圆筒体上非径向接管的开孔补强计算.pdf

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1、第4l卷第5期化工机械615圆筒体上非径向接管的开孔补强计算薛爱芳“雷威跃1王笑真2(1．三门峡化工机械有限公司；2洛阳绿景环保科技有限公司)摘要就圆形筒体上非径向接管产生椭圆形孔的补强计算方法进行分析比较，归纳出简单合理的解决方法。关键词筒体接管开孔等面积补强中图分类号TQ050．2文献标识码A文章编号0254_6094(2014)05旬615-03化工设备设计时，为满足介质的进出或安装检修的要求，需要在壳体上开孔，这将造成器壁强度削弱，产生应力集中，几乎在每台设备的计算中都会出现开孔补强计算。圆筒体上接管的方向有3种：径向、

2、斜向、切向，斜向和切向接管会在简体上产生非圆形开孔。在各种补强法中最常见、使用频率最高的是等面积法。等面积补强法以补偿开孔局部的拉伸强度为补强准则⋯，其理论依据是无限大平板上开小圆孔的孔边应力分析作为依据，未涉及开孔边缘的应力集中问题，仅就开孔截面的边缘应力进行考虑，开孔区局部高应力的安定问题是通过限制开孔形状、长短径之比和开孔率间接加以考虑的，使孔边的局部应力得到一定的控制心J，所以，当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于2¨1。1工程实例某设备公称直径1800mm，壳体厚度10mm，简体上设置距设备中心6

3、70mm的切向接管，规格妒80mm×10mm，材料为Q345R，加咖1200mm×14mm的补强圈。该设备在2008年曾经设计并经强度计算合格，2009年实施《固定式压力容器安全技术监察规程容规》Ho，2011年发布GB150．1一GB150．4-2011¨1，在2012年重新复用设计时发现开孔补强计算结果与原结果不同。设备设计参数如下：设计压力1．6MPa设计温度100c

4、C主要受压元件材料Q345R腐蚀裕量0mm接头系数12计算过程同一设备设计了两次，分别按GB150的新、旧版本为计算依据。2008年计算时使用的文献[5]中

5、规定“壳体上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。当在壳体上开椭圆形(或类似形状)或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于2．0”，但没有对如何选取开孔补强的计算截面作出规定，工程设计人员只有依照文献[5]中图8一l，理解为等面积补强法不能用于壳体的非径向接管的补强计算，此时非径向接管开孔补强计算应按照文献[6]中“非径向接管的开孔补强计算”，选取了0、90。两个截面进行补强计算；2012年计算时，文献[5]中6．3．3．1条明确了非径向接管开孔补强时计算截面的选取方法“⋯⋯，对于圆筒或锥壳开孔，该截面通过开孔中心点与筒体轴线；⋯⋯。

6、”，所以在计算非径向开孑L时选用文献[3]中的等面积补强法计算，上述两种计算过程分别如下。按文献[6]中的非径向接管的开孔补强进行计算：承受内压所需的圆筒厚度艿：石粤：t薛爱芳，女，1971年7月生，工程师。河南省三门峡市，472000。616化工机械2014年≠揣=8．511mm，承受内压所需的接管厚3度6．=互_『{}j芋兰ji=芝{揣=2．175mm，接管材料强度削弱系数，=焉=1。当与圆筒轴线截面相交(90。)时，应力校正系数F=0．5，则：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，对于和圆筒轴线相交90。截面，不需要另行补强。当与圆筒轴线截面平行(0。)时，应力校正系数F=1．0，则：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，补强计算合格。按文献[3]中的等面积补强法进行计算：承受内压所需的圆筒厚度6：斫粤：二L盯Jf—P。≠喾蠢芒急=7．65mm，承受内压所需的接管厚度6．=芝_cI芋i；：

9、：；：=乏—!畿=·．96mm。4=d。。6+2丽。。(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