开孔补强的快速判断及简化计算.pdf

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1、开孔补强的快速判断及简化计算王远利(山东旭洋机械集团股份有限公司山东临沂276023)【摘要】在一定条件下，压力容器开孔等面积补强的复杂计算能够被简化和快速判断，因此对于壳体开孔补强的详细计算是没有必要的。【关键词】压力容器开孔补强简化计算压力容器开孔后不仅整体强圈补强结构简单、材料易得、制造A，=2h[et一t)度受到削弱，而且还因开孔后设容易，具有一定的补强效果，因此+厅2(f一。)(3)置的接管或人孔引起的应力集中应用相当广泛。补强圈补强的计取=1，h：=0可得：造成开孔边缘局部的高应力(包算依据是等面积原则，即处于有括局部薄膜应力、弯曲应力及峰效补强区内可起补强作用的金属A=d(4

2、)值应力)，有时接管上还有其它的截面积应该大于或等于开孔所削A，：(B—)(6e一)(5)外载荷，以及制造过程中存在的去的壳体承受压力所需的理论截A2=21(&et一6t)(6)缺陷和残余应力，开孑L附近往往面积。但如果按~GB150—1998计算过程较复杂，计算工作量大，因此一般来说A比A和A都小，成为容器的破坏源。因此，在压力也可忽略不计(A是焊缝金属截面容器中必须充分考虑开孔的补强就涉及到补强的简便判断及快速积(mm2))，则是否需要补强的判问题计算问题。别式可简化为：．+A，A，将1开孑L补强的方法及比较2快速判断及简化计算的推(5)和(6)代入可得：导(—d)(6e一)+2hl(

3、aet—at)≥d6按照GB150—1998{钢制压力容又B=2d器》标准规定，壳体开孔补强可采按~GB150—1998{钢制压力容整理得：用补强圈补强和整体补强两种结器》，承受内压的简体或封头开孔构形式。整体补强是指采取增加补强面积(mm)要求为：5P≥25一(5ef一5t)(7)壳体厚度或采用全焊透的结构形A=+26(&t—C)(1一)(1)式将厚壁管或整体补强锻件与壳若P≥2(8)体相焊的补强型式。由于采用整A‘=(B—d)(5e一5)／^、则(7)式成立，(8)式即可作为压体补强将增加设备造价，而补强一2Pt(5e一)(1一fr)＼，力容器开孔是否需要补强的快速判别式。按同样的方法

4、，可推得壳体王远利(1979一)现从事压力容器及非标设备设计工作。8l石油和化工设备2009．。7承受外压时开孔是否需要补强的设置材料为16Mn108x5的内平2d=2×103．25=206．5mm，参照JB／快速判别式如下：齐接管，hl=2OOmm，开孔未通过焊T4736-2002~D。=200mm，补ge≥1．5(9)缝，[(T】I=163MPa，试进行补强圈设强圈内径取d=108+10=118ram，计。则补强圈厚度为：特别是对于按照GB151—1999方法一：按本文方法计算：《管壳式换热器》确定的换热器壳，：土：三：!：16126e=813．一C=18—2=16mm．程筒体和管箱短

5、节的壁厚，带夹一do200—118套容器其内筒无夹套部分及封头pDi3x1600=148因此，取补强圈名义厚度8n’上开孔，有些按刚度确定壁厚的=811=18mm低压容器，(8)(9)式非常适用，对按(8)式判断，方法二：按GB150—1998进行计开孔是否需要补强进行快速判断，&<2=2×14．86=29．72mm，需算(由于计算过程复杂，从略)，其既减轻了劳动强度，又加快了设要另加补强。计算的所需另行补强面积为：计速度。A4=1363mm但需要指出的是如果6e不符又&f=5—2=3mm合(8)(9)式时，则不能肯定开孔一定要补强，是否需要补强应进4结语=一步计算A、A，、A，通过A+A

6、，+A≥A来判定。若需另行补强，：三：0通过上述计算实例比较，计：．96假设在有效补强范围内增加A．后2X163X1—3算工作量大大减少，而两者所需可使：补强面积的误差为：则(2一)一2(，一)+l+2+A3A(10)4鱼二：!：3．02％1363A较小忽略不计，A、A、A，≥103．25X(2×14．86—16)按式(4)(5)(6)分别代入式(10)一2×23．24X(3—0．96)可见本文中(8)(9)(11)式对于开孔是否需要补强的判断以l321．77mm及开孔补强的快速计算具有一定可得：+

7、2h．(6ef一)≥即所需面积为1321．77mmz的裨益。圈整理可得：补强圈外径D应不大

8、于B=≥d(2fi一)一2k(f一)(11)可按(11)式计算所需补强面[1】GB150-1998钢制压力容器【S】积，即为简便计算，不必计算前述[2]余国琮主编．化工容器及设备【M】．北京：化学工业出版社，1980的一系列面积，按(11)式计算出【3】李世玉主编．压力容器设计工程师培训教程【M】．北京：新华出版社，2005A即可。若A为负值，则不需补强；若A为正值，即为所需要的补强面积。3实例有一内压圆筒p=3．OMP