压力容器的开孔补强快速判别.pdf

2002年第3期
准南师范学院学报
No.3,2002
第4卷(总第15期)
OURNAL OF HUAINAN TEACHERS COLLEGE
General No 15, Vol 4
压力容器的开孔补强快速判别
唐琼
(安徽理工大学职业技术学院,安徽注南232007)
匚摘要」传统的压力容器开孔补强为等面积补强法,计算比较繁复。而通过对(CB150-89《钢制
压力容器》的某些公式換算、推导,可得出开孔补强的快速判别式,6。>26和お。>1.56,计算相当简便。
关键词]开孔补强;等面利补强法;有效厚度8:计算厚度8
中图分类号]TH49[文献标识码]A[文章编号]1009-9530(2002)03-0029-02
在压力容器设计过程中,为了使设备能够进
89《钢制压力容器》承受内压的筒体或封头开孔
行正常的工艺換做,满足容器制造、安装、检修及补强的面积(mm2)要求为
维修等要求,在売体和端盖上往往需要有各种开
A=d6+26(6n-C)(1-f
孔并联连接管,例如:物料进、出ロ,测量和控制式中お一圆筒或封头开孔处的计算厚度,mm
点,视镜、液面计孔,人孔和手孔等,所以,在压力
接管名义厚度,mm
容器上开孔是不可避免的。容器开孔以后,在应
C一壁厚附加量,mm
力分布与强度方面将带来下面影响:(1)开孔破坏
d一开孔直径,等于接管内径加2倍厚度附
了原有的应力分布并引起应力集中:(2)接管处容加
s mm
器売体与接管形成结构不连续应力:(3)完体与接
f,一强度削弱系数,等于设计温度下接材
管连接的拐角处因不等截面过波(即小圆角)而引料与壳体材料许用应力と比,当该比值大于
起应力集。于是,开孔附近就往往成为容器时,取
的破坏源一主要是疲劳破坏和脆性裂口,因此,
f;=1.0
压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题。
补强区的有效宽度为
按照GBI50-89《钢制压力刚容器》标准,在
B= 2d
(2
压力容器设计过程中,一般都需要进行开孔补强壳体或封头承受内压所需设计厚度之外的多余金
计算,通常采用开孔补强的计算方法是等面积补
属面积A
l> mm
强法,计算比较繁复。
A1=(B-d)(n-6)-2(6。-C)(an-6)(
那么,是否有比较简使的计算方法呢?在压
(3)
力容器的设计工作中,往往会碰到下面一些情况
按照GBI50-89《钢制管売式换热器》规定,确定
其中,6。为壳体开孔处的有效厚度,mm
的换热器壳程筒体和管箱短节的壁厚有时比按设
若取f=1.0时,分别代入(1)、(3)式得
计压力确定的壁厚人得多,带夹套容器其内筒无
夹套部分及封头上开孔,此时设计圆筒的壁厚比
A1=(B-d)(6。-6)
(3a)
按承受内所需的壁厚亦会大很多,有些低压容器
不需补强的判别式为:
按削度确定的壁厚也比按内压设计的壁厚人很
A1+A2+A3>A
(4)
多。在遇到诸如上述情况时,可按下面推导的结
将式(2)代入式(3a)得
果对容器的某些开孔是否需补强进行快速判断
A1=d(6.-6)
(5)
既减轻了劳动强度,又加快了速度。按照GB150
若A1>A,则结合式(4)亦必然成立。
①[收稿口期]2001-01-1
[作名简介]唐琪琼(1973-),女,湖北麻城人,安微理T大学职业技术学院助理讲师。研究方同:化T设各与机械
注南帅范学院学报
4卷
假设A1>A,则结合式(5)与式(1a)得
圆整为6,=8mm
其中,6n为壳体开孔处的名义厚度,mm
因为6n-C=8-1.8
若经计算符合式(6),则可判断该开孔不需补
26=4.88mm
强。按式(6)进行开孔是否需补强的判断,可省去
所以δ。-C>28
A2、A3的计算,当然,计算过程就要快得多了,而
此结果符合式(6),故不必进行补强。
且很方便,而这种判断的可靠性是不可置疑的
当然是否应用判别式(6),还得先进行一次判
现举一例说明式(6)的应用
析,即先估算6,与8的差值人小。不过,这种估
某固定管板式换热器管程与壳程的设计压力算是非常容易的
均为1.1MPa2介质均为热水,管程设计压力为
按照同样的方法,可推得売体承受外压时,开
1MPa,温度为170℃,売程设计温度为80℃,売孔是否需要补强的快速判别式如下
体、封头及管箱短节的材质均为20R,換热器公称
按照GB150-89《钢制制压力容器》承受外压,
直径D.=500mm,壳程筒体上焊有D=150mm的因开孔削弱所需要的补强面积为:
接管,现进行接管处壳程筒体开孔是否需补强的
A=0.5(d6+26(6n-C)(1-f))
判断+1
式中,8为按外压计算所需的光体计算厚度
按照(GR150-89式(3-1)知:
mm,取f=1.0代入(7)得
(8
2(8)⑤
同样假设A1>A,则式(5)与式(8)得:
式中
设计压力,MPa
d(6。-8)>0.5d8
圆筒内直径,mm
即8.>1.56
(6)ー一设计温度下圆筒材料的许用应力,
?此式(9)即为承受外压时壳体是否需补强
MP
的快速判別式。这里需要指出,如果。不符合
一焊缝系数
(6)、(9)式,则不能肯定开孔一定要补强,是否需
已知p=1.1MPea,Di=500mm,査表2-1得补强应进一步计算A1、A2、A3,通过(4)式进行判
)=133MPa,按开孔可能通过焊维考虑取亚=定。这时,则不能嫌麻烦了。
0.85,把数据代入上式得:
[参考文献]
6
2.44m
2(8)⑤
[1]王志文主编.化工容器设计LM].化学工.业出版社,
取C=C1
0.8+1=1.8
1989.96-97
式中C一厚度附加量,mm
2]GB150-89.钢制压力容器[M].个国压力容器标准化
板或钢管的厚度负偏差,mm
技术委员会,1989.80-102
C2一腐蚀裕度,mm
3]陈国理主编.压力容器及化工设备LM].华南工学院出
按照GB150-89《钢制管売式换热器》中规定
版社,1986.56
的筒体的最小壁厚确定该筒体壁厚为:
[4]天津人学等院校合编.化工容器及设各[M].化学工业
6d=6min+C=6+0.8=6.8mm
出版社,1980.73
A Fast Way to Know if a Compressive
Vessle with Holes Needs Enforcing
Tang Qiong
Abstract The traditional way to enforce the strength of a compressive vessle with holes is equal area
strength. So the computation is very complex. But according to