开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响.pdf

第7期
论文广场
开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果
的影响
陆英
(党州市乐萌ト力容有限公司,江苏常州213138)
[摘要]国内外大多数压力容器设计标准规范中开孔补强计算是以有效膺厚度进行计算的,但GR150.3-2011标准中计算外伸、
内伸接管有效补强高度时、是以接管名义厚度计算的,由于名义厚度中包含了厚度附加量不符合强度计算理论。通过对
台氯气缓冲罐接管开孔补强计算进行对比说明,按CB150.3-2011标准计算开孔补强满足强度要求,如采用接管有效厚度进行
计算,则不能满足强度要求,建议GB150.3-2011标准中开孔补强计算以接管有效厚度作为计算依据
关键词接管开孔补强;接管有效厚度;接管有效补强高度;接管厚度附加量
压力容器根据操作工艺要求,需要在売体上一定的腐蚀裕量,并且还考虑壳体与接管的厚度
开设各种规格的管口。容器売体开孔后,因承载负偏差和加工減薄量。厚度负偏差、加工减薄量
面积的減少及结构不连续,而引起应力集中,使与腐蚀裕量,在设备成形及设备使用过程中被介
开孔边缘应力增大且强度受到削弱,所以需要对质腐蚀后,上述的厚度负偏差、加工减薄量与腐
接管开孔进行补强计算,保证接管开孔部位满足蚀裕量已不存在。所以在强度计算时,只能以壳
强度要求。接管开孔补强计算是压力容器设计过体及接管的有效厚度作为计算依据。
程中的一项重要内容。
2压力容器设计标准规范中补强计算
1开孔补强的原理及计算方法
涉及压力容器开孔补强计算的国内设计标准
压力容器受到介质压力作用后,売体承受簿规范有:GB150.3-2011《力容器第3部分:设
膜应力。当在売体上开孔后,既减少了売体的承计》門第6章,HG/T20582-2011《钢制化工容器强
载面积而使应力増加,又由于开孔引起结构不连度计算规定》第6、7章开孔补强计算,JB4732
续,导致开孔部位成力集中。由此可知,壳体开1995《钢制床力容器-分析设计标准》(2005年确
孔后将使开孔部位强度削弱。为了保证売体承载认版)回第10章开孔和开孔补强;国外设计规范有
能力不因开孔削弱而降低,需在开孔边缘附近增ASME锅炉及床力容器规范国际性规范第Ⅷ卷第
加相应的承载金属面积,以满足强度要求。
册UG-36(C)章和AD2000 Mcrkblatt B9规范等
满足开孔补强的强度条件是开孔边缘区域内
在上述设计标准规范中,开孔补强计算,所
的应力在许用范围内,需要通过开孔补强计算,采用壳体厚度,均为扣除厚度附加量后的有效厚
确定开孔区域是否满足强度要求。开孔补强计算度,而计算接管外伸、内伸有效补强高度除GB
方法有等面积法、压力面积法、应力分析法及有150.3-2011标准外,均以扣除厚虔附加量后的接管
限元分析法叫,最常用方法是等面积法,等面积法有效厚度作为计算依据。
是壳体开孔所需补强面积等于因开孔而削弱的面
GB150.3-2011标准中,接管外伸、内伸有
积。采用等面积补强计算时,壳体开孔所需补强效补强高度的计算式中是采用接管名义厚度,而
面积是壳体计算厚度与开孔直径乘积,在有效补接管多余面积计算式中则是采用接管有效厚度。
强范围内补强截面积包括壳体多余面积、接管多如前所述,接管厚度附加量在设备使用一定时间
余面积、补强区域内焊缝面积以及另加补强金属
由于介质的腐蚀作用,通常压力容器都设有制多
作者简介:陆头(1976一),女,江苏常州人,本科学历,⊥
程ゆ。有常州市乐萌は力容器伯限公可主変从事は力容器设训和
万方数
石油和化工设备
论文广场
2017年第20
后,已不存在,所以计算接管有效补强高度及接
管补强面积时,应采用接管有效厚度,而不能采
用接管名义厚度。
根据上述分析,在接管厚度附加量比较大的
情况下,按照GB150.3-2011标准计算开孔补强满
足要求,如果扣除接管厚度附加量后进行计算
则不一定满足开孔补强要求。ド面以一台氯气
冲罐的开孔补强计算加以对比说明。
3接管厚度附加量对氯气缓冲罐接管开孔补强计算
结果的影响
3.1设备结构及设计参数
一台氯气缓冲罐,直径为ゆ1600mm,壳体壁
厚14mm,进气管直径为273,厚度8=12mm,
壳体材质为Q345R,材料标准为GB713-2014:接
管材质为20“钢,材料标准为GB9948-2013。设各
结构及尺寸见图1,设备的设计参数见表1。
表」设各设计参数
名称
单位
参数
设计压ノ
图1氯气缓冲罐结构及尺寸
「工作压力
Mpa
1.5
设计温度
5(0
(4)接管计算厚度:8n=1.42mm
体材料
Q345R
(5)接管开孔补强计算直径
焊接接头系数
.0
dp=249+2(1.5+3)=258mm
腐蚀裕量
其中:1.5mm为接管壁厚负偏差,按接管厚
接管材料
20度的25%计算
安全阀整定压力
l.68
(6)接管强度削弱系数:
「计算压力
MIP
1.7
fr=150/189=0.79
3.2氯气缓冲罐进气口接管的开孔补强计算
(7筒体开孔所需补强面积:
分析该开孔结构,筒体上的开孔参数符合GB
A=dop8+288s(1-)
150.3-2011标准第6.1.1条等面积法的规定,所以按
258×7.2+2×7.27.5メ(1-0.79
等面积法进行补强计算。计算过程如下
880mm
3.2.1按GB150.3-2011标准进行计算
8)有效补强宽度:
(1)筒体有效厚度
B=max(2d,, d,o +2 6n+2 6
8=8n-C=14-(0.3+3)=1(0.7mm
=max(2×258,258+2X14+2×12
(2)筒体计算厚度:8=7.2mm
516
(3)接管有效厚度
(⑨)接管外伸段有效高度
6=6a-C=12-(1.5+3)=7.5mm
hl-muin(a8n,接管实际外伸高度
厚度附加量C是指接管壁厚的负偏差C1与接
min(S5.6.120)
管壁厚的腐蚀裕量C2之和)
=55.6mn
万方数