Lesson3b開孔補(bǔ)強(qiáng)復(fù)習(xí)課程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。Lesson3b開孔補(bǔ)強(qiáng)-課程概況一般要求補(bǔ)強(qiáng)面積的來源(殼體和成形封頭上的單個(gè)開孔)腐蝕余量補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)度其它補(bǔ)強(qiáng)規(guī)定殼體和封頭上多個(gè)開孔平端蓋上的單個(gè)或多個(gè)開孔特殊要求舉例開孔的目的處理容器內(nèi)的介質(zhì)檢驗(yàn)安裝內(nèi)件容器的清理和排放一般要求開孔的一般要求允許的開孔形狀、尺寸免除開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算開孔的形狀圓形筒體或錐殼、封頭上的開孔最好采用圓形、橢圓或長圓形狀，但規(guī)范并不限制使用其它形狀的封頭。當(dāng)長圓或橢圓的開孔長、短徑之比大于2:1，橫跨短徑的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)增加，以防止由于扭矩產(chǎn)生的變形。UG-36(b)開孔的

2、尺寸對于殼體內(nèi)徑60”(1250mm)，開孔尺寸不得大于直徑的1/2，最大不超過20”(508mm)。對于殼體內(nèi)徑60”(1250mm)，開孔尺寸不得大于直徑的1/3，最大不超過40”(1000mm)。如果開孔超過上述限制，除要滿足UG-36至UG-43的要求外，還須滿足附錄1-7的補(bǔ)充要求。成形封頭和球形殼上經(jīng)過正確補(bǔ)強(qiáng)的開孔無尺寸限制。當(dāng)開孔的尺寸大于與封頭相連的殼體直徑的1/2時(shí)，可以使用錐殼過渡段來代替補(bǔ)強(qiáng)。見UG-36(b)(2)(a-d)。UG-36(c)(3)殼體和成形封頭上開孔免除開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算容器上的開孔如果不承受壓力的快速波動(dòng)，在滿足以下要求的情況下，開孔除自身結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)外，

3、不須另外補(bǔ)強(qiáng)。對于焊接或釬接接頭，最終開孔的直徑不大于：3-1/2in.(89mm)殼體或封頭的厚度3/8in.(10mm)；2-3/8in.(60mm)殼體或封頭的厚度3/8in.(10mm)。對于螺紋連接或脹接接頭，殼體和封頭上的開孔直徑不超過2-3/8in.(60mm).任何兩個(gè)未加補(bǔ)強(qiáng)的開孔，其中心距不得小于兩孔直徑之和。三個(gè)或三個(gè)以上開孔群中任意兩個(gè)未加補(bǔ)強(qiáng)的開孔孔心距不得小于：對于圓形筒體和錐殼；對于具有雙曲率的殼體和封頭。UG-36(d)開孔可以開在焊縫上，見UW-14。UG-39(a)平封頭上開孔免除補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算單個(gè)開孔，其尺寸不超過UG-36(c)(3)(a)和(b)的限制、并且

4、封頭直徑或短徑的1/4時(shí)，可免除補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。要求的補(bǔ)強(qiáng)面積內(nèi)壓設(shè)計(jì)。對于承受內(nèi)壓的筒體或封頭，在任何通過開孔的給定平面內(nèi)所要求的總補(bǔ)強(qiáng)截面積A應(yīng)不小于：外壓設(shè)計(jì)。承受外壓的單壁容器，所要求的開孔補(bǔ)強(qiáng)面積僅為上述c)要求的50%即可，式中的tr是根據(jù)外壓下容器厚度計(jì)算要求確定的要求壁厚。多層容器每層上所要求的開孔補(bǔ)強(qiáng)面積，當(dāng)殼體承受外壓時(shí)，應(yīng)符合上述1)；當(dāng)殼體承受內(nèi)壓時(shí)，應(yīng)符合上述c)，不論連接到一層或多層殼體的共同接管是否采用焊接方式。內(nèi)、外壓設(shè)計(jì)。承受內(nèi)、外壓的容器，所要求的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)符合上述c)對于承受內(nèi)壓的要求，同時(shí)還應(yīng)符合上述d)對于承受外壓的要求。對于所要求的補(bǔ)強(qiáng)面積和可供補(bǔ)強(qiáng)的面積

5、，F(xiàn)ig.UG-37.1給出了詳細(xì)的計(jì)算公式。UG-37在內(nèi)壓或外壓下要求的補(bǔ)強(qiáng)面積（筒體和封頭）SectionVIII,Div.1UG-37提供補(bǔ)強(qiáng)可供補(bǔ)強(qiáng)有五個(gè)方面：A1：殼體上富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積A2：延伸到殼體外側(cè)的管接頭富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積A3：延伸到殼體內(nèi)側(cè)的管接頭富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積A4：焊縫提供的補(bǔ)強(qiáng)面積A5：補(bǔ)強(qiáng)圈提供的補(bǔ)強(qiáng)面積腐蝕余量按UG-36(c)(1)，腐蝕余量不能用于提供補(bǔ)強(qiáng)。按UG-16(e)，用于計(jì)算公式的所有符號代表腐蝕后的尺寸。UG-40補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域與容器壁相平行的方向，取以下較大值：d開孔腐蝕后的直徑Rn+t+tn與管接頭壁相平行的方向，取以下較小值：2

6、.5t2.5tn+te式中：Rn=開孔腐蝕后的半徑tn=管接頭扣除負(fù)偏差后的壁厚t=容器的壁厚te=加強(qiáng)圈的厚度補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度（UG-41）如果補(bǔ)強(qiáng)材料（加強(qiáng)圈、焊縫金屬、等）的許用應(yīng)力大于容器材料的許用應(yīng)力，不考慮由于較高應(yīng)力值帶來的附加強(qiáng)度。如果補(bǔ)強(qiáng)材料的應(yīng)力值低于容器材料，所提供的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)按兩應(yīng)力的比值成反比例增加。強(qiáng)度降低系數(shù)：fr=式中：Sn=補(bǔ)強(qiáng)材料的許用應(yīng)力Sv=容器材料的許用應(yīng)力以下舉例說明fr的使用：A=dtrF+2tntrF(1-fr1)對于安放式管接頭，fr1=1.0A=dtrFUG-39平封頭上單孔要求的補(bǔ)強(qiáng)面積UG-39(b)(1)：標(biāo)準(zhǔn)孔對于單個(gè)開孔，其直徑不超過封頭

7、直徑或短徑的1/2（見UG-34）：A=0.5dt+ttn(1fr1)式中：d=圓形開孔扣除腐蝕余量后的直徑（見UG-37關(guān)于非徑向開孔的定義）t=平封頭或平封蓋的最小要求厚度。或按UG-34計(jì)算增加封頭的厚度UG-39(d)(1)。UG-39(c)：大開孔對于具有開孔直徑大于封頭直徑1/2的平封頭，應(yīng)按以下要求設(shè)計(jì)：UG-39(c)(1)：按附錄14-20（具有大、單個(gè)、圓形、位于中心開孔的整體圓形平封頭），使用附錄2的有關(guān)系數(shù)（采用環(huán)狀墊圈的螺栓法蘭設(shè)計(jì)要求）。UG-39(c)(2)：給出對于在中心開孔周圍再開孔的設(shè)計(jì)要求。UG-39(c)(3)：對于上述以外的其它開孔，沒有給出設(shè)計(jì)方法，

8、應(yīng)符合U-2(g)條。平封頭上多個(gè)開孔的補(bǔ)強(qiáng)要求UG-39(b)(2)：相距較開的標(biāo)準(zhǔn)開孔*對于開孔直徑不超過封頭直徑的1/2，任意兩孔的平均直徑不超過封頭直徑的1/4，并且任意兩孔的孔距兩孔平均直徑的2倍：A=0.5dt式中：d=圓形開孔扣除腐蝕余量后的直徑（見UG-37關(guān)于非徑向開孔的定義）t=平封頭或封蓋的最小要求厚度（見UG-34）。相距較近的標(biāo)準(zhǔn)開孔*封頭上任意兩孔的孔距為1/4davg.孔距2davg.其它與上述一致：A=0.5dt但，要求的補(bǔ)強(qiáng)面積的50%必須分布在兩孔之間。對于不屬于上述情況的開孔，沒有給出計(jì)算方法，應(yīng)按U-2(g)。*注意：孔與孔之間的孔橋或孔到封頭邊緣的距離

9、不得小于較小開孔直徑的1/4。確定用于補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的tr碟形封頭，tr是按附錄1-4(d)計(jì)算的要求厚度，使用M=1。橢圓封頭，tr是半徑為K1D的無縫球殼計(jì)算厚度，D是筒體的直徑，K1按TableUG-37。UG-38內(nèi)扳邊開孔內(nèi)扳邊的厚度應(yīng)符合UG-27（內(nèi)壓）或UG-28（外壓）的要求。補(bǔ)強(qiáng)要求應(yīng)符合UG-37。承受內(nèi)、外壓的內(nèi)扳邊開孔的厚度應(yīng)按內(nèi)、外壓計(jì)算的厚度取較大值。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算舉例殼體內(nèi)徑：48in.設(shè)計(jì)壓力：250psi殼體材料：SA-285Gr.C,S=13.8ksi殼體厚度：0.875in.容器經(jīng)100%RT腐蝕余量：0.125in.管接頭尺寸：NPS6ExtraStrong(

10、0.432in.厚，5.761內(nèi)徑)管接頭材料：SA-53B,S=15ksi管接頭內(nèi)出頭長度：1.5in.開孔不在焊縫上角焊縫尺寸：焊腳0.375in.首先，扣除腐蝕余量：t=0.750in.=0.8750.125tn=0.307in.=0.4320.125d=6.011in.=5.7612(0.125)Rv=24.125in.=48/2+0.125RN=3.006in.=5.761/2+0.125要求的壁厚：UG-27(c)(1)in.in.要求的補(bǔ)強(qiáng)面積：F=1;=0;fr1=Sn/Sv=15/13.8=1.091=6.0011(0.442)(1)+(2)(0.307)(0.442)(1)(1-1)A=2.657in2可供補(bǔ)強(qiáng)的面積A1=(殼體的富余厚度)取以下較大值=A1=1.851in2或=0.651in2A2=(管接頭的富余厚度)取以下較小值=A2=0.393in2h=2.5tn或2.5t，取較小值2.5tn=2.5(0.307)=0.768in.2.5t=2.5(0.750)=1.875in.=0.768in.1.5in.(