开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响.pdf

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1、第7期-5-论文广场开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响陆英（常州市乐萌压力容器有限公司，江苏常州213138）[摘要]国内外大多数压力容器设计标准规范中开孔补强计算是以有效厚度进行计算的，但GB150.3-2011标准中计算外伸、内伸接管有效补强高度时，是以接管名义厚度计算的，由于名义厚度中包含了厚度附加量，不符合强度计算理论。通过对一台氯气缓冲罐接管开孔补强计算进行对比说明，按GB150.3-2011标准计算开孔补强满足强度要求，如采用接管有效厚度进行计算，则不能满足强度要求，建议GB150.3-

2、2011标准中开孔补强计算以接管有效厚度作为计算依据。[关键词]接管开孔补强；接管有效厚度；接管有效补强高度；接管厚度附加量压力容器根据操作工艺要求，需要在壳体上一定的腐蚀裕量，并且还考虑壳体与接管的厚度开设各种规格的管口。容器壳体开孔后，因承载负偏差和加工减薄量。厚度负偏差、加工减薄量面积的减少及结构不连续，而引起应力集中，使与腐蚀裕量，在设备成形及设备使用过程中被介开孔边缘应力增大且强度受到削弱，所以需要对质腐蚀后，上述的厚度负偏差、加工减薄量与腐接管开孔进行补强计算，保证接管开孔部位满足蚀裕量已不存在。

3、所以在强度计算时，只能以壳强度要求。接管开孔补强计算是压力容器设计过体及接管的有效厚度作为计算依据。程中的一项重要内容。2压力容器设计标准规范中补强计算1开孔补强的原理及计算方法涉及压力容器开孔补强计算的国内设计标准压力容器受到介质压力作用后，壳体承受薄规范有：GB150.3-2011《压力容器第3部分：设[4]膜应力。当在壳体上开孔后，既减少了壳体的承计》第6章，HG/T20582-2011《钢制化工容器强[5]载面积而使应力增加，又由于开孔引起结构不连度计算规定》第6、7章开孔补强计算，JB4732-续，

4、导致开孔部位应力集中[1]。由此可知，壳体开1995《钢制压力容器-分析设计标准》（2005年确[6]孔后将使开孔部位强度削弱。为了保证壳体承载认版）第10章开孔和开孔补强；国外设计规范有能力不因开孔削弱而降低，需在开孔边缘附近增ASME锅炉及压力容器规范国际性规范第Ⅷ卷第一[7][8]加相应的承载金属面积，以满足强度要求。册UG-36(C)章和AD2000-MerkblattB9规范等。满足开孔补强的强度条件是开孔边缘区域内在上述设计标准规范中，开孔补强计算，所的应力在许用范围内，需要通过开孔补强计算，采用

5、壳体厚度，均为扣除厚度附加量后的有效厚确定开孔区域是否满足强度要求。开孔补强计算度，而计算接管外伸、内伸有效补强高度除GB方法有等面积法、压力面积法、应力分析法及有150.3-2011标准外，均以扣除厚度附加量后的接管限元分析法[2]，最常用方法是等面积法，等面积法有效厚度作为计算依据。是壳体开孔所需补强面积等于因开孔而削弱的面GB150.3-2011标准中，接管外伸、内伸有积。采用等面积补强计算时，壳体开孔所需补强效补强高度的计算式中是采用接管名义厚度，而[3]面积是壳体计算厚度与开孔直径乘积，在有效补接管

6、多余面积计算式中则是采用接管有效厚度。强范围内补强截面积包括壳体多余面积、接管多如前所述，接管厚度附加量在设备使用一定时间余面积、补强区域内焊缝面积以及另加补强金属作者简介：陆英（1976—），女，江苏常州人，本科学历，工面积。程师。在常州市乐萌压力容器有限公司主要从事压力容器设计和由于介质的腐蚀作用，通常压力容器都设有制造工作。石油和化工设备-6-论文广场2017年第20卷后，已不存在，所以计算接管有效补强高度及接管补强面积时，应采用接管有效厚度，而不能采用接管名义厚度。根据上述分析，在接管厚度附加量比较大

7、的情况下，按照GB150.3-2011标准计算开孔补强满足要求，如果扣除接管厚度附加量后进行计算，则不一定满足开孔补强要求。下面以一台氯气缓冲罐的开孔补强计算加以对比说明。3接管厚度附加量对氯气缓冲罐接管开孔补强计算结果的影响3.1设备结构及设计参数一台氯气缓冲罐，直径为φ1600mm，壳体壁厚14mm，进气管直径为φ273，厚度δ=12mm，壳体材质为Q345R，材料标准为GB713-2014；接#管材质为20钢，材料标准为GB9948-2013。设备结构及尺寸见图1，设备的设计参数见表1。表1设备设计参数

8、名称单位参数设计压力MPa1.6图1氯气缓冲罐结构及尺寸工作压力MPa1.5设计温度℃50(4)接管计算厚度：δn=1.42mm壳体材料Q345R(5)接管开孔补强计算直径：焊接接头系数1.0dop=249+2(1.5+3)=258mm介质氯气腐蚀裕量mm3其中：1.5mm为接管壁厚负偏差，按接管厚接管材料20度的12.5%计算。安全阀整定压力MPa1.68(6)接管强度削弱系数：计算压力MPa1.