壳体径向平齐接管开孔补强之等面积法与应力分析法.pdf

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1、第42卷增刊1石油化工设备Vo1．42Supplement12013年8月PETR0一CHEMICALEQUIPMENTAug．2013文章编号：1000—7466(2013)增刊1—0022—04壳体径向平齐接管开孔补强之等面积法与应力分析法杨福昌，胡丽萍，李红(海工英派尔工程有限公司，山东青岛266061)摘要：GB150．32o11《压力容器第3部分设计》对内压作用下压力容器壳体具有径向平齐接管的开孔补强设计引入了两种设计方法——等面积法和应力分析法。在两种方法同时适用的壳体径向平齐接管开孔补强条件下，从理论

2、和工程实例两方面对两种方法进行了分析和比较。关键词：径向平齐接管；开孔补强；等面积法；应力分析法中图分类号：TH49；TB115．1文献标志码：Bdoi：10．3969／)．issn．1000—7466．2013．s1．006AreaReplacementMethodandStressAnalysisMethodforReinforcementDesignofRadialLevelOpeningsinPressureVesselYANGFu’chang，HULi—ping，LIHong(Cooec—EnpalEng

3、ineeringCo．Ltd．，Qingdao266061，China)Abstract：TherearetwodesigningmethodsforradialopeningsinpressurevesselinGB150．3——2011PressureVessel—Part3：Design，thatisareareplacementmethodandstressanalysismeth—od．Thesetwomethodsareanalyzedfromtheoryandengineeringonthecondi

4、tionthatthescaleiSsuitableforboth．Keywords：radiallevelopening；reinforcement；areareplacementmethod；stressanalysismeth—od在压力容器壳体上，因开孔接管处几何不连续，部薄膜应力为主，补强校核可以薄膜应力为校核对容器强度受到削弱，接管与主壳相贯处应力集中，内象，以一次静力强度进行控制；当开孔率较大时，孑L压下产生较大的局部应力，再考虑接管上会有各种边应力中的弯曲应力分量和峰值应力分量随之增附加载荷产生的应

5、力、温差应力以及容器材质和制大，不能只进行薄膜应力校核。文中针对文献E3]提造缺陷等因素的综合作用，往往成为容器破坏的原出的等面积法和应力分析法同时适用的条件下，从发部位，因此需要对开孔接管处进行补强，开孔补强理论和工程实例两方面对其进行分析和比较。是压力容器设计中的一项重要内容l_】]。1理论分析[]压力容器开孔边缘总存在局部薄膜应力、弯曲应力和峰值应力3种应力。开孔率不同，孔边3种1．1等面积法应力的比例也不同。开孔率较小时，孔边应力以局等面积补强法是以受拉伸的开孔大平板为计算收稿日期：2013—03—02作者

6、简介：杨福昌(1981一)，男，山东宁阳人，工程师，硕士，从事压力容器设计工作。增刊1杨福昌，等：壳体径向平齐接管开孔补强之等面积法与应力分析法模型的一种开孔补强计算方法。从补强角度讲，壳式计算：体由于开孔丧失的拉伸承载面积应在孔边有效补强A一A1+A+A。(2)范围内等面积进行补强。当补强材料与壳体材料相其中A一(B—d。。)(一)一同时，所需补强面积就与壳体开孑L削弱的强度面积2(-8)(1一S)相等。A2—21(一)+2h2(一C2)S针对开孔边缘的二次应力的安定性问题，等面式中，A为补强面积，A为壳体有效厚

7、度减去计算积补强法是通过限制开孔形状和开孔范围(开孔率)厚度之外的多余面积，A。为接管有效厚度减去计算间接加以考虑的，使孔边的局部应力得到一定的控厚度之外的多余面积，A。为焊缝金属截面积，mm；制。为了控制开孔处出现过大的弯曲应力，文献[3]B为补强有效宽度，为壳体开孔处的有效厚度，对开孔率进行了限制：当圆筒内径D≤1500mmmm。时，开孔最大直径d。≤D／2且d。≤520mm；当圆对于不需要另加补强圈的情况，等面积法的校筒内经Di>1500mm时，开孔最大直径d。。≤D。／3核条件为：且d。。≤1000mm。A

8、≥A(3)等面积补强法的局限性主要表现在以下两方1．2应力分析法[。]面：①等面积法粗略地认为在补强范围内补强金属文献[3]还给出了内压作用下壳体具有径向平的均匀分布降低了孔边缘的应力集中作用。②等面齐接管开孔补强设计的另一种方法——根据弹性薄积法忽视了开孔处应力集中与开孔系数(开孔率壳理论得到的圆筒开孔补强的应力分析法。该方法参数等)的影响。例如相同大小的