各国螺栓连接法兰盖开孔补强对比.pdf

第53卷第3期
化工设写道
Vol 53 No
2016年6月
PROCESS EQUIPMENT PIPING
Jun.2016
各国螺栓连接法兰盖开孔补强对比
周送宇,李振式,李小荼2
(1.北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司,北京100089:2.北京化工大学,北京100029)
摘要:因为平盖在压力作用下主要受到的是一次弯曲应力,所以平盖开孔补强区别于柱売和球売上
的开孔补强。列举了ASMEⅦ-1,GB150,EN13445和 TOCT P52857対螺栓接平盖中心开单个孔的
标准要求,并运用了一个工程实例来比較这四个规范的计算结果,从而得出了不同规范的区别,另外
对GB150关于平盖的计算提出了相应的建议。
关键词:平盖:开孔不强:压力容器规范
中图分类号:TQ050.2;TTI2l
文献标识码:A
文章编号:1009-3281(2016)03-0012-005
螺栓连接平盖开孔在压力容器设计中是常见的
A=0.5 dt+tt, (1-fcl
结构,例如人孔法兰盖上的视镜、換热器平盖管箱上其中d一开孔直径;
的接管、带内伸的可拆卸式接管等等。因此螺栓连接
一接管壁厚;
平盖的开孔补强计算是压力容器强度计算中一个重
一接管许用应力与容器许用应力的比值
要的内容。同时各国压力容器标准规范对平盖的开
t平盖所需的最小厚度。
孔补强都有着各自不同的要求和计算方法。本义就
另外,在文献[JUG-39(d)中提供了另一种计
螺栓连接平盖中心开单个孔,且开孔直径小于平盖算方法
直径一半(下文简称为:平盖开孔补强)的ASME
r=a√CPSE+1.9Wh/SEd(圆形平盖)
WI-1(美国),GB150(中国),EN13445(欧盟)
将公式中根号内的数值加倍,即是将平盖的厚
和 TOCT P52857(俄联邦)的标准要求和强度计算度増加到由压力和弯矩载荷引起的需要厚度的、√2
方法进行对比。
倍。平盖的厚度需要计算预紧和操作状,取较大值,
且对于预紧状态P-0。
1平盖开孔补强的理论基础
其中d一平盖计算直径
螺栓连接平盖在内压或者外压下主要的变形形
C系效(表征平盖连接特征,螺栓连接时
式为弯曲,从而在平盖内部产生一次弯曲应力,所以
取0.3);
平盖的开孔补强主要是保证平盖在开孔后的截面抗
S-一预紧或操作温度下的许用拉伸应力
弯性能不能低于开孔前的。常见的平盖补强方法有三
B一焊接接头系数
种:抗弯截校核,整体增加平盖厚度和径向加筋板。
一预紧或操作状态下的螺栓载荷
本文考虑的是不加径向加筋板时的平盖开孔补强。对
h墊片的力矩臂
于这样的结构各国规范在具体计算中的要求是不完
文献[1]中采用了抗弯截面校核和整体增加平盖
全相同的
厚度种选择性的方法来对平盖的开孔进行补强。
1.1ASME-1(2013版)川对平盖开孔补强的要1.2GB150(2011版)对平盖开孔补强的要求
求
文献[2]中第6.3.4节规定,平盖上单个开孔,
文献[]在UG-39(b)(1)中规定当开孔直径
小于平盖一半时,通过开孔中心所有平面的补强总截
收稿日期:2015-12-2
作者简介:周洪守(1988-),男,重庆市人,助理工程师。主要
面积应不小于
从事办容器强度分析技术支持。
万方数据
016年6月
周洪字,等.各国螺栓迕接法兰盖开孔小堀对比
13
R开孔直径d≤0.5D,时(dm≥0.5D,时按照法兰
计算),所帯最小补强面积:
A=0.54d
Cr
4
2b. mc
其中D。平盖计算直径;
平盖兼做法兰处的厚度
d一开孔直径
一一环向螺栓间距
平盖计算厚度
d一-螺栓外径
文献[2]对于平盖中心开单孔补只提供了
C一螺栓中心圆直径
抗弯截面校核的方法。当然,文献[2]在6.4.3节中
m垫片系数
提供了整体增加平盖厚度的方法來进行补强,即用开
G一垫片压紧中心圆直径;
孔削弱系数
有效垫片宽度
一封状态下的设计螺栓载荷;
平盖材料的泊松比:
其中D.平盖计算直径
一环境温度下的材料许用应力
∑b一平盖危险径向截面上各开孔宽度之
f一设计温度下的许用应力;
总和
h一接管的实际外伸。
修正平盖结构特征系数K,从而来计算平盖的
4 TOCT P52857(2007版)?对平盖开孔补强的
厚度。该方法适用于平盖上开多个孔的情况(当采用
要求
法兰连接时,要求计算密封和操作两个状态)。
文献[4采用极限載荷法计算平盖元件的厚度,
13IN13445620版)对平盖开孔补强的要求直接将开孔的影响放入到平盖的强度计算公式中。在
(窄墊片
内压或者外压作用下平盖的厚度计算公式为
文献[3]中第10.6节规定了开孔平盖的计算,
要求平盖的厚度不得小于:
Sn=KKsD。
其中K一平盖升孔削弱系数,对于单个开孔
其中Y,平盖开孔补强计算系数
e。一未开孔时平盖的计算厚度。
i当筒体没有加强段时J=G(垫片
+3沙
Da
K一一系数,K6=0.4
压紧中心圆直径):d为开孔直径或当量斤孔直径
D
D
对于插入式焊接的接管
d=d
24
奶e=0.78sPD3
P
D3一螺栓中心園直径;
其中。为接管的外径,A'=min(4:
Da=D,:D,平盖计算直径
A为开孔补强处的总面积,A=(ea-e)l+eb
D。垫片压紧中心圆直径
l=min(0.8√(d+ea)ea;h):为计算温度下接管的名
P。°螺栓载荷
义应力,f为计算温度下平盖的名义应力。
平盖开孔直径
e。=max(ea;ep)
一一焊缝强度系数;
3(C-G)(W
一计算温度下的许用应力
G
A
Pー一计算内压或者内玉。
G2+3C
b·m)C-G)
2工程实例
CE= max
为了比较四种标准的强度计算方法,需要对其
+0.5
他原因引起的差异进行控制,丙此假设如下参数都是
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