压力容器开孔补强的保守判断.pdf

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1、第37卷第2期化工机械163压力容器开孔补强的保守判断张涛’(大庆石化工程公司)李娟(大庆油田化工集团东吴公司油气处理分公司)摘要对压力容器开孔补强等面积补强法的适用条件进行了分析，并提出了是否进行开孔补强的保守判断公式。关键词压力容器开孔补强等面积补强法中图分类号TQ051．3文献标识码A文章编号0254-6094(2010)02-0163-02符号说明A——开孔削弱所需要的补强截面积，null2；A。——壳体有效宽度减去计算厚度之外的多余面积，mill2；A厂接管有效宽度减去计算厚度之外的多余面积，int02；A厂焊缝金属截面积，姗2；B——补强有效宽度，mm；d——开孔直径，nnn；Z—

2、—强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比值；瓦——壳体开孔处的名义厚度，nlnl；6。广一接管名义厚度，mm；6。——壳体开孔处的有效厚度，mm；6e广一接管有效厚度，衄。在压力容器设计中，一般都需要进行开孔补强计算。通常采用的计算方法是等面积补强法。文献[1]中规定了可不另行补强的条件，该方法在接管相距较远(两相邻开孔中心间距大于等于两孔直径之和的两倍)的情况下比较方便。但当容器公称直径较小或工艺操作上要求两孔相距较近时，若按文献[1]的规定，取B=2d，就会出现两接管有效补强区重叠的情况，这时按文献[2]计算开孔补强还有待于论证。考虑到文献[1]中多个开：fL卒b强的要

3、求，综合上述情况，笔者推出了压力容器开孔补强的保守判别公式。1公式推导当两接管中心相距较近时，为避开焊接热影响区等其他因素，考虑到文献[1]的要求，两接管角焊缝之间的间距至少为IOOmm。同时根据容器上配管要求，两接管中心间距还应确保相邻法兰不至于太近。特别是在中低压容器中，接管开孔直径d一般远大于容器壁厚6。和接管壁厚“(d，>28。+荔。)。此外在计算联合补强面积时，文献[1]要求任何截面不得重复计入。因此综合上述情况，按等面积补强的思想，为避开接管有效补强区重叠和出于保守考虑，可取有效补强宽度B为：B=d+26。+孙。(1)按文献[1]不需补强的判别式为：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)根据实际计算可知，起补强作用的主要是A。，因此若A。≥A，则开孔肯定不需另加补强。另外，在相同设计温度下，查文献[1]中表4-1和表4-3可知，壳体材料和与其相匹配的接管材料许用应力接近相等，因此可近似取正=1，于是式(3)、(4)可简化为：At=(8一d)(6。一占)(5)A=d8(6)故可得：·张涛，男，1983年10月生，助理工程师。黑龙江省大庆市，163714。164化工机械2010年2(艿。+艿。。)(8。一6)≥如(7)式(7)即为内压容器圆筒或封头开孔补强的保守判断公式。按照同样的方法，可

5、推得外压容器圆筒或封头开孔是否需要补强的保守判断式如下：2(6。+8。。)(艿。一8)t>0．5彩(8)另外，当两接管相距较远，即满足d≥26。+26。。时，式(7)、(8)可进一步简化为：6，≥26(9)艿。≥1．5艿(10)式(9)、(10)适用于两接管相距较远时的情况，而式(7)、(8)适用于一般开孔补强的保守计算。特别是在以刚度或结构设计为容器壁厚决定因素的场合，因容器有效厚度一般远大于计算厚度，故应用式(7)一(10)判断开孔是否需要补强显得非常方便。2应用实例某聚乙烯装置中有一T2进料罐，设计压力为1．0MPa，设计温度为300℃，腐蚀裕量为2ram。筒体尺寸为咖273mm×9mm

6、，材料为20(GB8163)；封头为EHB4,273mmx10mm，材料为①图1T2进料罐接管方位图Q245R，封头上开有3个接管(图1)，管口D为4,34mmX4．5ram，管I=IL为4,60mm×5．5mm，管口C为4,27mmX4mm；筒体上开有4,114mmX6mm的管ElB，现对其开孔补强进行判定。查文献[1]表?-2，可知K。=0．99，表4—1得[盯]‘=92MPa，开孔位于以椭圆形封头中心为中心，80％封头内直径的范围内，由文献[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，应用式(7)对4个管口D、L、C、B可判别均不需要补强(表1)。表1接管的开孔补强计算mm23结束语综上所述，在压力容器设计中，当容器和接管壁厚都不太大时，应用式(7)～(10)可以非常方便的对开孔补强进行初步判别。这里需要指出的是，以上计算偏于保守，如果不符合式(7)一(10)，则不能肯定开孔一定要补强，是否补强还需按文献[1]所述进行详细计算才能得出结论。参考文献1GB