壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守判斷.pdf

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1、第37卷第2期化工機(jī)械163壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守判斷張濤’(大慶石化工程公司)李娟(大慶油田化工集團(tuán)東吳公司油氣處理分公司)摘要對(duì)壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)等面積補(bǔ)強(qiáng)法的適用條件進(jìn)行了分析，并提出了是否進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守判斷公式。關(guān)鍵詞壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)等面積補(bǔ)強(qiáng)法中圖分類號(hào)TQ051．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0254-6094(2010)02-0163-02符號(hào)說(shuō)明A——開孔削弱所需要的補(bǔ)強(qiáng)截面積，null2；A?！?dú)んw有效寬度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mill2；A廠接管有效寬度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，int02；A廠焊縫金屬截面積，姍2；B——補(bǔ)強(qiáng)有效寬度，mm；d——開孔直徑，nnn；Z—

2、—強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比值；瓦——?dú)んw開孔處的名義厚度，nlnl；6。廣一接管名義厚度，mm；6。——?dú)んw開孔處的有效厚度，mm；6e廣一接管有效厚度，衄。在壓力容器設(shè)計(jì)中，一般都需要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。通常采用的計(jì)算方法是等面積補(bǔ)強(qiáng)法。文獻(xiàn)[1]中規(guī)定了可不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件，該方法在接管相距較遠(yuǎn)(兩相鄰開孔中心間距大于等于兩孔直徑之和的兩倍)的情況下比較方便。但當(dāng)容器公稱直徑較小或工藝操作上要求兩孔相距較近時(shí)，若按文獻(xiàn)[1]的規(guī)定，取B=2d，就會(huì)出現(xiàn)兩接管有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)重疊的情況，這時(shí)按文獻(xiàn)[2]計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)還有待于論證?？紤]到文獻(xiàn)[1]中多個(gè)開：fL卒b強(qiáng)的要

3、求，綜合上述情況，筆者推出了壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守判別公式。1公式推導(dǎo)當(dāng)兩接管中心相距較近時(shí)，為避開焊接熱影響區(qū)等其他因素，考慮到文獻(xiàn)[1]的要求，兩接管角焊縫之間的間距至少為IOOmm。同時(shí)根據(jù)容器上配管要求，兩接管中心間距還應(yīng)確保相鄰法蘭不至于太近。特別是在中低壓容器中，接管開孔直徑d一般遠(yuǎn)大于容器壁厚6。和接管壁厚“(d，>28。+荔。)。此外在計(jì)算聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)面積時(shí)，文獻(xiàn)[1]要求任何截面不得重復(fù)計(jì)入。因此綜合上述情況，按等面積補(bǔ)強(qiáng)的思想，為避開接管有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)重疊和出于保守考慮，可取有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B為：B=d+26。+孫。(1)按文獻(xiàn)[1]不需補(bǔ)強(qiáng)的判別式為：Al+A2+A3≥A(2)A。=

4、(曰一d)(艿。一8)-28。(艿。-8)(1一Z)(3)A=d8+2硒。。(1一，)(4)根據(jù)實(shí)際計(jì)算可知，起補(bǔ)強(qiáng)作用的主要是A。，因此若A?！軦，則開孔肯定不需另加補(bǔ)強(qiáng)。另外，在相同設(shè)計(jì)溫度下，查文獻(xiàn)[1]中表4-1和表4-3可知，殼體材料和與其相匹配的接管材料許用應(yīng)力接近相等，因此可近似取正=1，于是式(3)、(4)可簡(jiǎn)化為：At=(8一d)(6。一占)(5)A=d8(6)故可得：·張濤，男，1983年10月生，助理工程師。黑龍江省大慶市，163714。164化工機(jī)械2010年2(艿。+艿。。)(8。一6)≥如(7)式(7)即為內(nèi)壓容器圓筒或封頭開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守判斷公式。按照同樣的方法，可

5、推得外壓容器圓筒或封頭開孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)的保守判斷式如下：2(6。+8。。)(艿。一8)t>0．5彩(8)另外，當(dāng)兩接管相距較遠(yuǎn)，即滿足d≥26。+26。。時(shí)，式(7)、(8)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：6，≥26(9)艿。≥1．5艿(10)式(9)、(10)適用于兩接管相距較遠(yuǎn)時(shí)的情況，而式(7)、(8)適用于一般開孔補(bǔ)強(qiáng)的保守計(jì)算。特別是在以剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為容器壁厚決定因素的場(chǎng)合，因容器有效厚度一般遠(yuǎn)大于計(jì)算厚度，故應(yīng)用式(7)一(10)判斷開孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)顯得非常方便。2應(yīng)用實(shí)例某聚乙烯裝置中有一T2進(jìn)料罐，設(shè)計(jì)壓力為1．0MPa，設(shè)計(jì)溫度為300℃，腐蝕裕量為2ram。筒體尺寸為咖273mm×9mm

6、，材料為20(GB8163)；封頭為EHB4,273mmx10mm，材料為①圖1T2進(jìn)料罐接管方位圖Q245R，封頭上開有3個(gè)接管(圖1)，管口D為4,34mmX4．5ram，管I=IL為4,60mm×5．5mm，管口C為4,27mmX4mm；筒體上開有4,114mmX6mm的管ElB，現(xiàn)對(duì)其開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行判定。查文獻(xiàn)[1]表?-2，可知K。=0．99，表4—1得[盯]‘=92MPa，開孔位于以橢圓形封頭中心為中心，80％封頭內(nèi)直徑的范圍內(nèi)，由文獻(xiàn)[1]中的式(8-2)得：。P，KlDi。2[17"]‘咖一0．5p。1．0X0．99×255=～2X92×1—0．5X1．0=1．38于是可求得6。

7、=6。一C=7．7mm，應(yīng)用式(7)對(duì)4個(gè)管口D、L、C、B可判別均不需要補(bǔ)強(qiáng)(表1)。表1接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算mm23結(jié)束語(yǔ)綜上所述，在壓力容器設(shè)計(jì)中，當(dāng)容器和接管壁厚都不太大時(shí)，應(yīng)用式(7)～(10)可以非常方便的對(duì)開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行初步判別。這里需要指出的是，以上計(jì)算偏于保守，如果不符合式(7)一(10)，則不能肯定開孔一定要補(bǔ)強(qiáng)，是否補(bǔ)強(qiáng)還需按文獻(xiàn)[1]所述進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算才能得出結(jié)論。參考文獻(xiàn)1GB