开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响
管道开孔补强
正常最高压力
P0 MPa 已知
设计压力
P MPa 1.1P0
正常最高温度
T0 ℃
已知
设计温度
T' ℃
T0+30
设计温度下材料的许用应力 [σ] MPa 查表A.0.1, GB8163 , 20
主管名义外径
D0 mm 已知
主管设定壁厚
T mm 设定
主管内径
Di mm D0-2T
焊接接头系数
E—
查表3.2.5
主管厚度减薄附加量
C1 mm 查表
主管腐蚀附加量
C2 mm 查表
厚度附加量之和
C mm C1+C2
系数
Y — (Di+2C)/(Di+D0+2C)
主管计算厚度
Ts mm PD0/(2[σ]E+YP）
主管设计厚度
Tj mm Ts+C
判别式：当T>Tj时设定壁厚有效。
支管轴线与主管轴线的夹角 α o
已知
扣除附加量后支管内径
d mm d0-2t1+2(C1'+C2')
主管上斜开孔的长度
d1 mm d/sinα
补强区有效宽度
B mm 2d1和d1+2(T+t1)-2(C1+C1'+2C2)
补强板名义厚度
tr mm 设定
补强板减薄附加量
Cr mm 查表
焊角高度
e mm 已知
主管外侧法向补强有效高度 h1 mm 2.5(T-C1-C2)和2.5(t1-C1'-C2)+tr
压力容器设计人员综合考试题及答案(一)
2013/7/15 压力容器设计人员综合考试题(闭卷) 姓名：得分一、填空（本题共25 分，每题0。
5 分）1 、结构具有抵抗外力作用的能力，外力除去后，能恢复其原有形状和尺寸的这种性质称为弹性。
点评:这是材料力学的基本定义，压力容器的受压元件基本上应该具有这个性质。
2 、压力容器失效常以三种形式表现出来:①强度；②刚度；③稳定性。
点评:该失效形式是压力容器标准所要控制的几种失效形式。
3 、当载荷作用时，在截面突变的附近某些局部小范围内,应力数值急剧增加，而离开这个区域稍远时应力即大为降低，趋于均匀，这种现象称为_应力集中。
点评:这是弹性力学的基本概念。
常见于压力容器的受压元件.4 、有限元法单元基本方程{F}e = [K］｛δ}e所表示的是单元节点力与单元节点位移之间的关系。
点评：这是一道拉开分数档次的题，考查所掌握的基础理论深度.该题是有限元数值分析中最基本概念。
5 、厚度16mm 的Q235—C 钢板,其屈服强度ReL 的下限值为235MPa 。
点评：该题主要是考察对压力容器常用材料钢号含义的掌握，并不是考查对具体数字的记忆。
6 、在正常应力水平的情况下，Q245R 钢板的使用温度下限为—20℃.点评：该题出自GB150。
2,表4，考查设计人员对材料温度使用范围的掌握。
7 、Q345R 在热轧状态下的金相组织为铁素体加珠光体。
点评：考查设计人员的综合知识，提示大家应该掌握常用材料的金相组织的知识深度。
8 、用于壳体的厚度大于36 mm 的Q245R 钢板，应在正火状态下使用.点评：该题出自GB150，4.1。
4 条款，考查对常用压力容器材料订货技术条件掌握的熟练程度。
9 、GB16749 规定，对于奥氏体不锈钢材料波纹管，当组合应力_σR≤2σS t _时，可不考虑疲劳问题。
点评：考查波纹管的基础知识的掌握，同时这里包含一个结构安定性的力学概念10、波纹管的性能试验包括刚度试验、稳定性试验、__疲劳试验__.点评：考查波纹管的基础知识的掌握，11、GB150 规定的圆筒外压周向稳定安全系数是 3.0 ，球壳及成形封头的外压稳定安全系数是15 。
压力容器的开孔与补强
第13章 压力容器的开孔与补强本章重点内容及对学生的要求：（1） 回转壳体上开小孔造成的应力集中；（2） 开孔补强的原则、补强结构和补强计算；（3） 不另行补强的要求；（4） GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第一节 容器开孔附近的应力集中1、 相关概念（1）容器开孔应力集中（Opening and stress concentration ）在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔并安装接管，例如：人孔、手孔、进料与出料口等等。
容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响：◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。
◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。
◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stress concentration factor ）常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ，则弹性应力集中系数为： σσmax =t K （1） 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是：✧ 研究开孔应力集中程度，估算K t 值；✧ 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension设有一个尺寸很大的巨型薄平板，开有一个圆孔，其小圆孔的应力集中问题可以利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽在孔径的5倍以上，孔附近的应力分量为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσθθ2sin 32122cos 312122cos 34121242224222422222r a r a r a r a r a r a r a r r （2） 平板开孔的最大应力在孔边 2πθ±=处， 孔边沿a r =处：σσστπθθθ3,0max 2===±=r应力集中系数：0.3max ==σσt K 3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig. 2 Variation in stress in a sphere shell containing a circular hole孔边处r=a ，σσ2max = , 应力集中系数0.2max ==σσt K 4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳两向薄膜应力δσ21pD =，δσ42pD =，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσσθθ2sin 32142cos 3141432cos 34122312422214212242222122r a r a r a r a r a r a r a r r （3）Fig. 3 Variation in stress in a cylindrical shell containing a circular hole孔边处r 1r 3r=a,=0,=(-con2),=02θθσσθστ。
开孔补强计算时有效补强范围的确定
- 13 -
开孔补强计算时有效补强范围的确定
李拥军1，梁立军2，周一飞3，李业勤3
（1.江林重工（常州）机械有限公司， 江苏 常州 213032 ） （2.风凯换热器制造（常州）有限公司， 江苏 常州 213100）
（3.常州化工设备有限公司， 江苏 常州 213002）
[摘 要] 针对GB150-1998《钢制压力容器》未提及的特殊情形下有效补强范围的计算，提出了适合各种情况下有效补强范 围的计算方法，并对内侧高度的计算提出了改进建议。 [关键词] 开孔补强；有效补强范围；计算
=250.8mm
（2）强度削弱系数f r，f r=
93.8 136.8
=
0.68
（3）左侧宽度B1，B1=min｛max[250.8，
153.4]，163｝=163mm
（4）右侧宽度B2，B2= min｛max[250.8， 153.4]，192｝=192mm
（5）宽度B，B= B1+ B2=163+192=355mm
+
dn
+
dnt
〕时，可用无
有效补强宽度B，B= B1+ B2
一般地，实际最大可能的左侧宽度大于max｛
md ,ad2x｛+ ddn,+d2d+ntd｝n
，实际最大可能的右侧的宽度大于 + dnt ｝；则B= max｛2d , d + 2dn + 2dnt
｝，与GB150-1998相同。说明GB150-1998仅适合
（11）接管可用于补强的面积A2
A2 = 2h1(dnt − dt − C' ) fr + 2h2 (dnt − C'−C2 ' ) fr = 2×59.3×(14-1.34-1.5-1.4)×0.68+2×18.5 ×(14-1.5-1.4-1.5)×0.68 ≈787+242=1029 mm2
压力管道设备开孔补强计算方法探讨
[1]周冬雨，压力管道设备开孔补强计算方法研究.2018.
[2]郎图婷，浅谈压力管道设备开孑L补强计算方法探讨.2018.
总之，开孔补强的计算方法大体分为两种，一种是按照压力容器开孔补强方法，另一种是按照压力管道设备有关标准的要求进行计算或补强核算，这两种计算方法的理论基础均为等面积补强。用等面积补强法计算或者核算开孔补强时会有所不同，具体采用哪种方法，需在满足相应标准的前提下，根据环境、材料及工程具体情况等因素来选择，使工程设计更加合理准确。大开孔补强应力分析法是基于弹性薄壳理论的计算方法,很好地体现危险截面的应力集中情况，为压力管道大开孔补强设计提供了一种安全快捷的计算方法。
2.许用应力取值方法不同。采用前者方法计算时的许用应力可以在文献中直接查取，而采用后者计算方法时则通过查取材料的屈服强度后乘上设计系数得出。这两种方法会使同种材料许用应力的取值有不小的差异，导致简体的计算壁厚也相差不少。另外，如果在文献[1]中查取材料的许用应力，那么文献中没有列出的材料就无法查到相应的许用应力值。而采用后者计算方法，只要知道材料的屈服强度和设计系数就可以计算出许用应力值。适用范围广泛。
压力管道设备开孔补强计算方法探讨
摘要：随着工艺要求的提高，管线开孔在没有标准管件可用的情况下，大口径管道上直接开孔焊接支管是管道设计时经常会遇到的问题，由于开孔面积较大，需要对开孔处进行详细核算以确定是否需要补强。若需要补强，要根据具体情况、相关标准规范来进行计算和判断，找出最适合的补强方式，并根据计算补强的具体参数要求进行开孔补强，核算结果的准确与否及开孔补强是否足够将影响管道的安全平衡运行。
2.压力面积法。压力面积法是G20582-2011《钢制化工容器强度计算规定》介绍的大开孔计算方法，来源于西德AD规范B9补强设计的规定，这是一种近似的分析方法，基本上是一种经验的极限分析方法。它根据试验应变测量，对具有各种尺寸的开孔与带有齐平径向接管的圆筒形容器上做了一系列压力试验，以壳体开孔接管处产生0.2%的应变所需的压力导出削弱系数，并绘制成曲线。在确定补强设计时，需将削弱系数值代入壳体厚度公式中进行计算，并将开孔率限制在0.8。该法在本质上仍与等面积法相同,对于开孔边缘应力只考虑满足一次总体及局部薄膜应力的静力要求。压力面积法的基本出发点是，对于内压壳体，是以压力载荷的面积和壳体、接管、补强件的承载截面积之间相互平衡为基础的，即由压力载荷的面积对压力乘积所表示的载荷和壳体、接管、补强件承载横截面积对材料许用应力的乘积之间相互平衡，在工程实践中往往应用于低压容器开孔补强的计算中，该方法在计算高压管道大开孔补强时，其结果往往是偏冒进的，随着新版G20582的发布，其方法的适用范围受到更加严格的限制，因此压力面积法不适合压力管道开孔补强计算。
压力容器设计单位资格考核参考题(附答案)
压力容器设计单位资格考核参考题(附答案)《压力容器设计单位资格考核参考题》一、填空题：1. 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器为二类压力容器。
2. 有一只压力容器，其最高工作压力为真空度670mmHg，设计压力为0.15Mpa，其容器类别为类外。
3. 压力容器检验孔的最少数量：300mm＜Di≤500mm 2 手孔;500mm＜Di≤1000mm 1 人孔或 2 手孔;Di>1000mm 1 人孔或 2 手孔。
4. 符合下列条件之一的压力容器可不开设检查孔：1) 筒体内径小于等于 300 mm的压力容器。
2) 压力容器上设有可以拆卸的封头、盖板或其他能够开关的盖子，它的尺寸≥所规定的检查孔尺寸。
3) 无腐蚀或轻微腐蚀，无需做内部检查和清理的压力容器。
4) 制冷装置用压力容器。
5) 换热器。
5. 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的中压储存容器其PV乘积≥ 10MPa·m3为三类压力容器。
6. 第二类压力容器中易燃介质的反应压力容器和储存压力容器的对接接头必须进行 100%射线或超声检测。
7. 用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，凡符合下列条件之一，应逐张进行超声检测：1) 盛装毒性程度为极度、高度危害介质的压力容器。
2) 最高工作压力大于等于 10 MPa的压力容器。
3) 盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于 100 mg/L的容器。
8. 压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造均应严格执行《容规》的规定。
9. 常温下盛装混合液化石油气的压力容器(储存容器或移动式压力容器罐体)应进行炉内整体热处理。
10.《容规》适用于同时具备下列条件的压力容器：1)最高工作压力大于等于0.1Mpa(不含液体静压力)；2)内直径(非圆型截面指断面最大尺寸)大于等于 150mm ，且容积(V)大于等于 0.025m3；3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
开孔补强计算(接管计算厚度按内径算)
3.5 0.95 800 25 0.75 0 68
Mpa mm mm mm mm Mpa
封头开孔补强计算 设计条件 封头 计算压力 pc 焊接接头系数 φ 壳体内直径 Di 开孔处名义厚度 δ n 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力 [σ ] 接管 实际外伸长度 L1 实际内伸长度 L2 焊接接头系数 φ 接管外径 do 名义厚度 δ nt 接管厚度负偏差 C1t 接管腐蚀裕量 C2t 接管材料许用应力 [σ ]t 补强圈
δ δ t fr dop B h1 h2
开孔所需补强面积 A 壳体多余金属面积 A1 接管多余金属面积 A2 焊缝金属面积 A3 A-A1-A2-A3 补强圈面积 A4A4- Nhomakorabea mm2
头开孔补强计算 设计条件 封头 3.5 1 800 21 0 0 68 接管 130 0 1 265 33 0 0 68 补强圈 0 mm 0 mm 0 mm 补强计算 20.857 5.257 1.000 199.000 398.000 81.03703 0 4150.466 27.02697 4496.485 64 -437.046 mm mm mm mm mm mm mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm mm mm mm mm mm MPa Mpa mm mm mm mm Mpa
开孔补强计算
焊缝金属截面积A3
A3=0.25*δ n*δ nt
补强面积 Ae
Ae=A1+A2+A3
判断是否补强
Ae<A,需补强，反之不需要
另加的补强面积（补强圈的面积A4）
外径应接近B值
整体补强A4
补强高度应大于h1
强度削弱系数 fr：表示设计温度下接管材料与壳体材料许用应力的比值，fr>1时取fr=1，eg;均为S304
红色为输入部分
开孔补强计算
δ （开孔处壳体计算厚度） δ e(壳体有效厚度)
fr(强度削弱系数)
3.5625
13.7
1
δ t（接管计算厚度） δ et(接管有效厚度)
h1(有效高度)
0.84
9
62.3217458
内压
外压
A=dop*δ +2*δ *δ et(1-fr) dop)*(δ e-δ )-2*δ et(δ e-δ )*(1-fr)
1383.675 3937.405
A=0.5*（dop*δ +2*δ *δ et(1-fr)） /
h1*(δ et-δ t)*fr+2*h2*（δ et-C2)fr
1017.090892
/
A3=0.25*δ n*δ nt
35
/
Ae=A1+A2+A3
4989.495892
/
Ae<A,需补强，反之不需要
有效宽度B：=max(2*dop/dop+2*δ n+2*δ nt），取较大值,此计算取B=2*dop 外伸接管有效补强高度h1:=min(√(dop*δ nt)/接管实际外伸高度)，取较小值,,此计算选取 h1=√dop*δ
D类压力容器设计知识填空题
D类压力容器设计知识填空题D类压力容器设计知识填空题一、设计总论1、按无力矩理论求得的应力为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。
2、容器计算中所用的弹性名义应力是指材料进入塑性后，假定应力与应变关系仍服从虎克定律。
3、内压筒体壁厚计算公式适用于单层、多层、热套筒体的计算。
4、在GB150中，是以Do/δe≥20 为界线区分薄壁圆筒和厚壁圆筒的。
5、压力容器的常见破坏型式有：塑性破坏、脆性破坏、疲劳破坏、蠕变破坏、腐蚀破坏等。
6、压力容器的失效形式有三种：强度失效、刚度失效和稳定性失效。
7、压力容器的失效准则有三种：弹性失效、塑性失效和爆破失效。
8、GB150采用的是弹性失效准则，以壳体的基本薄膜应力不超过材料的许用应力值，而由于总体结构不连续的附加应力，则以应力增强系数引入壁厚计算。
9、GB150在总体上采用的是常规设计方法，但在某些局部处也体现了应力分析的设计方法。
10、内压圆筒计算方法虽有所不同，但大体都是以中径公式为基础导出的。
11、内压圆筒壁厚计算公式的理论依据是第一强度理论;公式的适用范围是计算压力P c≤0.4［σ］tφ，这也是GB150适用于厚壁圆筒的限制条件。
12、任何情况下，容器壳体的名义厚度不得小于最小厚度与腐蚀裕量之和。
13、容器筒体的最小壁厚是由强度、刚度、稳定性确定的。
壳体加工成形后的最小厚度是为满足制造、运输、安装过程中刚度要求而规定的。
14、计算压力是指在相应设计温度下，用以确定容器各个受压元件厚度的压力，它包括液柱静压力。
15、对于同时承受两个室压力作用的受压元件，其设计参数中的计算压力应考虑两室间可能出现的最大压力差。
16、压力容器的设计压力用来确定容器的试验压力和类别；设计温度是容器选材和确定材料许用应力的基本设计参数。
17、最大允许工作压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取各受压元件的最小值。
18、压力容器的设计寿命是从腐蚀欲量中体现出来的。
19、内压锥壳的壁厚计算是将锥壳作为当量圆筒处理，其中圆筒内径D i以D c COSα代替，D c为锥壳大端直径。
关于开孔补强(徐沁)
开孔补强章节一、孔和孔桥补强计算的基本内容s。
--可不考虑孔间影响的的相邻两孔的最小节距（P10）S。
=dp +2√（Dn+δ）δ[d]—未补强孔的最大允许尺寸1 单孔和孔桥单孔：S≥S。
孔桥：S<S02 补强（1）S≥S。
d≤[d] 不需补强（2）S≥S。
d> [d] 按单孔补强（仅适用于d/Dn<0.8, 且d<600mm的径向孔径）补强条件是A1+A2+A3+A4≥A 且补强所需面积的2/3应分布在孔边1/4孔径的范围内（3）S<S0d<d。
按孔桥补强计算孔桥减弱系数，或在满足11.5.2 a、b的条件下，用管接头补强(4）S<S0 一孔d>[d] 在满足11.5.2 a、b的条件下，按单孔补强计算，补强后该孔在该孔桥中按无孔处理。
二孔d>[d] 按13章处理。
二、本章节的主要修正内容关于未减弱集箱筒体的内径Dn和补强管接头内径dn定义的修正原版标准中，补强计算的锅筒筒体、集箱筒体、补强管接头内径Dn 均以名义内径表示。
集箱筒体Dn=Dw-2δ补强管接头dn=dw-2δ1新版修改为集箱筒体Dn=Dw-2δy补强管接头dn=dw-2δ1y原因：由于名义壁厚中包含了壁厚的附加量，而通常集箱筒体和管子的尺寸控制点在外径（外径管），壁厚附加量的损耗会使集箱筒体、管子的实际内径大于其名义内径，而使原先按名义内径得出的一些计算结果偏于不安全。
故新版标准用有效壁厚代替上式中的名义壁厚，即剔除壁厚附加量的影响。
三、孔和孔桥章节的具体修改内容（一）单孔的补强1 未补强孔的最大允许直径(图19) （P41）修改1：k计算中，未减弱集箱筒体Dn的修正系数k k= PDn / (2[б]-P)Sy横坐标DnSyGB9222-88 无论是锅筒筒体或集箱筒体，Dn 指名义内径，GB9222(新版)：锅筒筒体同上，集箱筒体Dn=Dw-2S 修改为Dn=Dw-2δy2 孔的补强结构形式和未补强孔的概念（1）孔的补强结构形式（P43）修改2：增加了新版（a）的结构，并规定只适用于额定压力不大于2.5MPa的锅炉，同时a的结构形式适用于不受热锅筒筒体。
压力容器设计校核人员考试试题及答案
压力容器设计校核人员考试试题及答案（C)单位姓名得分一、填空题：（每题2，共44分）1、《固定式压力容器安全技术监察规程》规定板厚δ≥12mm的碳素钢和低合金钢钢板（不包括多层压力容器的层板）用于制造压力容器壳体时，凡符合下列条件之一的，应当逐张进行超声检测：（1)盛装介质毒性程度为极度、高度危害；(2）在湿H2S腐蚀环境中使用；(3）设计压力大于或者等于10MPa；(4）引用标准中要求逐张进行超声检测。
钢板超声检测应当按JB/T 4730 《承压设备无损检测》的规定进行,第(1)、第(2）、第(3）款的钢板，合格等级不低于Ⅱ级,第(4)款的钢板，合格等级应当符合相应引用标准的规定。
2、压力容器用灰铸铁，设计压力不大于0.8MPa，设计温度范围为10-200℃。
3、压力容器设计单位基于设计条件，应当综合考虑所有相关因素、失效模式和足够的安全裕量，以保证压力容器具有足够的强度、刚度、稳定性和抗腐蚀性，同时还应当考虑裙座、支腿、吊耳等与压力容器主体的焊接接头的强度要求，确保压力容器在设计寿命内的安全.4、对第三类压力容器，设计时应当出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告。
5、简单压力容器主要受压元件的壁厚采用试验方法或者计算方法确定。
6、壳体成形后的实际厚度，奥氏体不锈钢制简单压力容器不小于1 mm，碳素钢制简单压力容器不小于2 mm。
7、D级压力容器设计单位专职设计人员总数一般不得少于5 名，其中审批人员不得少于2 名。
8、设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。
9、在采用钢板制造带颈法兰时,圆环的对接接头应采用全焊透结构型式，焊后进行热处理及100% 射线或超声波检测。
10、压力容器锥体设计时，其大端折边锥壳的过渡段转角半径r应不小于封头大端内直径D i的10% 、且不小于该过渡段厚度的 3 倍。
11、确定真空容器的壳体厚度时,设计压力按外压设计，当装有安全控制装置（真空泄放阀）时，设计压力取1。
压力容器设计考核题3答案
《压力容器设计考核题》姓名：分数：一、填空题：1.卧式容器确定支座位置时，可利用封头对支座部分的圆筒所起的加强作用，此时A(支座形心至封头切线的距离)应小于或等于0.5R a，支座位置不宜大于0.5R a。
当需要时A最大不得大于0.2L0。
2.压力容器焊接接头的射线检测按JB4730-2005 AB级进行，其检查结果对100％的A类、B类焊接接头，Ⅱ为合格；对局部检测的A类及B类焊接接头，Ⅲ为合格。
3.不锈钢容器在水压试验合格后，应将水渍清除干净，当不能达到这一要求时，应控制水的氯离子含量不超过25mg/L 。
4.有防腐要求的不锈钢容器，在压力试验及气密性试验合格后，表面需做酸洗钝化处理。
5.低温压力容器的铭牌不能焊接在壳体上。
6.设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。
7.确定设计温度时，设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的温度，对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。
8.壳体上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。
当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于2 。
9.压力容器开孔补强计算中开孔直径等于接管内径加2倍厚度附加量。
10.压力容器锥体设计时，其大端折边锥壳的过渡段转角半径r应不小于封头大端内直径D i的10%、且不小于该过渡段厚度的3 倍。
11.压力容器锥体设计时，其小端折边锥壳的过渡段转角半径r s应不小于封头小端内直径D is的 5 %,且不小于该过渡段厚度的3倍。
12.法兰按其整体性程度分为3种型式，它们是松式法兰、整体法兰和任意式法兰。
13.根据垫片接触面与法兰螺栓中心圆的相对位置，法兰可分为窄面法兰与宽面法兰。
14.压力容器封头由成形的瓣片和顶圆板拼接制成时，瓣片焊缝方向宜是径向和环向。
15.封头各种不相交的拼焊焊接接头中心线间距离至少应为封头钢材厚度δs的 3 倍，且不小于100 mm。
16.图样注明有应力腐蚀的容器，如盛装液化石油气、液氨等的容器应进行焊后热处理。
压力管道壁厚及开孔补强计算
压力管道壁厚及开孔补强计算压力管道是用于输送液体、气体或其他物质的管道，在运行过程中会受到一定的内外压力载荷。
为了确保管道在压力载荷下的安全运行，需要对压力管道的壁厚及开孔补强进行合理的计算。
1.管道内压力壁厚计算：根据管道的内压力、材料的允许应力和安全因子来计算管道的壁厚。
一般采用ASME标准或API标准中的公式来进行计算。
2.管道外压力壁厚计算：对于管道受到的外压力载荷，例如土压力或深水压力等，需要计算管道的外壁厚度。
常用的方法有ASME标准中的公式和材料力学性能参数。
3.管道轻质液体和气体压力壁厚计算：对于轻质液体和气体在管道中的压力载荷，由于其密度较小，管道壁厚常较薄。
可以采用API520或API521等标准中的公式，结合流体特性和工况条件来进行计算。
在进行压力管道壁厚计算时，需要考虑以下几个因素：1.管道内外压力：管道的内外压力是计算管道壁厚的基本参数，需要准确测量或估算。
2.材料的强度：管道材料的强度特性是壁厚计算的重要参数，需要从材料规格中获取。
3.安全因子：安全因子是考虑管道在运行过程中不确定因素的影响，一般取1.1~1.54.温度和环境条件：管道在不同温度和环境条件下的工作性能可能会有所变化，需要考虑这些因素对壁厚计算的影响。
开孔补强是在管道上开孔时，为了保证管道的强度和稳定性，需要进行相关的补强计算。
开孔补强通常包括以下几个方面：1.开孔位置：开孔位置的选择要考虑管道壁厚和管道材料的强度，避免对管道的强度造成过大的影响。
2.补强类型：开孔补强可以通过焊接补强板、法兰补强等方式进行。
补强方式要根据具体情况选择，确保管道的强度和稳定性。
3.补强计算：开孔补强需要对补强部分进行计算，包括补强板的厚度、尺寸和连接方式等。
一般可以参考相关的标准和规范进行计算。
总之，压力管道壁厚及开孔补强计算是保证管道安全运行的重要环节，需要根据具体情况和相关标准进行合理计算。
通过科学合理的计算，可以确保管道在各种工况下的强度和稳定性，从而保证了工程的安全和可靠性。
使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题-2019年文档
使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题0 引言为满足工艺或结构需要，在压力容器设计中开孔是必不可少的。
容器开孔接管后会引起开孔或接管部位的应力集中，再加上接管上会有各种外载荷所产生的应力及热应力，以及容器材料和制造缺陷等各种因素的综合作用，使得开孔和接管附近就成为压力容器的薄弱部位。
虽然标准和规范对设计和计算都作了较为详细的规定，但在使用SW6-2011过程设备强度计算软件计算开孔补强时需要注意对标准规范中有关定义的理解和把握，灵活运用软件，必要时对有关数据进行调整，才能得到正确的结论，保证设备的安全可靠性。
1 补强方法及适用范围1.1 计算时应注意的问题在使用SW6-2011计算开孔补强之前要先判断接管的直径和壁厚是否满足GB150.3-2011中6.1.3不另行补强的最大开孔直径[1]的要求，满足要求的可以不进行计算，没有进行判断直接输入数据的，生成计算书会显示满足不另行补强的最大开孔直径的要求，不予进行计算。
还需要注意的是单个孔开孔补强计算合格，然而该孔的有效补强区B=2d范围内还有其他开孔，形成孔桥的，则应按孔桥处理。
在计算两相邻开孔中心的间距或者任意两孔中心的间距时对曲面间距应按弧长计算，按照弦长或中心线垂直距离计算是不正确的。
1.2 补强计算方法及适用范围的理解SW6-2011补强计算方法给出四种：等面积补强法、另一补强方法、分析方法和压力面积法。
计算软件中的等面积补强法是指单个开孔的等面积法，联合补强法是指多个开孔的等面积法。
等面积法是开孔补强计算方法中最广泛应用的计算方法，该法是以补偿开孔局部截面的一次拉伸强度作为补强准则的，是以无限大平板上开有小圆孔时孔边的应力集中作为理论基础的，即仅考虑容器壳体中存在的拉伸薄膜应力，对开孔边缘的二次应力的安定性问题是通过限制开孔形状，长短径之比和开孔范围（开孔率）间接考虑的[2]，使用该法应考虑开孔是否满足GB150.3-2011中6.1.1的规定。
使用SW6-2011进行开孔补强计算时应注意的问题
使用SW6-2011进行开孔补强计算时应注意的问题
李华
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2014(21)7
【摘要】SW6-2011[1]过程设备强度计算软件和GB 150-2011《压力容器》[2-4]简介；根据个人对标准的理解和对SW6的使用经验提出在使用SW6-2011进行开孔补强计算时应注意的12个问题。
【总页数】2页(P43-44)
【作者】李华
【作者单位】华西能源工业股份有限公司，四川自贡643001
【正文语种】中文
【相关文献】
1.开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响 [J], 陆英
2.按ASME规范Ⅷ-1进行等面积开孔补强设计应注意的几个问题 [J], 贾福军;何晓芳
3.浅析压力容器等面积法开孔补强计算时需注意的问题 [J], 齐波
4.基于Mathcad平台参照欧盟标准对人孔开孔补强进行设计计算 [J], 梅政
5.使用SW6-2011计算压力容器开孔补强的几个问题 [J], 司文华
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《化工设备机械基础》第六章习题解答
第六章 容器零部件二、填空题：A 组：1 法兰联接结构，一般是由（联接）件，（被联接）件和（密封元）件三部分组成。
2 在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓（直径）和增加螺栓（个数）的办法，对密封是有利的。
3 提高法兰刚度的有效途径是1（增加法兰厚度） 2（减小螺栓作用力臂） 3（增加法兰盘外径）。
4 制定法兰标准尺寸系列时，是以（16MnR ）材料，在（200）℃时的力学性能为基础的5 法兰公称压力的确定与法兰的最大（操作压力），（操作温度）和（法兰材料）三个因素有关。
6 卧式容器双鞍座的设计中，容器的计算长度等于（筒体）长度加上两端凸形封头曲面深度的（2/3）。
7 配有双按时制作的卧室容器，其筒体的危险截面可能出现在（支座）处和（跨距中间）处。
8 卧式容器双鞍座的设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是：轴向应力应为（σ拉 ≤[]σt ） 轴向压力应为（σ压 ≤[]σt ）和（轴向许用压缩应力[]σac 的较小值） B 组：1 采用双鞍座时，为了充分利用封头对筒体临近部分的加强作用，应尽可能将支座设计的靠近封头，即A≤(0.25)D 0,且A 不大于（0.2）L2 在鞍坐标准规定的鞍座包角有θ=（120°） 和θ=（150°）两种。
3 采用补强板对开孔进行等面积补强时，其补强范围是：有效补强宽度是（}22,2m ax {nt n d d B δδ++=）外侧有效补强高度是（min {接管实际外伸高度,1nt d h δ= }） 内侧有效补强高度是（min {接管实际内伸高度,2nt d h δ=}） 4 根据等面积补强原则，必须使开孔削弱的截面积A≤A e =(壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 1+(接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 2+(焊缝金属截面积)A 3。
5 采用等面积补强时，当筒体径Di ≤1500mm时，须使开孔最大直径d≤(1/2)D i ,且不得超过（520）mm.当筒体直径D i ,>1500mm 时，，须使开孔最大直径d≤( 1/3)D i ,,且不得超过（1000）。
开孔补强-专业文档!
目录1前言及概念错误!未定义书签。
开孔补强的适应范围和方法 ..................................... 错误!未定义书签。
满足开孔条件时，可采用的三种补强方法........... 错误!未定义书签。
开孔补强的目的............................................................ 错误!未定义书签。
补强结构(补强元件类型) ............................................ 错误!未定义书签。
加强管补强.................................................................. 错误!未定义书签。
整体锻件补强............................................................. 错误!未定义书签。
加强圈的补强............................................................. 错误!未定义书签。
壳体开孔的有关规定................................................... 错误!未定义书签。
允许不补强时开的最大孔直径.............................. 错误!未定义书签。
壳体上允许开的最大孔直径d max .......................... 错误!未定义书签。
等面积补强计算方法................................................... 错误!未定义书签。
各国压力容器规范主要采用的准则(补强准则的种类) .错误!未定义书签。
等面积补强的原则.................................................... 错误!未定义书签。
开孔补强计算过程中有效补强宽度对计算结果的影响分析
- 48 -论文广场石油和化工设备2019年第22卷图1 换热器前端管箱示意图开孔补强计算过程中有效补强宽度对计算结果的影响分析黄亚鹏（山西阳煤化工工程有限公司， 山西 太原 030021）[摘 要] 本文通过原理分析和举例计算，说明了压力容器开孔补强计算时有效补强宽度B对实际开孔计算的影响，以及在设计中应考虑的问题。
[关键词] 压力容器；开孔补强；等面积补强法；有效宽度作者简介：黄亚鹏（1991—），男，山西运城人，本科学历，助理工程师。
主要从事压力容器设计工作。
表1 换热器管程条件参数由于工艺与结构上的要求，不可避免地要在容器壳体上开孔并安放接管。
开孔后除削弱器壁强度外，在开孔连接处，因结构连续性被破坏，造成很高的局部应力，对容器本体带来安全隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题[1]。
在实际工作过程中，发现换热器结构设计中，管箱筒体在开孔计算时，筒节长度不能完全满足有效开孔宽度要求，且在应用SW6计算软件进行计算中存在一些需要注意的事项，现就有关问题展开讨论。
1 等面积开孔补强原则从补强角度讲，壳体由于开孔丧失的拉伸承载面积应在孔边有效补强范围内等面积地进行补强。
当补强材料与壳体材料相同时，所需补强面积就与壳体开孔削弱的强度面积相等，俗称等面积法。
无限大平板开小孔，是容器壳体进行等面积补强的力学基础。
等面积补强法是以补偿开孔局部截面的拉伸强度作为补强准则的，为此该补强只涉及静力强度问题。
此方法对开孔边缘的峰值应力问题未加考虑，为此该方法不适用于疲劳容器的开孔补强[2]。
2 有效补强范围开孔所需补强面积应在有效补强范围内补强。
有效补强范围分为两个方向：(1)沿被开孔壳体的经线方向（即有效补强宽度B 的方向）；(2)沿接管的轴线方向（即有效补强高度h 的方向）。
现只就有效补强宽度B 讨论。
沿经线方向的补强宽度是根据力学意义为开小孔的大平板，孔边局部应力集中的衰减范围确定的[3]。
GB/150中规定此范围为B=2d [4]。
开孔补强计算(接管计算厚度按内径算)
δ δ t fr dop B h1 h2
开孔所需补强面积 A 壳体多余金属面积 A1 接管多余金属面积 A2 焊缝金属面积 A3 A-A1-A2-A3 补强圈面积 A4
A4
-0 mm2
头开孔补强计算 设计条件 封头 3.5 1 800 21 0 0 68 接管 130 0 1 265 33 0 0 68 补强圈 0 mm 0 mm 0 mm 补强计算 20.857 5.257 1.000 199.000 398.000 81.03703 0 4150.466 27.02697 4496.485 64 -437.046 mm mm mm mm mm mm mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm mm mm mm mm mm MPa Mpa mm mm mm mm Mpa
22.275 5.257 1.000 199.000 398.000 81.03703 0 4432.776 372.2127 4496.485 64 -499.921
mm mm mm mm mm mm mm2 mm2 mm2 mm2 mm2
壳体计算厚度 接管计算厚度 强度削弱系数 开孔直径 有效宽度 有效外伸长度 有效内伸长度
实际外伸长度 实际内伸长度 焊接接头系数 接管外径 名义厚度 接管厚度负偏差 接管腐蚀裕量 接管材料许用应力
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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GB 150.3-2011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GB 150.3-2011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GB 150.3-2011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；接管厚度附加量作者简介：陆英（1976—），女，江苏常州人，本科学历，工程师。
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制造工作。
压力容器根据操作工艺要求，需要在壳体上开设各种规格的管口。
容器壳体开孔后，因承载面积的减少及结构不连续，而引起应力集中，使开孔边缘应力增大且强度受到削弱，所以需要对接管开孔进行补强计算，保证接管开孔部位满足强度要求。
接管开孔补强计算是压力容器设计过程中的一项重要内容。
1 开孔补强的原理及计算方法压力容器受到介质压力作用后，壳体承受薄膜应力。
当在壳体上开孔后，既减少了壳体的承载面积而使应力增加，又由于开孔引起结构不连续，导致开孔部位应力集中[1]。
由此可知，壳体开孔后将使开孔部位强度削弱。
为了保证壳体承载能力不因开孔削弱而降低，需在开孔边缘附近增加相应的承载金属面积，以满足强度要求。
满足开孔补强的强度条件是开孔边缘区域内的应力在许用范围内，需要通过开孔补强计算，确定开孔区域是否满足强度要求。
开孔补强计算方法有等面积法、压力面积法、应力分析法及有限元分析法[2]，最常用方法是等面积法，等面积法是壳体开孔所需补强面积等于因开孔而削弱的面积。
采用等面积补强计算时，壳体开孔所需补强面积是壳体计算厚度与开孔直径乘积[3]，在有效补强范围内补强截面积包括壳体多余面积、接管多余面积、补强区域内焊缝面积以及另加补强金属面积。
由于介质的腐蚀作用，通常压力容器都设有一定的腐蚀裕量，并且还考虑壳体与接管的厚度负偏差和加工减薄量。
厚度负偏差、加工减薄量与腐蚀裕量，在设备成形及设备使用过程中被介质腐蚀后，上述的厚度负偏差、加工减薄量与腐蚀裕量已不存在。
所以在强度计算时，只能以壳体及接管的有效厚度作为计算依据。
2 压力容器设计标准规范中补强计算涉及压力容器开孔补强计算的国内设计标准规范有：GB 150.3-2011《压力容器 第3部分：设计》[4]第6章，HG/T 20582-2011《钢制化工容器强度计算规定》[5]第6、7章开孔补强计算，JB 4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》（2005年确认版）[6]第10章开孔和开孔补强；国外设计规范有ASME 锅炉及压力容器规范国际性规范第Ⅷ卷第一册UG-36(C)章[7]和AD2000-Merkblatt B9规范[8]等。
在上述设计标准规范中，开孔补强计算，所采用壳体厚度，均为扣除厚度附加量后的有效厚度，而计算接管外伸、内伸有效补强高度除GB 150.3-2011标准外，均以扣除厚度附加量后的接管有效厚度作为计算依据。
GB 150.3-2011标准中，接管外伸、内伸有效补强高度的计算式中是采用接管名义厚度，而接管多余面积计算式中则是采用接管有效厚度。
如前所述，接管厚度附加量在设备使用一定时间- 6 -论文广场石油和化工设备2017年第20卷图1 氯气缓冲罐结构及尺寸表1 设备设计参数后，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的情况下，按照GB 150.3-2011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φ1600 mm ，壳体壁厚14 mm ，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。
名称单位参数设计压力MPa 1.6工作压力MPa 1.5设计温度℃50壳体材料Q345R 焊接接头系数1.0介质氯气腐蚀裕量mm 3接管材料20安全阀整定压力MPa 1.68计算压力MPa 1.73.2 氯气缓冲罐进气口接管的开孔补强计算分析该开孔结构，筒体上的开孔参数符合GB 150.3-2011标准第6.1.1条等面积法的规定，所以按等面积法进行补强计算。
计算过程如下：3.2.1 按GB150.3-2011标准进行计算(1)筒体有效厚度：δe =δn -C=14-(0.3+3)=10.7 mm (2)筒体计算厚度：δ=7.2 mm (3)接管有效厚度：δet =δnt -C=12-(1.5+3)=7.5 mm（厚度附加量C 是指接管壁厚的负偏差C 1与接管壁厚的腐蚀裕量C 2之和）(4)接管计算厚度：δn=1.42 mm (5)接管开孔补强计算直径：d op =249+2(1.5+3)=258 mm其中：1.5 mm 为接管壁厚负偏差，按接管厚度的12.5%计算。
(6)接管强度削弱系数：fr=150/189=0.79(7)筒体开孔所需补强面积：A=dop δ+2δδet (1-f r )=258×7.2+2×7.2×7.5×(1-0.79)=1880 mm 2(8)有效补强宽度：B=max(2d op , d op +2δn +2δnt )=max(2×258, 258+2×14+2×12)=516 mm(9)接管外伸段有效高度：h1=min(√d op δn , 接管实际外伸高度)= min(55.6, 120)=55.6 mm- 7 -第7期 陆英 开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响(10)接管内伸段有效高度：h 2=min(√d op δn , 接管实际内伸高度)= min(55.6, 60)=55.6 mm (11)壳体多余金属面积：A 1=(B-d op )(δe -δ)-2δet (δe -δ)(1-f r )=(516-258)×(10.7-7.2)-2×7.5×(10.7-7.2)×(1-0.79)=891 mm 2(12)接管多余金属面积：A 2=2h 1(δet -δt )f r +2h 2(δet -C 2)f r=2×55.6×(7.5-1.43)×0.79+2×55.6×(7.5-3)×0.79=929 mm 2(13)补强焊缝金属面积：A3=120 mm 2(14)补强面积之和：ΣA=A 1+A 2+A 3=891+929+120=1940 mm 2因为ΣA =1940 mm 2＞A =1880 mm 2，所以满足补强要求。
3.2.2 扣除接管壁厚附加厚度后进行计算扣除接管壁厚的附加厚度后，接管有效厚度δet =7.5 mm ；(1)接管外伸段有效高度：h1'=44.0 mm （接管实际外伸高度为120 mm ）；(2)接管内伸段有效高度：h2'=34.1 mm （接管实际内伸高度为60mm ）；(3)接管多余金属面积：A 2'=2h 1'(δet -δt )f r +2h 2'(δet -C 2)f r=2×44×(7.5-1.42)×0.79+2×34.1(7.5-3)×0.79=665 mm 2壳体多余金属面积同上述计算值A 1=891 mm 2(4)补强面积之和：ΣA'=A 1+A 2'+A 3=891+665+120=1676 mm 2因为ΣA'=1676 mm 2＜A=1880 mm 2，所以不满足补强要求，需增加接管壁厚或补强圈，才能满足开孔补强要求。
由上述计算结果对比可知，氯气缓冲罐进口接管按GB 150.3-2011计算满足开孔补强要求，而当所有参数不变时，扣除接管厚度附加量后，计算结果不能满足强度要求，需增加接管壁厚或另加补强圈。
4 结束语压力容器接管开孔后，需要进行补强计算，以满足强度要求，GB 150.3-2011标准，等面积开孔补强计算中，接管有效补强高度计算式中采用接管名义厚度，没有扣除壁厚附加量，导致接管补强面积大于按接管有效厚度计算的补强面积。
在接管厚度附加量比较大的情况下，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。
从对一台氯气缓冲罐进气接管的开孔补强计算实例的结果对比可知，按GB 150.3-2011计算满足开孔补强要求，而当所有参数不变时，扣除接管厚度附加量后，计算结果不能满足强度要求。
由于接管厚度附加量不能计入强度计算中，如美国ASME 第Ⅷ卷-第一册UG-36(C)已完工的开孔强度及设计章节中，明确指出：“本节及以下各节中所指尺寸都为扣除材料腐蚀裕量后完工的结构尺寸”，另外欧盟压力容器标准EN 13445中也有相关规定。
因此，建议GB 150.3-2011标准中，开孔补强计算以接管有效厚度作为计算依据。
◆参考文献[1] 朱国庆. 压力容器设计中开孔补强设计的应用分析[J].现代制造技术与装备，2016，(12)：67-68.[2] 张峰. 压力容器开孔补强中分析法、等面积法及压力面积法的对照[J].石油和化工设备，2016，19(11)：13-15.[3] 李世玉，寿比南，桑如苞，等. 压力容器设计工程师培训教程[M].北京：新华出版社，2005.[4] GB 150.3-2011，压力容器第3部分：设计[S].[5] HG/T 20582-2011，钢制化工容器强度计算规定[S].[6] JB 4732-2005，钢制压力容器-分析设计标准（2005年确认版）[S].[7] ASME 锅炉及压力容器委员会压力容器分委员会. ASME 锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第一册压力容器建造规则[M].北京：中国石化出版社，2003.[8] AD2000-Merkblatt B9，德国压力容器规范[S].收稿日期：2017-04-10；修回日期：2017-05-31。