联箱母管大开孔三种补强计算方法比较
大开孔补强计算
接管数据接管或开孔内直径di(mm)582接管壁厚δt(mm)14接管厚度附加量C'(mm)0.3接管腐蚀裕度C2(mm)壳体数据圆筒的内直径Di(mm)1200圆筒的外直径Do(mm)1220壳体壁厚附加量C(mm)0.3补强圈数据补强圈外径Db(mm)980补强圈的厚度δb(mm)补强圈的厚度附加量Cb(mm)0.3补强计算壳体材料许用应力σ(Mpa)137接管材料许用应力σ1(Mpa)137补强材料许用应力σ2(Mpa)137接管壳体补强件材料是否相同（Y：1 N：2 ）1补强计算10.85208889补强是否满足要求满足要求《大开孔的补强计算》依据HG20582-2011《钢制化工容器强度计算规定》接管外侧有效高度h1(mm)108.3240047接管内侧有效高度h2(mm)56.46171961接管是否内伸（平齐：1 内伸：2 ）1接管上开孔区有效承压金属面积Aσ1(mm2)1484.038865壳体采用壁厚δ(mm)10壳体补强的有效宽度b(mm)108.3240047壳体上开孔区有效承压金属面积Aσ0(mm2)1183.632846壳体补强的有效范围[2*(b+δt-c')+di]826.0480095补强金属的有效承压金属面积Aσ2(mm2)-55.59开孔处设计压力P(MPa)0.1总的有效承压金属面积Aσ(mm2)2612.081711补强有效范围内的压力面积Ap(mm2)282159.3882（Y：1 N：2 ）图例手工输入（已知)自动计算分类说明核算结果主要核算参数。
开孔与开孔补强的计算编程
第一章绪论1.1开孔补强的重要性在压力容器设计中，为满足工艺操作，容器制造、安装、检验及维修等要求，开孔是不可避免的。
由于容器开孔以后，不仅消弱了容器的整体强度，而且还因开孔引起的应力集中以及接管和容器壁的连接造成开孔边缘的局部的高应力，这种高应力可以达到容器筒体一次总体薄膜应力的3倍，某些场合甚至会达到5~6倍，再加上接管有时还会受到各种外加载荷的作用而产生的应力温差产生的热应力，使得开孔接管处的局部应力进一步的提高。
又由于材质和制造缺陷等各综合作用，开孔接管附近就成了压力容器的破坏源—主要疲劳破坏和脆性裂口。
因此，压力容器设计中必须充分考虑开孔的补强问题。
1.2 开孔补强的设计方法(一)等面积补强法采用此方法要求容器开孔后,在容器和接管连接处周围的补强金属必须等于或大于开孔缩消弱的金属量(已通过孔截面的投影面积计算)。
它是根据补强后，强度安全系数为4~5的经验制订，希望不降低容器开孔后的平均应力。
这种补强方法比较安全可靠，使用简便，就是在接管同时受到内压、弯矩、推力等作用也能够给出足够的安全裕度。
但对不同的接管进行补强时，会得到不同的应力集中系数。
等面积补强应以在开孔中心截面上的投影面积进行计算，使补强材料的截面积不小于因开孔而挖掉的金属面积。
补强材料一般需与壳体材料相同，补强材料许用应力小于壳体的时，补强面积按壳体材料与补强材料许用应力之比而增加。
若补强材料的许用应力大于壳体的许用应力，所需的面积不得减少。
(二)根据弹塑性失效准则的设计方法这种补强方法，允许补强后的容器在开孔附近出现塑性变形。
在一次加载过程中出现的一定量的塑性变形，在第二次以后的重复加载中，除了蠕变效应外，不会再出现新的塑性变形。
只要一次应力加上二次应力小于三倍许用应力即两倍的屈服应力，容器就认为是安定的。
这种补强方法是根据美国压力容器研究委员会(PVRC)在圆筒和球壳上装有单根圆筒形径向接管的研究结果得出，其基本的出发点是从应力分类中的安定性概念出发，为维持开孔接管区的安定而僵局部高应力点的虚拟应力限制于δ2s,且将开孔并补强后壳体的屈服压力维持在为开孔时的98%的屈服压力。
不同标准大开孔补强计算方法的分析比较
于２ ． ２ 倍 许 用应 力 。基 于 上 述分 析 ， 对 于 内压
下 圆柱壳 开孑 Ｌ 补 强 问题 ， 一 次 局 部 薄膜 应 力 强度 的设计 准则 如下 ：
￥ 占双林 ， 男， １ ９ ７ ９年 ９月 生 ， 工 程 师 。北 京 市 ， １ ０ ０ ０ ８ ５ 。
２ ０ １ ｌ的 压 力 面积 法 、 Ａ Ｓ ＭＥⅧ ． １附 录 １ — ７的膜 一弯 曲应 力 法及 ＡＳ ＭＥ Ｗ一 １附 录 １ — １ ０的 压 力 一面积 应 力
法 是 目前 解 决 该 问 题 的 几种 计 算 方 法 。通 过 对 ４种 方 法 的计 算理 论 和 应 用 于 实 际结 构 的 计 算 结 果 进 行
内， 校 核大 开孔结 构 的安 全性 ’ 。 文献 ［ ６ ， ７ ］ 中的应 力分 类 法是 将 一次 局 部 薄 膜应 力控 制在 １ ． ５倍许 用 应 力 以内 ， 此 设 计 准 则 的提 出是 基于简 单梁 的理论 。 由于压力 容器绝 大
通常 可采用 常规 的等面 积补强 法对 壳体 上开 孔率 不大 于 ０ ． ５的小 开 孔 进 行 补 强 计 算 ’ ， 容 器壳 体开 孔 以后 ， 由 于部 件 之 间 的变 形 协调 必 将 在 开孔边 缘引起 局 部 的弯 曲应 力 ， 这 种 弯 曲应 力
文献 标 识 码 Ａ
文章编号
０ ２ ５ ４ — ６ ０ ９ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ７ ４ ８ － ０ ５
在压 力容器 筒体 上开 孔接管 对容 器 的不 利影
１ 不 同计算 方法 的分析 比较 １ ． １ 分 析法
响主要有 ３方 面 ： 一 是 开孔 削 弱 了容 器 壳 体材 料
开孔与开孔补强解读
A 0.5dop p
开孔率（开孔直径与平盖直径之比）大于0.5的 平盖，受力与法兰相近，故其开孔补强按法兰或反 向法兰计算。
有效补强范围：
两个方向的补强范围 （1）沿壳体经线方向的补强范围： B 2dop 是依据受均匀拉伸作用的开小孔大平板，孔 边局部应力集中的衰减范围确定的。 （2）沿接管轴线方向的补强范围：h d op nt 是依据圆柱壳在端部均布载荷作用时，柱壳 中局部环向薄膜应力的衰减范围确定的。
2.2分析法适用的范围
2.3不另行补强的最大开孔直径
3.，属于拉伸强度补偿。为保障内压壳体开 孔局部截面的拉伸强度，从补偿角度讲：壳 体由于开孔丧失的拉伸承载截面积应在孔边 有效补强范围内等面积地进行补偿，俗称等 面积补强。
等面积补强法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）间接加以考虑的， 使孔边的局部应力得到一定的控制。 等面积补强法对开孔边缘的峰值应力问 题未加考虑，为此不适用于疲劳容器的开孔 补强。
2. GB150.3-2011中开孔补强的计算包括等面 积法和分析法。 2.1适用范围：
3.2单个开孔补强的等面积法适用范围：
3.3补强的结构形式 1）补强圈补强
接管壁厚选用，特别是小接管的壁厚选 用常出现不合理的现象。 对于要求接管与壳体的焊接接头采用全 焊透的结构时，接管壁厚应取≥1/2壳体壁厚 或取接管壁厚≥6mm两者的较小值。 对于坡口熔敷金属量大的焊接接头，当 壳体壁厚大于16mm时接管壁厚应大于8mm； 当壳体壁厚较大（壁厚≥ 20mm）时，接管与 壳体的连接焊缝宜采用双面坡口。 对于低温压力容器，与壳体相焊的接管 壁厚应不小于5mm，其中DN≤50的短接管宜 采用锻造的厚壁管或异径管。
压力容器常用开孔补强方法对比分析
压力容器常用开孔补强方法的比较分析压力容器一旦发生事故，危害很大，因此压力容器的开孔补强设计显得尤为重要。
压力容器开孔补强一般有两种计算方法：一是等面积法，二是分析方法。
本文对这两种方法作以比较和分析。
<b> 在石油化工行业中，压力容器上的开孔是不可避免的，如要开进料口、出料口、人孔等。
容器开孔后，一方面由于器壁承受载荷截面被削弱，导致局部应力增加，容器承载能力减弱；另一方面，器壁开孔和接管也破坏了原有结构的连续性，在工艺操作条件下，接管处将产生较大的弯曲应力，开孔边缘会出现很高的应力集中，形成了压力容器的薄弱环节。
因此，设计上必须对开孔采取有效的补强措施，使被削弱的部分得以补偿。
开口加固的基本原理2.1.等面积法该法是以受拉伸的开孔大平板作为计算模型的，即仅考虑容器壳体中存在的拉伸薄膜应力，并以加固壳体的一次总平均应力作为加固原则。
当开孔较小时，开孔边缘的局部应力是以薄膜性质的应力为主的，但随着壳体开孔直径增大，开孔边缘不仅存在很大的薄膜应力，而和还产生很高的弯曲应力。
等面积法开口加固结构形成的应力集中在某一区域，当离孔边缘的距离越大，越接近薄膜应力。
它的特点是：角焊缝，具有应力突变，易产生应力集中点，受力状态不好。
2.2.分析方法这种加固方法基于壳体的极限分析，相对等面积法合理得多，但须受开孔壳体和补强接管的尺寸限制。
这种方法优点是：克服等面积法的缺点，在转角处采用圆滑过渡，减少结构形状的突变，减小应力集中程度。
将补强面积集中在应力最高点，充分利用补强面积，使补强更经济、合理。
比较分析3.1.等面积法等面积法顾名思义：壳体截面的承载强度因开口而减弱的区域，须有补强材料予以等面积补偿，其实质是壳体截面因开孔丧失的强度，即被削弱的“强度面积”A乘以壳体材料在设计温度下的许用应力[σ]<font size="2">t，即A[σ]<font size="2">t，应由补强材料予以补偿，当补强材料与壳体材料相同时，则补强面积就等于削弱的面积，故称等面积法。
浅谈压力容器开孔补强的方法.
浅谈压力容器开孔补强的方法浅谈压力容器开孔补强的方法2011-04-17 09:23 来源：未知浏览次数：关键字：方法,补强,开孔,压力容器,浅谈,浅谈压力容器开孔补强的方法李文英摘要：本文主要对压力容器开孔后进行补强的方法进行探讨，主要针对等面积补强；压力容器大开孔补强方法；平盖开孔补强；高压蒸汽过热器联箱开孔补强这几种方法进行了比较。
关键词：压力容器开孔补强方法随着化工行业的发展，压力容器在化工厂中越来越普遍，其安全性也越来越受到重视。
这样在压力容器设计中一些较易出现问题的地方，更引起人们的注意了，如压力容器封头上的开孔及补强是一个非常爱出问题的地方，一旦计算有误就会造成容器的破坏，甚至引起工作人员的伤害，或者造成经济上的浪费。
下面就对压力容器的开孔补强进行分析。
1.等面积补强化工容器常用的开孔补强方法是等面积补强法，其基础理论是在有效补强范围内所加补强材料的截面积必须大于或等于因为开孔而失去的截面积。
其实质在于补强壳体的平均强度，即维持容器整体的屈服强度，理论模型是无限大平板开小孔，不至于因开边缘附加弯曲应力引起大的误差，故对小直径开孔安全可靠，其计算方法如下：满足下列条件不需补强：A1+A2+A3≥A不满足这一条件则需要补强，补强金属的面积为：AO= A一(A1+A2+A3 )式中：A---壳体因开孔而削弱的截面积；AO----补强金属的面积；A1---筒体或封头上超过计算厚度S所多余的金属截面积；A2---接管上超过强度计算厚度所多余的金属截面积；A3---补强区内焊缝的截面积。
其适用范围是局部补强的材料基本上应与壳体相同，其强度不应小于壳壁材料强度的75％。
适用于筒体的最大开孔直径dI≤1000毫米，而封头的开孔最大直径是dI≤1／2DJ。
d i—开孔最大直径；DJ—封头内径。
这类计算方法只能在一般情况下应用，在特殊情况下则不适用，例如容器大开孔时补强，平盖的开孔补强以及高压蒸汽过热器的开孔补强，下面将分别讨论。
压力容器大开孔补强计算方法对比
关键词
压 力容器 大开孔
补强
现代化 承压 设备应 用 中， 由于 工 艺 和 结 构 的需 求 ， 不 可避 免 地 出现 较大 的开孔 接
拉承 载 能 力相 平 衡 的计 算方 法 ， 其 计 算方 法
只涉及 补 强材料 的薄 膜应 力 。
管， 而 容器 大 开孔 会 在 开孔 边 缘形 成 比较 复
图１用于设计计算的接管有效厚度比的限制
余 热 锅 炉 ２ ０ １ ４ ． ３
２ ５
管 有 效 厚度 与 壳 体有 效 厚
度 之 比应 不超 过 图 １ 查 处 的值 ， 如 超 出， 超 出部 分 不
应 计 入 补 强 ；用 于 制 造
时， 即实 际 采用 厚 度 时 ， 接
十－ 尊
构， 接 管 与 壳 体 连 接 内 外 壁 应 避 免 尖 角 过
渡， 而采用 ｒ 圆角 过渡 ；
图３圆筒壳体单个开孔且补强圈补强
计 算 公 式 ：（ Ａｆ ｔ ＋Ａ ｆ ｗ） （ ［ Ｏ ］ ｓ － Ｏ ． ５ ｐ） ＋
Ａｆ ｐ（ 【 ０】 ｐ － ０ ． ５ ｐ） ＋ Ａｌ ｐ（ ［ Ｏ】 ｂ － ０ ． ５ ｐ）≥ｐ ×
处壳 体 曲率 直 径从 有 关 曲线 图中 查取 ， 设 计
计算 时壁 厚 比最 大 为 ２ ， 制造 时 实 际采 用 的
壁 厚 比最 大 为 ３ ， 由此 说 明 制造 时不 要 随 意 增加壁厚， 不是壁厚越厚越好 ， 太 厚 了不 仅
不经济， 而 对 应 力没 有 好 处 。 从 适 应 范 围 的
管 有效 厚度 与 壳体 有 效 厚
度 应 不 超 过 图 ２查 出 的
值。
压力管道三通和开孔补强的结构与计算方法
压力管道三通和开孔补强的结构与计算方法1 三通或直接在管道上开孔与支管连接时，其开孔削弱部分可按等面积补强原理进行补强，其补强应按下列公式计算：式中：A1——在有效补强区内，主管承受内压所需设计壁厚外的多余厚度形成的面积(mm2)；A2——在有效补强区内，支管承受内压所需最小壁厚外的多余厚度形成的截面积(mm2)；A3——在有效补强区内，另加的补强元件的面积，包括这个区内的焊缝截面积(mm2)；A4——主管开孔削弱所需要补强的面积(mm2)。
2 拔制三通补强(图2)补强结构的补强计算应满足本规范式(1-1)的要求，其中的A3应按下式计算：3 整体加厚三通(图3)补强结构可采用主管或支管的壁厚或主、支管壁厚同时加厚补强，补强计算应满足本规范式(1-1)的要求，其中的A3应是补强区内的焊缝面积。
图2 拔制三通补强do-支管外径(mm)；di-支管内径(mm)；Do-主管外径(mm)；Di-主管内径(mm)；H-补强区的高度(mm)；δ0-翻边处的直管管壁厚度(mm)；δb-与支管连接的直管管壁厚度(mm)；δ′b-支管实际厚度(mm)；δn-与主管连接的直管管壁厚度(mm)；δ′n-主管的实际厚度(mm)；F-补强区宽度的1／2，等于di(mm)；H0-拔制三通支管接口扳边的高度(mm)；r0-拔制三通扳边接口外形轮廓线部分的曲率半径(mm) 注：图中双点划线范围内为有效补强区。
图3 整体加厚三通注：图3中，除A3外其余符号的含义与图2相同。
4 在管道上直接开孔与支管连接的开孔局部补强(图4)结构，开孔削弱部分的补强计算应满足本规范式(1-1)的要求，其中的A3应是补强元件提供的补强面积与补强区内的焊缝面积之和，补强的材质和结构还应符合下列规定：图4 开孔局部补强注：图4中，除A3外其余符号的含义与图2相同。
（1）补强元件的材质应和主管道材质一致，当补强元件钢材的许用应力低于主管道材料的许用应力时，补强元件面积应按二者许用应力的比值成比例增加；（2）主管上邻近开孔连接支管时，其两相邻支管中心线的距离不得小于两支管直径之和的1.5倍，当相邻两支管中心线的距离小于2倍大于1.5倍两支管直径之和时，应采用联合补强件，且两支管外壁到外壁间的补强面积不得小于主管上开孔所需总补强面积的1／2；（3）开孔应避开主管道的制管焊缝和环焊缝。
压力容器大开孔补强计算——等面积法、分析法和有限元应力分析法
压力容器大开孔补强计算——等面积法、分析法和有限元应力分析法【摘要】首先对压力容器大开孔补强计算中涉及的应力特点及强度分析进行阐述，然后将目前存在的三种主要的补强计算方法的计算原理、特点等做了详细的介绍，并对三种不同的方法的优缺点进行比较总结，从而要求设计的容器更加符合安全、经济等多方面的要求，实现优化设计的目的。
【关键词】压力容器大开孔补强等面积法分析法及有限元应力分析法在设计者设计容器及压力容器的过程中通常都需要设计计算壳体的大开孔补强，GB150-2011即钢制压力容器中规定了容器壳体开孔范围，根据壳体的内径不同，分别作了明确地规定，当内径小于1500毫米时，开孔的最大直径要小于等于二分之三的内径，且不能大于520毫米；而当其内径大于1500毫米时，开孔最大直径则应当小于等于三分之二的内径，且其直径不能大于1000毫米。
本文中的容器的大开孔指的是超过以上范围的开孔。
现如今，主要是通过等面积法、分析法及有限元应力分析法三种方法计算压力容器大开孔的补强。
1 大开孔应力特点及强度分析对压力容器的壳体做开孔后，容器开孔的边缘会形成较为复杂的应力状况，以下是对会引起的三种应力的详细描述。
1.1 局部薄膜应力一般来说压力容器的壳体承受的都是一次总体薄膜应力，指的是它承受的薄膜应力是均匀的。
而对其进行开孔后，会导致其面积的减少，即该截面的承载压力的面积减少，将会破坏其原有的均匀受力的情况，对开孔的周边其变化尤为明显，其应力会明显的增加，而对远离开孔的地方，其应力则基本不受影响。
此种仅在开孔附近发生变化的应力被称为局部薄膜应力，同时若这种应力引起失效，则被称为静力强度失效。
1.2 弯曲应力当容器开孔后，一般需要有另外的一个壳体与被开孔的容器相互贯通。
即需要设置接管、人孔。
两个相连通的壳体在压力的载荷作用下的直径的增大度一般来说不同，而当对其进行接管后，为了平衡、协调其不一致的变形，壳体自身通常会产生一种被称为边界内力的平衡力。
压力管道设备开孔补强计算方法探讨
压力管道设备开孔补强计算方法探讨发表时间：2019-05-23T11:32:04.523Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：国健[导读] 对几种常用的补强方式进行了对比研究，主要包括补强板、补强管和焊台补强三种形式。
中石化第十建设有限公司山东青岛 266555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。
关键词：压力管道；设备；开孔补强；计算方法；压力管线开孔接管和补强结构作为管道系统中常用的结构方式，在石化领域广泛应用。
在对国内外开孔补强设计的主要原则进行分析后，对几种常用的补强方式进行了对比研究，主要包括补强板、补强管和焊台补强三种形式。
一、开孔补强理论概述管道开孔并带有接管后和未开孔管道相比，引起了三个问题，即:一是由于开孔而使主管承载截面积的削弱，其值为d iδn；二是主管上因开孔而引起的孔边应力集中，其存在范围(从接管外侧起量)，大致为d i/2;三是因接管和主管构成了不连续结构，因而在主管上引起了附加的不连续应力，其存在范围(从接管外侧起量)，大致和不连续应力的衰减范围成正比:这三者对主管管体(对接管，则是从主管表面起的接管不连续应力存在范围内接管应力增大)的最终影响是，在接管周围一定范围内应力的增大，暂不讨论如何对这些应力进行分类，接管周围应力的增大总会降低壳体的承载能力，所以必须“补强”。
二、开孔补强设计方法1.等面积补强。
GB50253《输油管道工程设计规范》5.4.9所介绍的补强计算法即为等面积补强法，也是目前计算压力管道开孔补强最常用的一种计算方法。
等面积补强法从补强角度讲，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的进行补强。
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。
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
（ １ ） 当 圆 筒 内径 Ｄ． １ ５ ０ ０ ｍｍ， ｄ ｏ ｐ ＜Ｄ． ＿ ／ ２ 且 ｄ ｏ ｐ ＜ ５ ２ ０ ｍｍ， 圆 筒 内径Ｄ ＞１ ５ ０ ０ ｍｍ，ｄ ｏ ｐ ＜ ＿ Ｄｉ ／ ３ 且
ｄ （ ． 。 ＜１ ＿ ０ ０ ０ ｍｍ；
（ ２ ） 凸形 封 头或 球 壳 的开孔 的 最大 直径 ｄ 。 Ｄ． ／ ２ （ ｄ ｏ 。 为 开孔 直径 ，Ｄ ． 为壳体 的 公称 直径 ）；
比 较 大 。 由 于 补 强 圈 并 未 和 壳 体 、 接 管 形 成 整 体 ，之 间存 在 着 一 层 静 止 的 间 隙 ，传 热 效 果 差 ， 容 易 引起 温 差应 力 ，补 强 圈 和壳 体 相 焊 时 ，此 处
ｌ 等面 积法
该 方 法 是 基 于 采 用 无 限 大 平 板 开 小 孔 的 原 理 为 基 础 的 ，仅 考 虑 容器 壳体 的一 次 拉 伸 薄 膜 应 力 ， 以 补 强 壳 体 的 一 次 总 体 平 均 应 力 为 补 强 准 则 。适 用 于 压 力 作 用 下 壳体 和 平 封 头 的 圆形 、椭 圆形 或 长 圆 形 开 孔 ， 当在 壳 体 开 椭 圆形 或 长 圆形
承 压 设 备 壳 体 开 孔 以后 ，一 般 需 设 置 接 管 和 人 孔 ，但 孔 边 存 在 三 种 应 力 ：① 局部 薄 膜 应 力 。
孑 Ｌ 时 ，孔 的长 径 与椭 圆 之 比应 不大 于２ ，且 适用 范 围：
壳 体 开 孔 后 ，开 孔 边缘 附近 应 力分 布 很 不 均 匀 ， 在 离 开 边 缘 较 远 处 应 力 几乎 没 有 变 化 ，增 大 的应
压力容器设计技术 方面工作。 Nhomakorabea ４ 一 ■ 论文广场
大口径管道开孔补强的设计核算方法及效果
抢修项 目中遇到的实际问题 ， 利用 Ｃ Ｅ Ａ Ｉ Ａ Ｓ ＲＩ 软件对大 Ｌ径管道的开孔补强进行了详细解 析 ， Ｉ 提出了相应 的解决方
案及处理措施 。
关键词 ： 开孔补强
补强圈联合补强
等面积补强法
加强筋
某 公 司原 油码 头卸 船管 线在 生产 事故 中部 分 管 段过 火受 损 ， 原油 无法 卸船 ， 响 向相关 炼油 厂 影 的原料 供应 ， 要 尽 快 利 用未 受 损 管 段 直 接 连 接 需 以恢 复 向炼 油 厂 供 应 原 油 。为 缩 短 工 期 、 少 生 减 产 损失 ， 道 材料 尽 量 利 用 库 存 。但 其 中 Ｄ ７０ 管 Ｎ ０ 与 Ｄ １０ Ｎ ００的原 油管 道连 接处 没 有 库存 三 通 材 料 可用 ， 货周 期 很 长 ， 减 少 生产 损 失 ， 据 实 际 订 为 根 管道 布 置情 况对 支 管 连 接 处 进 行 了核算 ， 过增 经 加补 强 圈 、 强筋 补强 后 ， 以满足 连接 处 的强度 加 可 要求 ， 少 了采 购 、 工 时 间 ， 减 施 为炼 油 厂 尽 快恢 复
生产 创造 了有 利 条件 。 １ 管 道布 置情 况
１１ 管道 布置 图及 主 要设计 条件 ．
管 道 布置见 图 １ 。 图 中 Ｇ ￣０ Ｊ １和 Ｇ －０ 为 原 有 固 定 管 架 ， Ｊ ４ ０ Ｇ －０ 为 原有 固定 管 墩 。实 线 为 新 增 管线 ， 双 Ｄ０４ 细
ｏ ＝ ４ＭＰ ５ ％ ［ｒ ６ Ｐ ｒ ７ ａ＞ ０ ｏ］ ９Ｍ ａ 日 ＝
Ｍ Ｐａ 。
Байду номын сангаас
（） ２
式 中 ： ］—— 管 道 在 设 计 温 度 下 的 许 用 应 力 ， ［ 由式 （） ２ 可以看 出 ， 向应 力 已超 出 Ｓ ０９ 环 Ｈ３５—
开孔补强形式有嗡几种,试比较其优缺点
在产品设计时，采用哪种形式，应从强度、工艺要求、制造、施工是否方便等因素综合进行考虑和选择。
开孔补强形式有嗡几种?试比较其优缺点?
开孔补强形式有如下四种:
(1)内加强平齐接管，补强金属加在接管或壳体的内侧；
(2)外加强平齐接管，补强金属加在接管或亮体的外侧；
(3)对称加强凸出接管—接管的内伸与外伸部分对称加强；
(4)密集补强，补强金属集中地加在接管与壳体的连接处。
开孔与开孔补强解读
3.2单个开孔补强的等面积法适用范围：
3.3补强的结构形式 1）补强圈补强
接管壁厚选用，特别是小接管的壁厚选 用常出现不合理的现象。 对于要求接管与壳体的焊接接头采用全 焊透的结构时，接管壁厚应取≥1/2壳体壁厚 或取接管壁厚≥6mm两者的较小值。 对于坡口熔敷金属量大的焊接接头，当 壳体壁厚大于16mm时接管壁厚应大于8mm； 当壳体壁厚较大（壁厚≥ 20mm）时，接管与 壳体的连接焊缝宜采用双面坡口。 对于低温压力容器，与壳体相焊的接管 壁厚应不小于5mm，其中DN≤50的短接管宜 采用锻造的厚壁管或异径管。
开孔与开孔补强
Gபைடு நூலகம்150.3-2011第6节
1.概述 2.补强计算适用范围 3.等面积补强 4.圆筒径向接管开孔补强设计的分析法
1.概述 为满足工艺操作、容器制造、安装、检 验和维修等的要求，在压力容器上开孔是不 可避免的。容器开孔以后，不仅整体强度受 到削弱，而且还因开孔引起的应力集中造成 开孔边缘局部的高应力。因此压力容器设计 中必须充分考虑开孔的补强问题。
压力容器开孔以后，可引起三种应力： a.局部薄膜应力 压力容器壳体一般承受均匀的薄膜应力， 即一次总体薄膜应力。壳体开孔以后，使壳 体上开孔所在截面的承载面积减少，使该截 面的平均应力增大。开孔边缘的应力分布的 特点是应力分布不均匀。在离开孔较远处， 应力几乎没有变化，而增大的应力则集中分 布在开孔边缘。由此引起很大的薄膜应力， 即所谓的局部薄膜应力。
b.弯曲应力 容器开孔以后，一般总需设置接管或人 孔等，即有另一个壳体与之相贯，相贯的两 个壳体在压力载荷作用下，各自产生的径向 膨胀（直径增大）通常是一致的。为使两部 件在连接点上变形相协调，则必然产生一组 自平衡的边界内力。这些边界内力在壳体的 开口边缘及接管端部主要引起局部的弯曲应 力，属于二次应力。
管道开孔补强计算
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。
主管上焊接支管补强计算(GB50316—2000)
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
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
补强板的外径
Dr mm 设定或查有关标准
补强板的许用应力
[σ]r MPa 查表
补强板与主管材许用应力比 fr —
[σ]r/[σ]
0.4 0.44
45 75 130 159 4.5 150 0.8 0.5625
290.71 159.10 16.25 16.00
0.00 不合格
主管多余的金属面积
A1 mm2 (B-d1)(T-Ts-C1-C2)
支管多余的金属面积
A2 mm2 2h1(t1-Ts'-C1'-C2)/sinα
管道开孔补强计算程序
1、主管计算厚度T sT s :计算厚度；mm 0.414244186Do :外径；mm76［σ］t :在设计温度下材料的许用应力；MPa 137E j ：焊接接头系数；1P：设计压力；MPa1.5Y：系数；按表6.2.1选取。
0.4T n :主管名义厚度；mm 42、支管计算厚度t st s :计算厚度；mm0.207122093d o :外径；mm38［σ］t :在设计温度下材料的许用应力；MPa 137E j ：焊接接头系数；1P：设计压力；MPa1.5Y：系数；按表6.2.1选取。
0.43、开孔补强计算（1）主管开孔所需补强面积 AA：主管开孔所需补强面积；m㎡14.45712209d 1:扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径；mm 34.9管道开孔补强计算[])(2PY E PD T j t os +=σ)sin 2(1a d T A s -=ad d sin /1=[])(2PY E Pd t j t os +=σd:扣除厚度附加量后支管的内径；mm 34.9a：主管轴线与斜管轴线的夹角；90（2）开孔补强有效补强范围有效补强宽度B=2d 169.8B=d 1+2(2t n )-2(2C 1+2C 2)41.1取较大值B mm 69.8有限补强高度h=2.5(t n1-C 1-C 2) 3.875t n :管子名义厚度；mm3C 1：厚度负偏差；mm0.45C 2:腐蚀余量；mm1(3)补强范围内主管多余金属补强面积A 1A 1=（B-d 1）(T n -T s -C 1-C 2)74.53787791(4)补强范围内支管多余金属补强面积A 2A 2=2h(t n -t s -C 1-C 2)/sina10.40730378(5)角焊缝金属补强面积A 3A 3=H 236H：角焊缝高度；mm64、结论120.9451817A=14.45712209结论：合格注：按GB50316-2000《工业金属管道设计规范》(2008版)计算A 1+A 2+A 3=ad d sin /1`。
高压容器3种开孔补强方法比较
高压容器3种开孔补强方法比较原作者：杨文玲 王俊宝 闫文军出处：【关键词】高压容器,开孔补强,应力集中系数,比较【论文摘要】论述了3种典型的开孔补强方法，即PVRC法、实验屈服法和压力面积法的特点和不同。
对一高压模型容器球形封头上受内压的接管，分别采用这3种方法进行补强,通过比较和分析可知，PVRC法适用于小开孔，而实验屈服法和压力面积法对于大开孔则更合理和安全。
Comparison of three opening reinforcement methods for high pressure vesselYANG Wen-ling1, WANG Jun-bao2, YAN Wen-jun2（1.Tianjin Uni versity,Tianjin 300072,China; 2.Hebei University of Technology,Tianjin 300130, China）Abstract:Three typical opening reinforcement methods inc luding PVRC, TYM(test yielding method) and PAM(pressure area method) are describ ed .The characteristics of these three methods and the differences among them are mainly discussed . By comparing and analyzing on a model high pre ssure spherical head with a nozzle subjected to internal pressure using these three methods respectively, we conclude that PVRC is suitable for small op ening,while TYM and PAM are more reasonable and reliable for large opening.Key words：high pressure vessel; opening reinforcement; str ess concentration coefficient; comparison符号说明g——单补强接管时接管壁厚比h——单补强壳体时壳体壁厚比g＇——同时补强壳体和接管时接管壁厚比h＇——同时补强壳体和接管时壳体壁厚比Di——壳体内径，mmSn——壳体开孔处的名义厚度，mmSd——壳体开孔处的计算厚度，mmr2—— 接管与壳体连接外转角处过渡半径,mmDo——容器外径,mmSe——容器壁厚,mmC1——钢板厚度负偏差,mmC2——腐蚀裕量,mmSa或S——壳体厚度,mmdi——接管内径,mmSs或St——接管厚度,mm在高压容器上，为满足各种工艺和结构上的要求，需要开孔和安装接管。
管道开孔和开孔补强
管道开孔和开孔补强
孙正国
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】1993(12)1
【摘要】在对管道开孔补强作一般性介绍的同时,着重论述了椭圆形补强圈的实用性及经济性。
通过主管φ720×9、支管φ630×8开孔补强圈厚度的计算,对不同开孔尺寸的管子采用何种类型的补强圈,发表了看法。
【总页数】4页(P23-26)
【关键词】管道;开孔;补强;计算
【作者】孙正国
【作者单位】中国石油天然气管道设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TE973.1
【相关文献】
1.管道开孔补强的计算及应用 [J], 潘松波;
2.管系与管道开孔补强结构的耦合应力分析 [J], 秦重阳;杨晖;刘升志
3.压力容器开孔及开孔补强检查与计算 [J], 陈义军
4.开孔补强的等面积法和压力面积法的联系和区别——兼对ASME Ⅷ-2(2007)开孔补强的分析 [J], 阮黎祥;丁伯民
5.单个凸缘接管开双孔结构的开孔补强设计 [J], 孙家鹏; 王正江
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ｔ ｅ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｖ ｓ ｅ ｏ ｈ ｍ ｒ ｓ ｄ ｉ ｅ ｓ ｌｃ ｍｍ ｏ ｌ ｏ ｓ ｕｓ ｄ ｉ ｉ ｅ ｃ ｍ ｍｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｌｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｎ ｙ， ｎｅ ｉ ｅ ｎ ｐ ｐ ｏ ｎｙ，ｈ ａ ｃ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｏ
刘庆 江 ， 召 生 李
（ 尔滨锅炉厂有 限责任公 司 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ６ ５０ ） ４ 摘 要 ： 文对 三种大开孑 补强计算方法进 行了详细对 比计算 ， 本 Ｌ 所用 三种方法 中两种为容器常用方法 ， 一种为
管道 常 用 方 法 ， 算 结 果 证 明 了容 器 标 准 分 析法 的 先 进 性 ， 时也 说 明 了 不 同 的 方 法 适 用 范 围不 同 ， 计 同 选用 时应
第 ３期
锅
炉
制
造
Ｎｏ． ３
Ｍａ ． ０ ２ ｖ２ １
２１ ０ ２年 ５月
ＢＯＩ ＥＲ Ｍ ＡＮＵＦ Ｌ ＡＣＴＵＲＩ ＮＧ
文 章 编 号 ： Ｎ ３—１４ （０ ２ ０ ０ ２ ０ Ｃ２ ２９ ２ １ ） ３— ０ ９— ４
联 箱 母 管 大 开 孔 三 种 补 强 计 算 方 法 比 较
ｏ ｒ ｅ Ｏ ｐ ｎ ｎｇ ｆ ｒ Ｈ ｅ ｄ ｒ Ｍ ａ ｉｏ ｄ ｆＬａ ｇ ｅ ｉ ｏ ａ ｅ ｎｆｌ
ＬｕＱｎ ｊ ｎ ，ｉ ｈ ｏｈｎ ｉ ｉ ｉ ｇ Ｌ ａ ｓｅｇ ｇａ Ｚ （ ａｂｎＢ ｉ ｒＣ ． Ｌｄ Ｈ ｒｉ ５ ０ ６ Ｃ ｉ ） Ｈ ｒｉ ｏ ｅ ｏ ，ｔ ， ａｂｎ１ ０ ４ ， ｈｎ ｌ ａ
菲， 在保 证安 全 的前提 下 ， 择合 理 的计算 方法 降 选
低联 箱 重量 ， 于降低 电厂 造价 ， 对 有重 要意 义 。联
箱强 度计 算 主要 是 开 孑 补 强计 算 ， 其 对 大 开 孔 Ｌ 尤
补强 计算 对联 箱 重 量 影 响 较大 ， 因此 本 文 重 点 介
收 稿 日期 ：０ ２— ２—１ ２１ ０ ５
的连续 正 常运 行 。不 同系统 需 要 的介质 量是 不 同
现的 ， 功能 不 同 的联 箱上 设 置 的支 管 规 量也是 从 几 个 到 几 十 个 不 等 。以某 核 电站
常规 岛用 主蒸 汽 联 箱 为 例 ， 管 上 的支 管 有 ２ 母 １ 个， 开孔 率超 过 ０ ５的大开 孔有 ９个 ， ． 通常 这样 的 联 箱设 计 参 数 高 ， 设计 寿 命 长 达 ６ ０年 ， 材 料 的 对 化学 成 分要求 严格 ， 减轻 冲刷 腐蚀 要控 制 Ｃ 含 为 ｒ
明确适 用前提条件 。对 于容器 和管道大开孔补强设计 的相互借鉴提供 了一种 思路 。
关 键 词 ： 箱 ； 开 孔 ； 强计 算 联 大 补 中 图分 类 号 ：Ｋ ２ ． Ｔ ２９ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｔｈ ｍ ｐ ｒ ｆＴｈ ｅ ｉ ｆ ｒ ｅ ｅ ｔ Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｅ ｈｏ ｓ ｅ Ｃｏ ａ ｅ ｏ ｒ ｅ Ｒｅ ｎ ｏ ｃ ｍ ｎ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ
０ 引 言
电厂 在 运行 过 程 中 ， 是 不 可 避 免地 会 有 一 总 些 介 质损 失 ， 系统水 、 排放 、 如 汽 闪蒸 及 泄漏 、 污 排 等 。因此 ， 须不 断地 向系统 补充 足够 数量 、 必 品质 合 格 的介 质 ， 以保 证汽 、 系统 的平 衡 以维持 系统 水
ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｎ ｆｖ ｓ ｅ ｔｎ ａ ｄ ａ ｌ ｓｓ， ｌｏ ｉｌ ｓｒ ｔ ｈａ ｉｆｒ ｎ ｔｏ ｓｏ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｐ ｉ ｈ ｄ ａ ｃ ｍｅ ｔｏ ｅ ｓ ｌｓａ ｄ ｒ ｎａｙ ｉ ａｓ ｌｕ ｔａｅ ｔ ｔｄ ｆｅ ｅ ｔｍｅｈ ｄ ｗｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｐ ｌ－ ｆ ｃ ｔｏ ｃ ｐ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｌ ｒ ｒ ｑ ｉｉ ｈ ｕ ｄ ｂｅ ｃｅ ｒｄ ｒｎ ｅｅ ｔｏ ａｉ ｎ ｓ ｏ ｅ，ｈ ｐ ｌｃ ｂ ｅ ｐ ｅ ｅ ｕ ｓｔ ｓ ｏ ｌ ｌ ａ ｕ ｉ ｇ ｓ ｌ ｃｉｎ．Ａ ｉ ｄ ｏ ａ ｉ ｒ ｖ ｄ ｄ ｅ ｋ ｎ ｆｉ ｓｐ ｏ ｉ ｅ ｄｅ ｆ ｒｌａ ｎ ｎ ｒ ｍ ａ ｈ ｏｈ ｒｏ ｅ ｓ ｌａ ｄ ｐｉ ａ ｇ ｐｅ ｉ ｇ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｎ ｅ ｉｎ． ｏ ｅ ｒ ｉ ｇ ｆｏ ｅ ｃ ｔ ｅ ｎ ｖ ｓ ｅ ｎ ｐｅ ｌｒ ｅ ｏ ｎ ｎ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔｄ ｓｇ Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｄｅ ；ｌ ｇ ｐ ｎ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ａ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｉ ｇ；ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｎ ａｃ ｌｔｏ ｒ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔｃ ｌｕ ａｉ ｎ
量， 而所 用钢 管 的规格 也 多为非 标进 口管 ， 造价 不
的 ， 就需 要在 系统 中设 置若 干个联 箱 ， 这 将介 质分 配 到不 同的 子 系统 中去 。另外 ， 个 子 系统 产 生 各 的疏水 、 气也 需要 联箱 进行 重 新汇 集 、 排 混合 后再 分 配 。分 配功 能是 通过 在联 箱母 管上 开设 支 管实
作者简介 ： 刘庆 江， 本科 ， 男， 高级工程 师， 事电站辅机 、 从 石化容器 、 电产品的设计工作。 核