压力容器厚壁管补强.pdf

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第38卷增刊
油化工设备
Vol 38 Supplement
2009年8月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Aug.2009
文章编号:1000-7466(2009)增刊-0014-02
压力容器厚壁管补强
裴召华
(中油辽河工程有限公司机械工程所,辽宁盘锦124010)
摘要:厚壁管补强是一种非常好的补强方法,它以工程造价低、便于施工及适用范国广的优点,得
到了广泛应用。然而厚壁管补强也有一定的局限性,即当厚壁管的厚度达到壳体厚度的1.75倍且
仍然不能满足补强要求时,如果还是采用增加厚壁管厚度的方法,则对开孔补强的作用不大,此时
需要采用增加売体厚度和厚壁管厚度的补强方法。
关键词:压力容器;开孔补强;厚壁管;应力集中
中图分类号:TH49
文献标志码:A
Discussion of Thick-walled Tube Opening Reinforced of Pressure Vessel
PEI Zhao-hua
( Department of Mechanical Engineering, China Liaohe Petroleum
Engineering Company Ltd, Panjin 124010, China)
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增加传热过程推动力△m而言,逆流操作总是优于
3)平均对数温差可以在满足工况的条件下适
并流操作的?。
当取值,以减少换热面积,这是由于完成一定量的热
对比序号6、序号8、序号9可知,①序号6的面负荷,换热面积与对数温差成反比
积比序号9的面积大1倍以上。②序号8的平均对
(4)合理的工艺计算对节约成本有很重要的意
数温差大于序号9,但是由于序号8的热、冷流体热义。应根据长期经验和理论,为客户提供合理的换
容量比增大,也就是说热流体流量增大,压降出现不热器,以使设备的投资费用和操作费用间能找到最
?配。所以这时利用热混合对减小面积和减小压降佳点
能较好地进行匹配川。③序号9中的比值减小,热、
冷流体流量基本相当,不存在匹配问题。序号9中参考文献
的温差推动力优势非常明显,此时传热系数与本单
1]杨崇麟.板式换热器工程设计手册[M].北京:机被工业出版
位长期计算的经验值相吻合,计算合理
社,1988
冯小菲,蔡建林.影响板式换热器传热系数的因素[J].应用能
结论
源技术,2003,6:32-33
3]'garrett-price B A. Fouling of Heat Exchangers M. New
(1)压降是影响换热器换热面积的影响因素之
Jersey: Noyes Publications, 1985.
若热、冷流体流量相差较大时,压降对面积的影4」尾花英朗,热交换器设计手册[M北京:烃加工出版社,
响较大(因为流量较大的流体侧流速较高,使得压降
1966
[5]王传芳,罗雄麟.控制裕量及其在管壳式换热器设计中的应用
较大)。因此,只能用较大的换热面积来匹配压降。
J].炼油技术与工程,2004,2:21-24
(2)污垢和富裕量这两个因素主要是经验性的。[6]宁惠,孟繁被,对数平均温度差对換热器传热面积影响].
可以通过定期清洗来减少换热器的热量损失,富裕
石油化工设备,1999,28(5):13-15.
量取值太大或太小都会对计算带来误差,使得资源
(许编)
浪费,运行或投资成本提高。
收稿日期:2009-03-06
作者简介:裴召华(1976-),男,辽宁盘锦人,工程师,学士,现从事压力容器及非标设备设计工作。
增刊
裴召华:压力容器厚壁管补强
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Abstract: Thick-walled tube is a good solution. It is excellent, which had low construction cost,
convenient to weld and extensive applicability, so designers prefer to use it. However, it has a limi
tation which is when the thickness of the tube is 1. 75 times of the shell,s thickness and the vesse
isnt safety, if the thickness of the tube is continue increased, then opening reinforced is of low in
fection. So, to settle the question, the thickness of the tube and thickness of the shell shall be also
increased
Key words: pressure vessel; opening reinforced; thick-walled tube; stress concentration
为了满足工艺要求或容器本身的要求,压力容将应力集中程度控制在较低的水平。厚壁管补强结
器上不可避免地需要进行开孔。开孔容器在压力作构则能较好地解决开孔边缘狭窄范围内的高应力集
用下,在开孔部位会产生应力集中。为了使开孔附中问题,因为它所增加的补强面积正好集中在开孔
近的应力集中降低到允许范围内,防止从开孔边缘边缘。因此,对中低压容器的大开孔,采用厚壁管社
产生破坏,需要进行补强设计
强结构不失为最佳选择。
1补强结构
尽管采用厚壁管补强具有诸多优点,但并不是
说当补强不能满足要求时接管可以任意加厚。根据
1.1补强圈补强
笔者的设计经验,当厚壁管的厚度达到壳体厚度的
补强圈结构具有一定的适用范围,以下情况不1.75倍且仍然不能满足补强要求时,如果还采用增
宜采用补强圈结构2:①高强度钢和铬钼合金钢制加厚壁管厚度的方法,那么对开孔补强的作用不大,
造的容器。②补强圈厚度超过补强件壁厚的1.5倍此时需要采用另一种方法一一增加厚壁管厚度的同
或超过m(碳钢、16MnR及15MnVR的6m分别时增加壳体厚度。
为32mm、30mm和28mm)。③设计压力大于等2.2设计实例
于4MPa,设计温度大于350℃。④容器壳体壁厚
1台DN600mm容器,其设计压力为3.8MPa,
大于等于38mm。极度、高度危害介质的压力容设计温度为300℃,材料16MnR,腐蚀裕量2mm。
器。⑥疲劳压力容器
在这台容器圆筒上需开设一个DN300mm的卸料
1.2整体补强
口。初步计算壳体厚度为16mm。下面经过建立2
整体补强包括厚壁管补强和整个加厚壳体补个模型对其进行分析,模型1取部分筒体与厚壁部
强。当超出补强圈补强适用范围时就要采用整体补分为28mm的DN300mm开孔,模型2取部分筒
强结构,采用整体补强结构时若考虑经济因素就需体与厚壁部分为32mm的DN300mm开孔,利用
选用厚壁管补强,笔者将重点论述厚壁管补强结构。有限元应力分析的结果为,厚壁管的厚度达到壳体
厚度的1.75倍时