尺寸使用的單位系統？

單位系統：SI 國際單位和美國慣用單位

強度計算書

強度計算書是否與設計圖面展現的參數一致？
計算工具或程式是否可以與參數連動？

設計壓力容器計算工具介紹

材料明細

材料採購及使用是否符合使用者設計需求及建造法規的規範？

法律問題

設計文件是否遭到變更或誤用的情形？
文件的使用是否有無簽認的問題？

壓力容器/桶槽工程設計案流程

對於以上問題可以在歡迎留言討論

我們是否了解單位系統？

機械設計、製圖、製造，有關於機械工程的作業之中最重要的一件事不是 3D 軟體有多好用，CAD 操作的出神入化，轉檔有多方便。而是先決定將要使用什麼單位系統。每個國家都有自已的標準，每個行業都有自己的需求；所以我們長度單位就英吋、台尺和公尺，重量就有英磅、台斤和公斤，連加速度的定義都要從基本的單位推舉而來。以下介紹

1. SI 國際單位制基本單位

2. 美國慣用單位

3. Maxima 單位模組

1 SI 國際單位制基本單位

單位名稱	單位符號	物理量
公尺	m	長度
公斤	kg	質量
秒	sec	時間
安培	A	電流
克耳文	K	溫度
莫耳	mol	物量
燭光	cd	發光強度

2 美國慣用單位

單位名稱	單位符號	物理量
英呎	ft	長度
斯勒格	slug	質量
秒	sec	時間
華氏溫度	ºF	溫度

3 Maxima 單位模組

Maxima: ezunits

ezunits 是一種用於使用尺寸數量的套件，包括某些尺寸分析功能。ezunits 可以在尺寸數量和單位轉換上進行算術運算。內置單位包括 Systeme Internationale（SI）和美國慣例單位，其他單位可以宣布。另見 physical_constants，物理常量的集合。

設計壓力容器計算工具介紹

計算碟形端板的內容積/calculate internal volume of spherically dished

為何要計算端板的內容積？

幾何形狀的體積計算的計算公式可以在機械便覽中找到，如圓柱形、四面體形及正六邊形。有人想過碟形端板的公式是什麼嗎？我從事壓力容器設計這方面工作的初期階段，就是要計算碟形端板的內容積。由於客戶合約要求每個桶子的容積不得誤差百分之五，而在此之前公司的工程師未能掌握整個設備的總體積；因為工程師可以計算圓桶形的體積，但是碟形端板無法以簡單的計算式來證明它理論上的體積。因故其設計文件一直無法通過客戶的審核。

一般壓力容器內容積的計算要求及計算方式

如果是固定式容器，一般設備設計時會省去上下端板的容積，以圓桶形體積作為額定容積；但是此次的狀況是客戶要求作為運輸桶槽，其內容物除了受國際規範限制運輸量而且單價昂貴。如此容積的精確度就是此設備設計的重點。那麼之前的工程師是怎麼思考的呢？第一，先定一個內徑後依碟形端板幾何比例去製作成品；求得一個碟形端板的容積，再控制桶身的長度就可以計算出總體積了。所以在當時他們請現場製作一個端板，再以滿水重扣除空重就可以知道那個端板的體積了。但是實際的生產過程中會有公差產生，在其他端板成形後如何達到品管的需求？或者第二，以 CAD 軟體建造模型，直接計算其體積；實務上我也選擇這個方式，只要有容積數據就好。題外話，終於 autocad 成為正式的輔助工具而不單單只是繪圖軟體了。接下來的問題是，怎麼把這數據用文件敘述出來，也就是如何把端板體積計算寫進強度計算書中？

使用程式計算碟形端板的內容積

壓力容器專業軟體 PV Elite 會計算其容積，但是一樣沒有顯示出端板容積怎麼計算。這問題一時也無法用言語或文字解釋，在此我使用了 Maxima 程式來解決問題。首先下載由各申機械設計工作室提供的 Maxima 程式：Head_volume.mac 。它是由端板的幾何線條對其對稱軸作積分，再累加各段體積以求得碟形端板的體積。其例子如下方的程式碼以求得所需要的容積。

壓力容器設計諮詢

壓力容器設計各申機械設計工作室

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