3．設計
3．1設計一般
圧力容器の設計に当たっては，次の3．2から3．16の設計基準に従って設計しなければならない。
3．2 設計で考慮する荷重考慮すべき荷重は，次による。
（1） 内圧，外圧，圧力容器の自重及び運転時並びに試験時における内容物重量（2） 外部機器より付加される荷重（3） 風荷重及び地震荷重（4） 温度変化，温度勾配により生じる熱負荷（5） 急激な圧力変化を含む衝撃荷重（6） 焼きばめ，圧入，自緊圧力等，製作中に生じる荷重として作用するもの。
3．3 腐れ代
胴その他圧力を受ける部分に使用する材料の腐れ代は，1mm以上としなければならない。

ただし，腐食が予想されない材料（炭素鋼及び低合金鋼を除く）は，この限りでない。
3．4 基本的な設計要求
設計にあたっては，次の要求を満たさなければならない。ただし，構造が特殊な形状で本基準に適用される算定式がない場合には，詳細な応力解析によって設計する。
この項で用いる記号の意味は次による。
ダ： ピーク応力（N／mm2）を：係数￠

二次応力（N／mm2）

昂

一次曲げ応力（N／mm2）

菟

一次局部膜応力（N／mm2）

考〝

一次一般膜応力（N／mm2）

ぶ。：等価応力強さ振幅（N／m2）∫〃：引張強さ（N／m2）∫γ：降伏点又は0・2％耐力（Nhm2）
α‥ 形状係数で完全な塑性断面（加工硬化なし）を形成するモーメントと初期降伏を形成する曲げモーメントの比（矩形断面の場合は1．5とする。）（1）外径と内径の比が1．5を超える円筒胴又は球形胴は，3．5の弾塑性解析を実施する。
（2） 設計は，最も厳しい荷重の組み合わせに関して適用される要求事項及び次の応力強さ（主応力差の絶対値）制限を満足するようになされること。（表3．1を参照）（a） 一次応力強さは，次の制限を満足すること。
① 一次一般膜応力強さ≦竪1．5

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② 一次局部膜応力強さ≦移③一次局部膜応力強さ＋一次曲げ応力強さ≦α旦
1．5（b） 純せん断を受ける断面の平均一次せん断応力は，次の制限を満足すること。ねじ部については，3．10による。
平均一次せん断応力≦0．4号（C） 支圧応力は，次の制限を満足すること。
① 平均支圧応力≦ち② 平均せん断応力（一次）≦0．4号③ 平均せん断応力（一次＋二次）≦0．5号④ ピンの支圧応力≦ち（d） 二次応力強さは，次の制限を満足すること。
一次応力強さ＋二次応力強さ≦2号（e） 三軸応力は，次の制限を満足すること。
3つの主応力（一次，二次，ピークを含む）の代数和≦2．55ン

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表3．1応力分類と応力強さの制限†
一 次応 力二次応力

一般膜応 力局 部膜応 力曲げ応 力

膜応力＋曲げ応力

断面 にお け る一次応 力の平均値。
構造不連続及び
応 力集 中を除 く。

任意 の断 面 におけ る応 力 の平 均値。構造不連続は考慮 す る が応 力
集中は除 く。機械

断面の図心か らの 距離 に 比例 する一 次応 力 の成分。構造不連続及び応 力集 中 を除く。機械的荷重 に構 造 の連 続 性 を保
つ た め に 生 じる 自己平 衡応 力で 構 造
不連続部に生 じる。
機械 的荷 重 及 び 熱
膨 張 差 に よ っ て生

よっ て生 じる ものだけを とる。

じるものを とり，局部 的 応 力集 中 を除

応力分類

機械的荷重に よって 生 じ る もの
だけを とる。

的荷 重 に よ って生 じる も のだ けを とる。

ピーク応 力（1） 応 力集 中に よって一 次又 は二次応
力 に付加 され る増
加分 （例 えば，切欠 き の よ うな 場
合）（2 ） 疲 労のおそれはあるが容器 のゆが

く。
記号

P…

Pム

み を生 じるおそれが ない熱応力。
￠ （
1）

Pゎ

ダ（
1）

応 力成 分
の組 合 せ及 び応 力
強 さの許
容限界

桝 （
61 ≦ 牟

巾…．
．
豆

l

車
′ェ
l

⑦

ー≦ ￠

p

⊥

≦
αん

l者＋
可

γ（
2）
，（
4）
1．

設計荷重使用

註

三月

≦ ○

）

……・
運転荷重使用注（1） 分類のの応力は，温度こう配や構造不連続などによる応力の合計から同じ位置の一次応力を除いたものである。しかし，詳細解析による応力はしばしば（一次応力十二次応力）を直接示すことがあり，その場合は，￠だけでなく P用（又はPェ）＋Pゎ
＋Oの合計応力を表す。同様に分類Fの応力が応力集中によるものの場合は，Fは公称応力以上の付加応力を指す。例えば，
その部分が公称応力∫及び応力集中係数足である場合には，月か＝ふ．島＝0，0＝0，ダ＝P…（片・1）となり，ピーク応ノ」はP，，一＋P用（〟・1）＝足Pmとなる。
注（2） 係数舟は，下記による。
（a） 材料の引張強さに対する最小規定降伏点又は0．2％耐力の比が，0．7以下の場合，度＝1．0（b） 材料の最小規定引張強さに対する最小規定降伏点又は0．2％耐力の比が，0．7を超える場合

捕 紺」
1．5
注（3） この制限は応力強さの全変動範囲に適用する。許容限界として用いる射直は二次応力が温度変動によるときは，変動する金
属温度の最高・最低温度に対する射直の平均値とし，二次応力の一部又は全部が機械的な荷重によるときは，変動する金属温度の最高温度に対するぶ．，値とする。
注（4） αは，形状係数で，完全観性（加工硬化なし）となるモーメントと初期降伏を生じさせる曲げモーメントの比である。短形
では1．5とする。
注（5）も可は設計疲労曲線から得られる。全変動範囲に対する許容応力強さは2島。である。3・15及び3・16の要求事項を満足すること。
注（6） 四角枠中の者′ PI，P′ l￠及びFは，単一応力ではなく，応力強さを表す。

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3．5 弾塑性解析
弾塑性有限要素法，差分法等の数値解析法による極限解析が行われて，その結果が次の（1）から（6）を満足するのであれば，3．4（2）の応力強さ制限は満たされなくてもよい。
（1） 崩壊荷重に対する安全率は少なくとも1．732であること。
（2） 安全率は，次の大きい方の荷重に対して少なくとも1．732を適用する。
① 5％を超える歪みを生じる荷重（診 全断面に降伏を生じる荷重（3） 水圧試験及び自緊後の最大運転荷重2サイクル以内でシェークダウンを示すこと。
（4） 3．15による疲労評価及び3．16による破壊力学評価が行われること。
（5） 適用される設計荷重に対し，また，水圧試験圧力，自緊荷重の負荷時に容器部品及びシール材の性能に係る変位を考慮すること。
（6）主応力の代数和が2・5∫γを超えないこと。
3．6 内圧を受ける胴及び鏡板
この項で用いる記号の意味は次による。
巧： 内径（mm）
吼： 外径（mm）
ち：最大許容圧力（MPa）
y：円筒胴の外径と内径の比か。／巧ぶγ‥ 材料の使用温度における降伏点又は0．2％耐力（N／m2）
3．6．1円筒胴の最大許容圧力
内面に圧力を受ける円筒胴の最大許容圧力は，次の算式により算定するものとする。

ち＝号柄n（y）
3且2 球形胴の最大許容圧力
内面に圧力を受ける球形胴の最大許容圧力は，次の算式により算定するものとする。

午拘ln（y）
3．6．3 全半球形鏡板の最大許容圧力
内面に圧力を受ける全半球形鏡板の最大許容圧力は，3．6．2による。
3．7 内圧を受ける円筒胴の主応力
この項で用いる記号は次による。
∂： 円筒胴の任意位置における直径（mm）
巧： 内径（mm）
か。：外径（mm）
P： 最高使用圧力（MPa）
y：外径と内径の比β。／q
Z：直径比か。！β15