圓筒體上非徑向接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計算.pdf

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1、第4l卷第5期化工機(jī)械615圓筒體上非徑向接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計算薛愛芳“雷威躍1王笑真2(1．三門峽化工機(jī)械有限公司；2洛陽綠景環(huán)?？萍加邢薰?摘要就圓形筒體上非徑向接管產(chǎn)生橢圓形孔的補(bǔ)強(qiáng)計算方法進(jìn)行分析比較，歸納出簡單合理的解決方法。關(guān)鍵詞筒體接管開孔等面積補(bǔ)強(qiáng)中圖分類號TQ050．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0254_6094(2014)05旬615-03化工設(shè)備設(shè)計時，為滿足介質(zhì)的進(jìn)出或安裝檢修的要求，需要在殼體上開孔，這將造成器壁強(qiáng)度削弱，產(chǎn)生應(yīng)力集中，幾乎在每臺設(shè)備的計算中都會出現(xiàn)開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。圓筒體上接管的方向有3種：徑向、

2、斜向、切向，斜向和切向接管會在簡體上產(chǎn)生非圓形開孔。在各種補(bǔ)強(qiáng)法中最常見、使用頻率最高的是等面積法。等面積補(bǔ)強(qiáng)法以補(bǔ)償開孔局部的拉伸強(qiáng)度為補(bǔ)強(qiáng)準(zhǔn)則?，其理論依據(jù)是無限大平板上開小圓孔的孔邊應(yīng)力分析作為依據(jù)，未涉及開孔邊緣的應(yīng)力集中問題，僅就開孔截面的邊緣應(yīng)力進(jìn)行考慮，開孔區(qū)局部高應(yīng)力的安定問題是通過限制開孔形狀、長短徑之比和開孔率間接加以考慮的，使孔邊的局部應(yīng)力得到一定的控制心J，所以，當(dāng)在殼體上開橢圓形或長圓形孔時，孔的長徑與短徑之比應(yīng)不大于2¨1。1工程實例某設(shè)備公稱直徑1800mm，殼體厚度10mm，簡體上設(shè)置距設(shè)備中心6

3、70mm的切向接管，規(guī)格妒80mm×10mm，材料為Q345R，加咖1200mm×14mm的補(bǔ)強(qiáng)圈。該設(shè)備在2008年曾經(jīng)設(shè)計并經(jīng)強(qiáng)度計算合格，2009年實施《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程容規(guī)》Ho，2011年發(fā)布GB150．1一GB150．4-2011¨1，在2012年重新復(fù)用設(shè)計時發(fā)現(xiàn)開孔補(bǔ)強(qiáng)計算結(jié)果與原結(jié)果不同。設(shè)備設(shè)計參數(shù)如下：設(shè)計壓力1．6MPa設(shè)計溫度100c

4、C主要受壓元件材料Q345R腐蝕裕量0mm接頭系數(shù)12計算過程同一設(shè)備設(shè)計了兩次，分別按GB150的新、舊版本為計算依據(jù)。2008年計算時使用的文獻(xiàn)[5]中

5、規(guī)定“殼體上的開孔應(yīng)為圓形、橢圓形或長圓形。當(dāng)在殼體上開橢圓形(或類似形狀)或長圓形孔時，孔的長徑與短徑之比應(yīng)不大于2．0”，但沒有對如何選取開孔補(bǔ)強(qiáng)的計算截面作出規(guī)定，工程設(shè)計人員只有依照文獻(xiàn)[5]中圖8一l，理解為等面積補(bǔ)強(qiáng)法不能用于殼體的非徑向接管的補(bǔ)強(qiáng)計算，此時非徑向接管開孔補(bǔ)強(qiáng)計算應(yīng)按照文獻(xiàn)[6]中“非徑向接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計算”，選取了0、90。兩個截面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計算；2012年計算時，文獻(xiàn)[5]中6．3．3．1條明確了非徑向接管開孔補(bǔ)強(qiáng)時計算截面的選取方法“??，對于圓筒或錐殼開孔，該截面通過開孔中心點與筒體軸線；??。

6、”，所以在計算非徑向開孑L時選用文獻(xiàn)[3]中的等面積補(bǔ)強(qiáng)法計算，上述兩種計算過程分別如下。按文獻(xiàn)[6]中的非徑向接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行計算：承受內(nèi)壓所需的圓筒厚度艿：石粵：t薛愛芳，女，1971年7月生，工程師。河南省三門峽市，472000。616化工機(jī)械2014年≠揣=8．511mm，承受內(nèi)壓所需的接管厚3度6．=互_『{}j芋蘭ji=芝{揣=2．175mm，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)，=焉=1。當(dāng)與圓筒軸線截面相交(90。)時，應(yīng)力校正系數(shù)F=0．5，則：A=d6F+26(占。。一c，)F(1一f)=3872．5mm2A。=(曰一d)

7、(6。妒l一，否)一2(6。、一C．)(6。9l—F6)×(1一f)=5227．5mm2(取曰=1820mm)A：=2危．(占。。一c。一6，)，+2^：(6。一c．一c2．)f=1061．4mm2(^1=√(d。+2c。)占。。=67．82mm；^2=o)A3=5×5=25mm2A，+A：+A，>A，所以，對于和圓筒軸線相交90。截面，不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)與圓筒軸線截面平行(0。)時，應(yīng)力校正系數(shù)F=1．0，則：A=幽F+2占(占。。一c。)F(1一f)=3915．1mm2A。=(日一d)(6。妒。一，吾)一2(6。。一C。)(

8、占。妒。一F。)×(1一正)=685．0mm2(取曰=920mm)A：=2^。(占。．一c。一6。)f+2^：(占。。一c．一c：。)f=1061．4mm2A3=5×5=25mm2A。+A：+A，A，補(bǔ)強(qiáng)計算合格。按文獻(xiàn)[3]中的等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行計算：承受內(nèi)壓所需的圓筒厚度6：斫粵：二L盯Jf—P?！賴看烂⒓?7．65mm，承受內(nèi)壓所需的接管厚度6．=芝_cI芋i；：

9、：；：=乏—!畿=·．96mm。4=d。。6+2麗。。(1一，)=3520mm2A。=(曰一d。。)(6。一6)一2占。．(6。一6)(1一Z)=1080．Omm2^2=2^l(6。．一6．)正+2^2(占。。一c2．)f=1091mm2A3=6×6=36mm2