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1、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的快速判斷及簡(jiǎn)化計(jì)算王遠(yuǎn)利(山東旭洋機(jī)械集團(tuán)股份有限公司山東臨沂276023)【摘要】在一定條件下，壓力容器開(kāi)孔等面積補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)雜計(jì)算能夠被簡(jiǎn)化和快速判斷，因此對(duì)于殼體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的詳細(xì)計(jì)算是沒(méi)有必要的?！娟P(guān)鍵詞】壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)簡(jiǎn)化計(jì)算壓力容器開(kāi)孔后不僅整體強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料易得、制造A，=2h[et一t)度受到削弱，而且還因開(kāi)孔后設(shè)容易，具有一定的補(bǔ)強(qiáng)效果，因此+廳2(f一。)(3)置的接管或人孔引起的應(yīng)力集中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)取=1，h：=0可得：造成開(kāi)孔邊緣局部的高應(yīng)力(包算依據(jù)是等面積原則，即處于有括局部薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及峰效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)可起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬A=d(4
2、)值應(yīng)力)，有時(shí)接管上還有其它的截面積應(yīng)該大于或等于開(kāi)孔所削A，：(B—)(6e一)(5)外載荷，以及制造過(guò)程中存在的去的殼體承受壓力所需的理論截A2=21(&et一6t)(6)缺陷和殘余應(yīng)力，開(kāi)孑L附近往往面積。但如果按~GB150—1998計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，計(jì)算工作量大，因此一般來(lái)說(shuō)A比A和A都小，成為容器的破壞源。因此，在壓力也可忽略不計(jì)(A是焊縫金屬截面容器中必須充分考慮開(kāi)孔的補(bǔ)強(qiáng)就涉及到補(bǔ)強(qiáng)的簡(jiǎn)便判斷及快速積(mm2))，則是否需要補(bǔ)強(qiáng)的判問(wèn)題計(jì)算問(wèn)題。別式可簡(jiǎn)化為：．+A，A，將1開(kāi)孑L補(bǔ)強(qiáng)的方法及比較2快速判斷及簡(jiǎn)化計(jì)算的推(5)和(6)代入可得：導(dǎo)(—d)(6e一)+2hl(
3、aet—at)≥d6按照GB150—1998{鋼制壓力容又B=2d器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，殼體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)可采按~GB150—1998{鋼制壓力容整理得：用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)和整體補(bǔ)強(qiáng)兩種結(jié)器》，承受內(nèi)壓的簡(jiǎn)體或封頭開(kāi)孔構(gòu)形式。整體補(bǔ)強(qiáng)是指采取增加補(bǔ)強(qiáng)面積(mm)要求為：5P≥25一(5ef一5t)(7)殼體厚度或采用全焊透的結(jié)構(gòu)形A=+26(&t—C)(1一)(1)式將厚壁管或整體補(bǔ)強(qiáng)鍛件與殼若P≥2(8)體相焊的補(bǔ)強(qiáng)型式。由于采用整A‘=(B—d)(5e一5)／^、則(7)式成立，(8)式即可作為壓體補(bǔ)強(qiáng)將增加設(shè)備造價(jià)，而補(bǔ)強(qiáng)一2Pt(5e一)(1一fr)＼，力容器開(kāi)孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)的快速判別式。按同樣的方法
4、，可推得殼體王遠(yuǎn)利(1979一)現(xiàn)從事壓力容器及非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)工作。8l石油和化工設(shè)備2009．。7承受外壓時(shí)開(kāi)孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)置材料為16Mn108x5的內(nèi)平2d=2×103．25=206．5mm，參照J(rèn)B／快速判別式如下：齊接管，hl=2OOmm，開(kāi)孔未通過(guò)焊T4736-2002~D。=200mm，補(bǔ)ge≥1．5(9)縫，[(T】I=163MPa，試進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)強(qiáng)圈內(nèi)徑取d=108+10=118ram，計(jì)。則補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為：特別是對(duì)于按照GB151—1999方法一：按本文方法計(jì)算：《管殼式換熱器》確定的換熱器殼，：土：三：!：16126e=813．一C=18—2=16mm．程筒體和管箱短
5、節(jié)的壁厚，帶夾一do200—118套容器其內(nèi)筒無(wú)夾套部分及封頭pDi3x1600=148因此，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度8n’上開(kāi)孔，有些按剛度確定壁厚的=811=18mm低壓容器，(8)(9)式非常適用，對(duì)按(8)式判斷，方法二：按GB150—1998進(jìn)行計(jì)開(kāi)孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行快速判斷，&<2=2×14．86=29．72mm，需算(由于計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，從略)，其既減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，又加快了設(shè)要另加補(bǔ)強(qiáng)。計(jì)算的所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積為：計(jì)速度。A4=1363mm但需要指出的是如果6e不符又&f=5—2=3mm合(8)(9)式時(shí)，則不能肯定開(kāi)孔一定要補(bǔ)強(qiáng)，是否需要補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)進(jìn)4結(jié)語(yǔ)=一步計(jì)算A、A，、A，通過(guò)A+A
6、，+A≥A來(lái)判定。若需另行補(bǔ)強(qiáng)，：三：0通過(guò)上述計(jì)算實(shí)例比較，計(jì)：．96假設(shè)在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)增加A．后2X163X1—3算工作量大大減少，而兩者所需可使：補(bǔ)強(qiáng)面積的誤差為：則(2一)一2(，一)+l+2+A3A(10)4魚二：!：3．02％1363A較小忽略不計(jì)，A、A、A，≥103．25X(2×14．86—16)按式(4)(5)(6)分別代入式(10)一2×23．24X(3—0．96)可見(jiàn)本文中(8)(9)(11)式對(duì)于開(kāi)孔是否需要補(bǔ)強(qiáng)的判斷以l321．77mm及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的快速計(jì)算具有一定可得：+
7、2h．(6ef一)≥即所需面積為1321．77mmz的裨益。圈整理可得：補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D應(yīng)不大
8、于B=≥d(2fi一)一2k(f一)(11)可按(11)式計(jì)算所需補(bǔ)強(qiáng)面[1】GB150-1998鋼制壓力容器【S】積，即為簡(jiǎn)便計(jì)算，不必計(jì)算前述[2]余國(guó)琮主編．化工容器及設(shè)備【M】．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980的一系列面積，按(11)式計(jì)算出【3】李世玉主編．壓力容器設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)教程【M】．北京：新華出版社，2005A即可。若A為負(fù)值，則不需補(bǔ)強(qiáng)；若A為正值，即為所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積。3實(shí)例有一內(nèi)壓圓筒p=3．OMP
