壓力容器零部件設(shè)計---3開孔補強

1、三、開孔和開孔補強設(shè)計器壁器壁強度削弱：強度削弱：開孔造成局部應(yīng)力集中和強度削弱； 不連續(xù)應(yīng)力：不連續(xù)應(yīng)力：殼體與接管形成結(jié)構(gòu)曲率不連續(xù)，產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力； 局部應(yīng)力：局部應(yīng)力：殼體與接管拐角處不等截面過渡，引起很高的局部附加應(yīng)力。 焊接缺陷和殘余應(yīng)力焊接缺陷和殘余應(yīng)力 峰值應(yīng)力峰值應(yīng)力開孔接管部位的應(yīng)力集中開孔接管部位的應(yīng)力集中容器大開孔與小開孔容器大開孔與小開孔v容器孔邊應(yīng)力集中的理論分析是容器孔邊應(yīng)力集中的理論分析是以無限大平板上以無限大平板上開開小圓孔為基礎(chǔ)小圓孔為基礎(chǔ)的，殼體曲率變化不計，因此，孔邊的，殼體曲率變化不計，因此，孔邊應(yīng)力均為拉（壓）應(yīng)力。應(yīng)力均為拉（壓）應(yīng)力。v大

2、開孔大開孔時，除有拉（壓）應(yīng)力外，還有很大的彎曲時，除有拉（壓）應(yīng)力外，還有很大的彎曲應(yīng)力，其應(yīng)力范圍超出了開小孔時的局部范圍，在應(yīng)力，其應(yīng)力范圍超出了開小孔時的局部范圍，在較大范圍內(nèi)破壞了殼體的薄膜應(yīng)力狀態(tài)。較大范圍內(nèi)破壞了殼體的薄膜應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力集中的特點應(yīng)力集中的特點 所考慮失效模式所考慮失效模式:開孔在壓開孔在壓力作用下，局部高應(yīng)力引起力作用下，局部高應(yīng)力引起的開裂。的開裂。 開孔接管補強的目的：開孔接管補強的目的： 使孔邊的應(yīng)力峰值降低到允許值。避免該處高應(yīng)力避免該處高應(yīng)力水平引起開裂。水平引起開裂。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：HG/T21630 HGJ527-90 補強管 適用范圍 兩標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了

3、適用范圍為當(dāng)量壓力Pd6.4MPa，共分A、B、C、D、E五種。其中D、E型是削邊過渡的，但其削邊角度是45度，而不是常規(guī)的1:3削邊處理。用厚壁管代替補強圈，用厚壁管代替補強圈，nt/n宜控制在宜控制在0.52.0。壓力面積法壓力面積法 6.1.3不另行補強的最大開孔直徑：（表不另行補強的最大開孔直徑：（表6-1）：）： a)p2.5MPa; b)兩孔中心距不小于兩孔直徑之和，三個以上開兩孔中心距不小于兩孔直徑之和，三個以上開孔，任意兩孔間距不小于孔，任意兩孔間距不小于2.5倍直徑之和。倍直徑之和。 c）do 89mm d) 接管直徑滿足表接管直徑滿足表5-1要求，腐蝕裕量未要求，腐蝕裕量未

4、1mm，大于大于1時適當(dāng)增加壁厚時適當(dāng)增加壁厚 e）開孔不得在）開孔不得在A、B類焊縫上類焊縫上 f）Rm540MPa時，接管與殼體應(yīng)為全焊透結(jié)時，接管與殼體應(yīng)為全焊透結(jié)構(gòu)。構(gòu)。1、適用范圍、適用范圍河南省壓力容器技術(shù)協(xié)作網(wǎng)：河南省壓力容器技術(shù)協(xié)作網(wǎng)： 平蓋開孔補強計算方法平蓋開孔補強計算方法: a) a) 開孔直徑開孔直徑0.5Do0.5Do（DoDo取平蓋直徑），可用等面積法計算；取平蓋直徑），可用等面積法計算； b b）平蓋上多個開孔，增加平蓋厚度。計算削弱系數(shù)）平蓋上多個開孔，增加平蓋厚度。計算削弱系數(shù)ccDbD 按按6.4.3規(guī)定該方法適用于平蓋危險截面上各開孔寬度和規(guī)定該方法適用于

5、平蓋危險截面上各開孔寬度和Dc/2, 1.5兩孔徑之和兩孔中心距兩孔徑之和兩孔中心距2倍兩孔徑之和；倍兩孔徑之和； 按表按表5-95-9或或5-105-10查查K K后確定后確定K1K1值：值：3030301.KKKK 當(dāng)當(dāng)K1/v0.5時時,則以則以K1/v和和K較大值代入式（較大值代入式（5-33）（5-35）中的中的K計算平蓋厚渡，當(dāng)計算平蓋厚渡，當(dāng)K1/v0.5時，應(yīng)采用其他計算方法。時，應(yīng)采用其他計算方法。 非徑向接管有斜向接管和切向接管之分，則在殼非徑向接管有斜向接管和切向接管之分，則在殼體上開孔為橢園形和卵圓形。要注意使其開孔長軸與體上開孔為橢園形和卵圓形。要注意使其開孔長軸與圓

6、筒軸線垂直時有較小的應(yīng)力集中系數(shù)。圓筒軸線垂直時有較小的應(yīng)力集中系數(shù)。 開孔計算直徑開孔計算直徑d的取法（見下圖）的取法（見下圖）:由于圓筒計算由于圓筒計算厚度是根據(jù)周向薄膜應(yīng)力計算的，因此開孔截面應(yīng)以厚度是根據(jù)周向薄膜應(yīng)力計算的，因此開孔截面應(yīng)以承受周向薄膜應(yīng)力的截面考慮，即是與圓筒軸線平行承受周向薄膜應(yīng)力的截面考慮，即是與圓筒軸線平行的縱向截面。開孔計算直徑的縱向截面。開孔計算直徑d為孔沿縱截面方向的直徑。為孔沿縱截面方向的直徑。圓筒徑向接管開孔補強的分析法圓筒徑向接管開孔補強的分析法適用范圍適用范圍1)內(nèi)壓單個徑向開孔，多孔時，邊緣間距內(nèi)壓單個徑向開孔，多孔時，邊緣間距 ；2)ReL/R

7、m0.8；3)全熔透結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)的整體性；全熔透結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)的整體性；4)對圓筒和接管進行整體補強，應(yīng)滿足補強范圍尺寸（自接管、對圓筒和接管進行整體補強，應(yīng)滿足補強范圍尺寸（自接管、圓筒交線至補強區(qū)邊緣的距離：對于圓筒圓筒交線至補強區(qū)邊緣的距離：對于圓筒 ,對于接對于接管管 ；或整體加厚圓筒體；或整體加厚圓筒體；補強范圍內(nèi)的補強范圍內(nèi)的AB類焊接接頭不得有任何超標(biāo)缺陷，必要時應(yīng)對類焊接接頭不得有任何超標(biāo)缺陷，必要時應(yīng)對此提出無損檢測要求；此提出無損檢測要求；5)圓筒與接管角焊縫焊角尺寸應(yīng)分別和圓筒與接管角焊縫焊角尺寸應(yīng)分別和n/2,nt/2接管內(nèi)壁接管內(nèi)壁與圓筒內(nèi)壁交線處圓角半徑在與圓筒內(nèi)壁交線處圓角半徑在n/8和和 n/2 之間之間6)本設(shè)計方法適用：本設(shè)計方法適用：0.9 ; MAX 0.5,et/e2niD2b)分析法的基本原理分析法的基本原理1）解析法得到的應(yīng)力分布，與有限元法得到）解析法得到的應(yīng)力分布，與有限元法得到的結(jié)果吻合；的結(jié)果吻合；2）按應(yīng)力分析法對應(yīng)力進行劃分，確定一次）按應(yīng)力分析法對應(yīng)力進行劃分，確定一次和一次加二次應(yīng)力；和一次加二次應(yīng)力；3）按強度條件限制：）按強度條件限制： 等效薄膜應(yīng)力等效薄膜應(yīng)力 S2.2t 等效總應(yīng)力等效總應(yīng)力 S 2.6tC）分析計算步驟：）分析計算步驟：1）等效應(yīng)力校核：）等效應(yīng)力校核：a） ,b）由）由，和和et