各国螺栓连接法兰盖开孔补强对比.pdf

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1、第53卷第3期2016年6月化工设墨与管道PROCESSEQUIPMENT&PIPING、，01'53No．3Jun．2016各国螺栓连接法兰盖开孔补强对比周洪宇1，李振武1，李小芬2(1．北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司，北京100089；2．北京化工大学，北京100029)摘要：因为平盖在压力作用下主要受到的是一次弯曲应力，所以平盖开孔补强区别于柱壳和球壳上的开孔补强。列举了ASMEW1．1，GB150，EN13445和FOCTP52857对螺栓连接平盖中心开单个孔的标准要求，并运用了一个工程实例来比较这四个规范的

2、计算结果，从而得出了不同规范的区别，另外对GB150关于平盖的计算提出了相应的建议。关键词：平盖；开孔不强：压力容器规范中图分类号：TQ050．2；TH121文献标识码：A文章编号：1009—3281(2016)03．0012—005螺栓连接平盖开孑L在压力容器设计中是常见的结构，例如人孔法兰盖上的视镜、换热器平盖管箱上的接管、带内伸的可拆卸式接管等等。因此螺栓连接平盖的开孔补强计算是压力容器强度计算中一个重要的内容。同时各国压力容器标准规范对平盖的开孔补强都有着各自不同的要求和计算方法。本文就螺栓连接平盖中心开单个孔，且开

3、孔直径小于平盖直径一半(下文简称为：平盖开孔补强)的ASMEⅧ．1(美国)，GB150(中国)，EN13445(欧盟)和FOCTP52857(俄联邦)的标准要求和强度计算方法进行对比。1平盖开孔补强的理论基础螺栓连接平盖在内压或者外压下主要的变形形式为弯曲，从而在平盖内部产生一次弯曲应力，所以平盖的开孔补强主要是保证平盖在开孔后的截面抗弯性能不能低于开孔前的。常见的平盖补强方法有三种：抗弯截面校核，整体增加平盖厚度和径向加筋板。本文考虑的是不加径向加筋板时的平盖开孔补强。对于这样的结构各国规范在具体计算中的要求是不完全相同的

4、。1．1ASMEVI．1(2013版)⋯对平盖开孔补强的要求文献[1]在UG．39(b)(1)中规定当开孔直径小于平盖一半时，通过开孔中心所有平面的补强总截面积应不小于：A20．5dt+ttn(1—1)其中d一开孑L直径；矗——接管壁厚；f。——接管许用应力与容器许用应力的比值；f—平盖所需的最小厚度。另外，在文献[1]UG．39(d)中提供了另一种计算方法：t=d以≯面再T两两厕(圆形平盖)将公式中根号内的数值加倍，即是将平盖的厚度增加到由压力和弯矩载荷引起的需要厚度的压倍。平盖的厚度需要计算预紧和操作状态，取较大值，且对

5、于预紧状态P=0。其中卜平盖计算直径；C—一系数(表征平盖连接特征，螺栓连接时取0．3)；．孓一预紧或操作温度下的许用拉伸应力：卜焊接接头系数：卜预紧或操作状态下的螺栓载荷；五n——垫片的力矩臂。文献[1]中采用了抗弯截面校核和整体增加平盖厚度两种选择性的方法来对平盖的开孑L进行补强。1．2GB150(2011版)㈦对平盖开孔补强的要求文献[2】2中第6．3．4节规定，平盖上单个开孑L，收稿日期：2015—12—23作者简介：周洪宇(1988一)，男，重庆市人，助理工程师。主要从事压力容器强度分析技术支持。2016年6月周洪

6、宇，等．各国螺栓连接法兰盖开孔补强对比且开孔直径以p≤0．5Do时(瓯，≥0．5Do时按照法兰计算)，所需最小补强面积：A20．5‰6p其中D。——平盖计算直径；玩。——开孔直径；6．，—平盖计算厚度。文献[2]对于平盖中心开单孑L补强只提供了～个抗弯截面校核的方法。当然，文献[21在6．4．3节中提供了整体增加平盖厚度的方法来进行补强，即用开孔削弱系数一D。～∑b一——====—一’及其中n—平盖计算直径；∑6——平盖危险径向截面上各开孔宽度之总和。修正平盖结构特征系数K，从而来计算平盖的厚度。该方法适用于平盖上开多个孔的

7、情况(当采用法兰连接时，要求计算密封和操作两个状态)。1．3EN13445(2009版)阁对平盖开孔补强的要求(窄垫片)文献[3]中第10．6节规定了开孑L平盖的计算，要求平盖的厚度不得小于：e=y2’e。其中野—平盖开孔补强计算系数；e。_一未开孑L时平盖的计算厚度。E=~／了与；当筒体没有加强段时，=G(垫片压紧中心圆直径)；d为开孔直径或当量开孔直径。对于插入式焊接的接管：d：统～丛eo其中以为接管的外径，Akmin口；爿号)；彳为开孔补强处的总面积，A=(e。b—eb)，+ee。b；，=min(0．8J(4十ea。)

8、‰；h)：兀为计算温度下接管的名义应力，厂为计算温度下平盖的名义应力。巳=maxeA；eP)盯,／—3‘c—-G)雨(w)弘一(√虿蒹；1)扛再瓦弼式中e⋯——平盖兼做法兰处的厚度；f。——环向螺栓间距；么——螺栓外径；C一螺栓中心圆直径；朋——垫片系数：仔一垫片压紧中心圆直径；卜有效垫片