第6章化工设备主要零部件-化工设备ppt课件.ppt

《第6章化工设备主要零部件-化工设备ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、问题的提出由于工艺或结构需要，常常需要在设备或容器上开孔并安装接管，例如人孔、手孔、装卸料口和介质的出入口等。在壳体和接管的连接处，因结构的连续性遭到破坏，在孔周边还会产生很高的应力集中现象，对容器的安全操作带来隐患，因此需要考虑容器的开孔与补强问题。一、开孔附近的应力集中1、应力集中的概念容器开孔后，在开孔处会产生较大的附加应力，结果使该区域的局部应力达到较高的数值，甚至可以达到容器器壁薄膜应力的3倍或更大，这种局部应力急聚增长的现象称为应力集中。2、应力集中现象分析6.2开孔与补强1问题的提出2、应力集中现象分析如图6-8所示为一单向受拉的矩形薄板（分析

2、孔周边应力）。为了表示应力集中的程度，引入了应力集中系数K的概念，K等于开孔边缘处的最大应力与不开孔的横截面上的应力之比值，即K=σmax/σ3、孔周围应力集中现象的特点开孔附近的应力集中具有局限性，其作用范围极为有限；开孔孔径的相对尺寸d/D越大，应力集中系数越大，所以开孔不宜过大；被开孔壳体的δ/D越小，应力集中系数越大；将开孔四周壳体厚度增大，则可以明显地降低应力集中系数；增大接管壁厚也可以降低应力集中系数，因此可以用增厚的接管来缓解应力集中程度；另：在球壳上开孔，应力集中程度较圆筒上开孔低，因此，在椭球封头上开孔优于在筒体上开孔。6.2开孔与补强2二

3、、对压力容器开孔的限制1、开孔限制：为降低开孔附近的应力集中，须采取适当的补强措施。根据国家标准GB150-1998《钢制压力容器》规定，按等面积补强准则进行补强时，开孔尺寸会有一定的限制，如表6-12所示。若开孔直径超出表6-12中的范围，应按特殊开孔处理。2、可不另行补强：如果壳体开孔同时满足下列三个条件时，可以不另行补强。设计压力不大于2.5MPa；相邻开孔中心的间距（曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的倍；接管公称外径小于或等于89mm；不补强接管的外径及其最小壁厚符合表6-13的规定。6.2开孔与补强3三、补强结构常采用补强圈补强、接管补强和

4、整体锻件补强来降低开孔附近的应力集中，其结构如图6-9所示。1、补强圈补强：是在开孔周围焊上一块圆环状金属来补强的一种方法，也称贴板补强，焊在设备壳体上的圆环状的金属称为补强圈。补强圈可以是一对夹壁焊在器壁开孔周围，由于施焊条件的限制，也可以采用把补强圈放在容器外部进行单面补强。2、补强管补强：补强管补强也称接管补强。即利用在补强有效区内的接管管壁多余金属截面积，补足被挖去的壳壁承受应力所必须的金属截面积，如图6-9（d）（e）（f）所示。3、整体锻件补强：整体锻件补强是在开孔处焊上一个特制的整体锻件，结构如图6-9（g）、(h)、(i)所示。它相当于把补强

5、圈金属与开孔周围的壳体金属熔合在一起。6.2开孔与补强4三、补强结构4、等面积补强开孔补强通常按等面积补强和极限分析补强准则来进行计算。等面积补强计算的原则，就是在有效补强范围内的补强金属截面积要大于或等于开孔中心在壳体纵截面内因开孔而被削弱的金属面积。使得开孔边缘的平均应力不得超过未开孔时的基本应力，从而保证容器的整体强度。等面积补强在GB150-1998中有详细规定。四、标准补强圈及其选用为了使补强设计和制造更为方便，我国对常用的补强圈及补强管制定了相应的标准，即HG21506—1992和GHJ527—1990。其中标准补强圈补强就是按照等面积补强准则计

6、算而得出其直径和厚度。6.2开孔与补强5四、标准补强圈及其选用1、标准补强圈结构为了使补强设计和制造更为方便，我国对常用的补强圈及补强管制定了相应的标准，即HG21506—1992和GHJ527—1990。其中标准补强圈补强就是按照等面积补强准则计算而得出其直径和厚度。补强圈结构如图6-11所示。根据内侧焊接坡口的不同，补强圈分为A、B、C、D、E、F六种结构型式，它们各有不同的适用范围。A型适用于无疲劳、无低温及大的温度梯度的一类压力容器，且要求设备内有较好的施焊条件；B型适用于中、低压及内部有腐蚀的工况，不适用于高温、低温、大的温度梯度及承受疲劳载荷的设

7、备。S取管子名义壁厚的0.7倍，一般δnt=δn/2；C型适用于低温、介质有毒或有腐蚀性的操作工况，采用全焊透结构，要求δnt≥δn/2（当δn≤16时）或δnt≥8（当δn>16时）；以下略。（注意）6.2开孔与补强6四、标准补强圈及其选用1、标准补强圈结构2、补强圈尺寸补强圈的尺寸可直接从标准中查取，表6-14即为常用的补强圈尺寸。标准补强圈的尺寸选定后，还应写出其标记，标记示例如下：补强圈标记：dN×δCHG21506—1992dN—接管公称直径，mm；δC—补强圈厚度，mm。6.2开孔与补强7开孔与补强结构应用8图6-8单向受拉平板孔边缘处的应力集中

8、设：薄板的尺寸很大，在板中央开设有半径为R的小孔，当