压力容器设计法兰与补强

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压力容器零部件设计---法兰设计-文档资料

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影响密封的主要因素:
1、螺栓预紧力:大小合适、分布均匀 2、垫圈性能:变形能力和回弹能力(弹性、塑性) 3、密封面型式和表面性能:平直度、表面粗糙
度精度、密封面与法兰中心轴线垂直同心。
4、法兰刚度:产生翘曲变形。增大法兰厚度,减
小螺栓力作用的力臂,增大法兰盘外径。
5、操作条件:压力、温度、介质的物理化学性质
法兰设计的重要概念
1、预紧密封比压:
预紧时(无内压),迫使 垫片变形与压紧面密合, 形成初始密封条件。此时 在垫片单位面积上的压紧 力。(也称最小压紧应力 MPa)
法兰设计的重要概念
2、工作密封比压:操
作时(有内压),压紧力 减小,垫片具有足够的回 弹能力,回复的变形能够 补偿螺栓和密封面的变形, 此时预紧密封比压下降到 正常工作的最小值 。 (MPa)
压力容器零部件设计 主要内容
一、开孔补强 二、法兰设计 三、卧式容器支座 四、立式容器支座
概述
压力容器的主体构件 : 筒体、封头、开孔接管等.
由于制造、安装、运输、检修及操作工艺等方面的 要求,容器的零部件常做成可拆连接,然后再组合。
可拆连接的基本要求
(1)足够的刚度及连接件间的压紧力。保证操作中
介质不泄漏。
(2)足够的强度。本身具有足够的强度,不能削弱整
体结构强度;
(3)能耐腐蚀。能正常工作和多次迅速拆装。

压力容器的开孔与补强

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:

σ

σmax

=

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

压力容器零部件设计1封头设计

压力容器零部件设计1封头设计

设计问题: 1球形封头与圆筒连接
椭圆形封头的最小厚度
标准椭圆形封头:δe≥0.15%Di
非标准椭圆形封头:δe≥0.30%Di
设计问题: 1凸形封头与法兰连接(GB150 7.6)
内压碟形封头
壁厚:
MPC Ri 2[ ]t 0.5PC
最大允许工作压力:
[PW
]
五、锥形封头
外压锥形封头
等效圆筒
与外压圆筒的壁厚计算方法相同
六、圆形平盖
GB/T25198-2010压力容器封头 几点变化
END
大值:
(3.2)当能够保证在任何情况下封头两侧的压力同时作
用时,可以按封头两侧的压力差进行计算:
(4)与封头连接的圆筒 在任何情况下,与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小于
封头厚度。否则,应在封头与圆筒间设置加强段过渡连接。 圆筒加强段的厚度应与封头等厚;端封头一侧或中间封头两 侧的加强段长度L均应不小于2 0.5Di δ,如下图7—4所示。
式中:Q——系数,由GB150图7—5查取。
(2) 受外压(凸面受压)球冠形端封头
封头的计算厚度按下列两种方法确定,取其较大值:
a) 按球形封头计算公式确定的外压球壳厚度;
b) 按式(7-6)计算得到的厚度。
(3) 两侧受压的球冠形中间封头
(3.1)当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时

浅论压力容器中的开孔补强设计

浅论压力容器中的开孔补强设计

浅论压力容器中的开孔补强设计

压力容器在其设计中,为了将自身的使用功能进行最大化的发挥,需进行适当的开孔处理。但是不可否认的是,开孔处理将会对容器造成一定的损伤,对其牢固度将会形成一定的不利影响,针对此类问题的出现,相应的补强设计便是对其所带来的不利影响进行较为科学妥善的处理。

1 开孔补强设计的重要性

在进行压力容器设计时,开孔处理操作极为常见。在通过状况之下,开孔处理主要是为后期的接管安装提供便利,对容器的功能性需求予以满足。有时为了对整个压力容器进行全面维修、养护、调试,也需进行开孔处理。而开孔处理会对整个容器的内部结构及其使用性能产生一定的不利影响,通常会使得容器整体的抗压性遭到削弱。此种情况出现的主要原因为:在开孔处理后,压力容器内部存在的应力出现了断层差异。而在开孔处进行接管,也会使得容器内部出现受力不均的状况。另外大部分的压力容器应用于一些温度、压力均高的环境之下,应力、受力不均问题更为突出,再加上受到一些容器材料等多种因素的影响,整个容器性能将会受到极大的损害。在容器的应用工作中,其工作质量、效率也较差。所以,在对相关设计规范内容充分理解、遵守的前提之下,对容器进行开孔补强设计极为重要。

2 开孔补强设计在压力容器设计中的应用

2.1 补强圈补强设计的应用

在开孔补强处理中,局部补强方式应用较多,其中补强圈补强设计应用范围较广。补强圈补强主要是指在压力容器壁上进行补强板的焊接处理,从而帮助进一步增强整个容器板的金属厚度,促使其开孔边缘强度得以增强,最终达到补强目的。

在补强圈补强方式应用中,有两点问题需着重关注:第一,补强板的设计厚度需严格要求。一般情况下,补强板的厚度值与整个容器的开孔名义厚度值相比,应不超过其1.5倍。大量的实践结果表明,如果补强板的厚度值大于开孔名义厚度的1.5倍,那么在进行焊接处理时,极易因为厚度过大而增大器焊接角,最终导致出现不连续应力过大的问题。另外,在进行补强圈补强设计时,补强板材料需具有极强的塑性、延伸性,且其钢材的屈服强度在常温环境下应保持在400MPa范围内。

压力容器的开孔补强结构优化设计

压力容器的开孔补强结构优化设计
材 料 为 Q 3一 2 5 A。
载 荷及 几何 尺 寸如 下 : 弹性 模 量 = ×1 a 2l 0 MP ;
图 1 有 限元 网格 图 图 2 内 表面 接触 压 力等 值 云 图
收 稿 日期 :0 0 1- 3 2 1— 1 1
作者简 介 : 关庆贺 (9 3 )男 , 1 8一 , 辽宁 辽阳人 , 助理工程 师 , 研究方 向 : 压力容器设计制作 。
《 装备 制造 技术 } 0 1 第 2 21 年 期
压 力 容 器 的 开 孑 补 强 结构 优 化 设 计 L
关 庆 贺
( 国石 油辽 阳石 油化 纤公 司 机 械厂 , 宁 辽 阳 i 10 ) 中 辽 I03
摘 要 : 用 A YS对 某开孔压 力容 器进 行参数化建模 , 完成 了优化设计 , 利 NS 并 由有限元 结果与试验数 据的 比较表 明 ,
非常 重要 。
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*E 。S0 1 体 内径 S TD 0 筒 *E ,1 5 1 体长 度 S TL , 0 简 3 *E ,, S TT6
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压力容器接管补强圈安装工艺规程指导书

压力容器接管补强圈安装工艺规程指导书

压力容器接管、补强圈安装工艺规程指导书

工艺编号:艺

1划线

1.1筒体摆放在滚胎上开孔划线,划线前,须将筒体圆度

调整至合格,必要时进行加固支撑,筒体端口须在同

一平面内,不平度允差为1 mm。采用内部划线开孔时,若环缝组对时未将外部方位线引入筒体内部,划线前

需先用U形管进行找正,再借助角钢采用中心点吊线

坠法,确定筒体正下方中心轴线,然后根据筒体实际

内圆周长均分四条方位基准线,并弹出粉线,打上洋

锪眼,做出心线标记。四条基准线不得扭曲,基准线

偏差为±2mm。所有开孔必须用划规划圆,划出基准

线,在基准线及开孔圆周上打上钢印,并用永久性记

号笔标出管口号、开孔直径。下列接管:切向进料口、椭圆封头、锥形过渡段和球形封头上的开孔中心除按

CAD放样外还可按下述方法确定圆心。

a、切向进料口(包括管箱偏心接管)及球形封

头偏心接管-先根据图样尺寸计算出偏心角度

α,然后根据筒体外径(或外圆周长)按下式计算

出偏离心线(或球形封头最高点)的外圆弧长⌒L =(α/360)*2R*π。球形封头接管的方位线与椭圆接管的方位线画法相同。

b、锥形过渡段开孔圆心-首先根据锥段大小头

直径及长度计算出锥体母线的长度,然后根据开孔处锥段的直径计算出孔中心在此圆上的偏心角度α,再以此角度分别计算出大头及小头偏离心线的弧长,连接大、小头的两点则孔必定开在此连线上,最后开孔的直线长度转换成锥体的母线长度即可确定圆心。

c、椭圆封头上开孔在封头未组对前必须找出封

头的中心并画好十字线,根据接管方位在封头直边圆上找出相应的偏离心线的弧长,用宽度不小于30mm的直的铁皮连接此点和封头中心,车制一φ108的管子(管子两端必须平行,长度100mm 即可),使管子轴线正好对中封头中心,以此管子端面为基准靠一直尺按接管离中点的距离靠另一把相互垂直的直尺,则下垂的直尺与接管方位线的交点即是接管的圆心。(此短管也可做为

压力容器的开孔与补强

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:

σ

σmax =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

压力容器开孔及补强设计

压力容器开孔及补强设计

平板开椭圆孔的应力集中
1、几点结论
•在球壳上开圆孔的应力集中系数( )小于开
椭圆孔的应力集中系数(

•在圆柱壳上开圆孔时的应力集中系数(

•若要开设椭圆孔,则应使椭圆孔的长轴与壳体
轴线垂直此时(

压力容器开孔及补强设计
内压壳体开孔的应力集中
•由于开孔后多焊有不同厚度的接管,应力集中系 数比较复杂,采用理论计算和实验测定相结合的 办法。
•(2)两相邻开孔中心的距离(对曲面间距以弧长计算)应 不小于两孔直径之和的两倍;
•(3)接管公称外径小于或等于89mm;
•(4)接管最小壁厚满足下表3-9的要求。
接管公称 外径
25 32 38 45 48 57 65 76
89
最小壁厚
3.5
4.0
5.0
6.0
钢材的标准抗拉强度下限值 >540MPa,接管与壳体宜采用全焊透的结构型式。接管
压力容器开孔及补强设计
压力容器开孔的强度问题
1、容器开孔对局部薄膜应力的影响
• 在压力作用下,壳体内存在着薄膜应力.壳体开 孔后使承载截面减小,使该截面的平均应力增加, 而且在开孔边缘的应力分布极为不均匀,随着距离 增加,应力增加逐渐减少.在孔边缘产生的薄膜应力 称为局部薄膜应力.
2、局部弯曲应力
压力容器开孔及补强设计

压力容器设计开孔及补强设计

压力容器设计开孔及补强设计

本节重点
允许不另行补强的开孔情况; 各种补强结构的特点; 等面积补强的原则; 有效补强区。
开孔的 应力集 中现象
平板开小圆孔的应力集中
r 0
球壳开小圆孔的应力集中
柱壳开小圆孔的应力集中
球壳开孔接管处的变形协调与内力
第三章 压力容器的整体设计问题
第三章 压力容器的整体设计问题
补强区宽度 B=2d B=d+2Tn+2tn
补强区外侧高度
两者中取大值
h1 dtn h1=接管实际外伸长度 补强区内侧高度
两者中取小值
h2 dtn
两者中取小值
h2=接管实际内伸长度
注意:
第三章 压力容器的整体设计问题
补强材料一般需与壳体材料相同,若补强 材料许用应力小于壳体材料许用应力,则补 强面积应按壳体材料与补强材料许用应力之 比而增加。若补强材料许用应力大于壳体材 料许用应力,则所需补强面积不得减少。
(c)
(四)补强圈和焊接的基本要求
第三章 压力容器的整体设计问题
(a)外补强-平齐 (b)内补强-平齐 (c)外补强-内伸 (d)内外补强-内伸
图3-11 补强圈补强的基本形式
大多数中低压Leabharlann Baidu工容器采用补强圈补强,最常用的是 外补强的平齐接管式,只有在仅靠单向补强不足以达到 补强要求时才采用内外双面补强结构。

压力容器设计-法兰与补强

压力容器设计-法兰与补强
1、金属密封元件 2、窄面或线接触密封 3、自紧或半自紧密封
特点: ● 强制式密封 ● 采用窄面金属垫片 ● 主螺栓直径大 适用范围:t ≤200ºC
Di ≤1000mm
平垫密封
卡扎里密封
优点: ● 螺纹套筒代替主螺栓, 承载能力大,装拆方便。 ● 预紧螺栓直径小
缺点: 螺纹套筒可能锈蚀 而拆卸困难。 (螺纹套筒可用 主螺栓代替)
② 为避免螺栓和螺母咬死或胶合,要求螺栓材 料的硬度比螺母高HB30以上。
③ 对于t≤-20℃的螺栓,要求选用低合金钢,并 进行夏比V形缺口低温冲击试验。
法兰类型
按使用场合管 容道 器法 法兰 兰 松式法兰
按结构形式 整体法兰 任意式法兰
容器法兰标准

JB4700~4707-2000《压力容器法兰》
适用范围: 大直径、高压力
双锥密封
双锥密封
g的大小 锥环刚度
Βιβλιοθήκη Baidu
锥环尺寸
双锥密封特点
预紧力的大小
1、结构简单,装拆方便、密封可靠。 2、半自紧密封,主螺栓直径较小。 3、压力和温度波动时也能保证良好密封。 适用范围:P=6.4~35MPa
t =0~400ºC
Di =400~2000mm
优点 1、全自紧式密封,压力和温度的波动不会影响密封可靠性。
接管 A2 2h1(et t ) fr 2h2 (et C2 ) fr

压力容器的开孔与补强

压力容器的开孔与补强

压力容器的开孔与补强

压力容器是一种用于贮存和运输高压气体、液体或者混合物的设备。它们通常需要承受巨大的压力,在日常使用中,压力容器容易出现开孔和损伤的情况。这种情况下,我们需要对压力容器进行修复和加固。下面,我们将重点探讨压力容器的开孔与补强的相关知识。

1. 压力容器开孔的原因

压力容器开孔的主要原因是意外撞击和磨损。在使用过程中,如果受到了外力的冲击或者过度的磨损,压力容器的表面很容易出现开孔或者裂缝。另外,压力容器还可能在制造和储存过程中出现缺陷,导致它们容易出现开孔和损伤。

2. 压力容器补强的方法

常见的压力容器补强方法包括金属厚板贴补、涂覆材料和拉毛加固等。

(1) 金属厚板贴补:该方法是在压力容器的开孔处贴补一块同样厚度的金属板,然后使用焊接技术将其固定。这种方法的优点是容易操作,效果比较显著,但是需要小心操作,否则可能会导致更严重的气体泄漏。

(2) 涂覆材料:这种方法是把一个薄的涂覆材料铺在压力容器的表面,在开孔处多涂几层。涂覆材料通常是耐高温、抗

腐蚀的特殊塑料或者橡胶材料。该方法的优点是简单易行,不会对整个压力容器造成太大的影响。

(3) 拉毛加固:这种方法是在压力容器的开孔处用拉毛工

具让金属拉伸,使其保持平整。然后在开孔处焊接一块金属板,以加强其整体性能。拉毛加固的优点是成本较低,对环境污染较小,适合于一些小型压力容器的修补。

3. 压力容器补强的预防措施

在压力容器的设计与制造中,预防措施是非常重要的。以下几点应该注意:

(1) 在制造过程中确保压力容器表面光滑、整齐,不要有

裂缝或者瑕疵。

浅析压力容器常规设计规范中的开孔补强设计

浅析压力容器常规设计规范中的开孔补强设计

浅析压力容器常规设计规范中的开孔补强设计

压力容器的开孔补强设计是压力容器设计的重要环节。目前,国内压力容器按常规规范设计开孔补强时的常用标准主要有GB150—1998《钢制压力容器》(以下简称GB150)、HG2058-1998《钢制化工容器强度计算规定》(以下简称HG20582)及ASME 锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第一册《压力容器建造规则》(以下简称ASME). GB150是强制性国家标准,是设计的最低要求,超出GB150开孔范围时,可以采用HG20582计算并遵循HG20583—

1998《钢制化工容器结构设计规定》(以下简称HG20583)规定结构进行设计。压力容器开孔补强设计的方法有很多,如等面积法、压力面积法、安定性分析法、极限分析法、PVRC法、增量塑性理论方法及实验屈服法等等.鉴于软硬件条件的限制和从设计成本考虑,国内一般采用等面积法和压力面积法进行开孔补强设计,上面提及的设计规范就是采用这两种方法设计开孔补强的.

1。各规范开孔补强方法的理论基础

GB150和ASME规范均采用等面积法进行开孔补强设计,而HG20582中的补强计算采用的是压力面积补强法。压力面积法与等面积法的实质是一致的,都是从确保容器受载截面的一次平均应力(平均强度)在一倍许用应力水平的计算方法,都未计及开孔边缘的局部应力和峰值应力对开孔的作用,只是两种方法对壳体有效补强范围的确定上有所不同;在补强金属面积的配置上,压力面积法比等面积法更具有密集补强的特点,对缓和接管根部应力集中的作用较大。

2各规范开孔补强方法的适用范围比较

详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求

详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求

详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求

引言

压力容器上的开孔不仅影响结构强度,还会因为接管有着各种载荷所产生的应力、温度应力,以及容器材质和制造缺陷等因素的综合作用,往往是造成容器破坏的根源,所要解决这些问题,就必须了解开孔补强中的规定以及要求。

1.压力容器补强结构解析与一般规定压力容器的补强结构可分为:补强圈搭焊结构和整体补强结构。

1.1补强圈搭焊结构补强当容器采用补强圈搭焊结构时,其应当

符合的基本的条件

为,容器壳体名义厚度不得大于38mm补强圈的材料厚度不得

大于1.5 倍容器壳体的厚度尺寸;使用低合金钢的标准抗拉强度

应当小于540MPa若条件许可,优先举荐使用厚壁管代替补强圈进行补强。

当容器为低温压力容器的时候,补强接管应当尽可能采用后壁管进行补强,焊接焊缝应当使用全焊透结构,且焊缝圆滑过渡;带补强板的接管与容器器壁的连接接头应当符合相当于

HG/T20583中的G28 G29 G30 G33的要求。补强板采用与器壁相同的材料,带补强板的结构不得用于容器器壁厚度大于30mm 的场合,也不适用于设计温度低于-40°的场合。带补强圈的接

管与壳体的连接,以及补强圈与壳体搭接的角焊接头壳采用

GB15 0中所示结构进行,且接管端部应与容器表面齐平,端部内角应当打磨成R不小于3mm勺圆角。

?a 强圈虽然结构简单,易于加工,但是补强效果较差,补强圈与壳体之间勺间隙不可避免,同时虽然补强圈上设有排气孔,但是补强圈结构在最终勺热处理后应力缺很复杂。

1.2整体补强结构补强当具有下列条件时,应当采用整体补强或

ASME压力容器开孔补强要求

ASME压力容器开孔补强要求

ASME 压力容器开孔补强要求

开孔的形状

圆形筒体或锥壳、封头上的开孔最好采用圆形、椭圆或长圆形状,但规范并不限制使用其它形状的封头。

当长圆或椭圆的开孔长、短径之比大于2:1,横跨短径的补强面积应增加,以防止由于扭矩产生的变形。

UG -36(b)开孔的尺寸

对于壳体内径 ≤ 60”(1250 mm),开孔尺寸不得大于直径的1/2,最大不超过20”(508 mm)。 对于壳体内径 > 60”(1250 mm),开孔尺寸不得大于直径的1/3,最大不超过40”(1000 mm)。 如果开孔超过上述限制,除要满足UG -36至UG -43的要求外,还须满足附录1-7的补充要求。 成形封头和球形壳上经过正确补强的开孔无尺寸限制。当开孔的尺寸大于与封头相连的壳体直径的1/2时,可以使用锥壳过渡段来代替补强。见UG -36(b)(2)(a -d)。 UG -36(c)(3)壳体和成形封头上开孔免除开孔补强计算

容器上的开孔如果不承受压力的快速波动,在满足以下要求的情况下,开孔除自身结构的补强外,不须另外补强。

对于焊接或钎接接头,最终开孔的直径不大于:

3-1/2 in. (89 mm) – 壳体或封头的厚度 ≤ 3/8 in. (10 mm); 2-3/8 in. (60 mm) – 壳体或封头的厚度 > 3/8 in. (10 mm)。

对于螺纹连接或胀接接头,壳体和封头上的开孔直径不超过2-3/8 in. (60 mm). 任何两个未加补强的开孔,其中心距不得小于两孔直径之和。

三个或三个以上开孔群中任意两个未加补强的开孔孔心距不得小于:

压力容器补强圈标准

压力容器补强圈标准

压力容器补强圈标准

压力容器是一种用于贮存或加工气体、液体或固体的设备,它在工业生产中起

着至关重要的作用。在压力容器的设计和制造过程中,为了确保其安全可靠性能,压力容器补强圈标准被制定并严格执行。

压力容器补强圈是指在容器壁上进行加固的一种方式,它可以有效地增加容器

的承载能力,提高其抗压性能,从而降低事故风险。压力容器补强圈标准主要包括了材料选用、制造工艺、安装要求等方面的规定。

首先,压力容器补强圈的材料选用是至关重要的。通常情况下,补强圈的材料

应选择高强度、耐腐蚀的合金钢或不锈钢。这样的材料具有良好的机械性能和化学稳定性,能够在恶劣的工作环境下保持稳定的性能,确保补强圈的可靠性和耐久性。

其次,制造工艺是影响补强圈质量的关键因素之一。在制造过程中,需要严格

按照压力容器补强圈标准的要求进行操作,包括材料的切割、成型、焊接等工艺环节。特别是焊接工艺,需要确保焊缝的质量和均匀性,避免焊接缺陷和裂纹的产生,从而保证补强圈的整体强度和稳定性。

另外,安装要求也是压力容器补强圈标准中需要严格遵守的内容之一。在补强

圈的安装过程中,需要确保其与压力容器壁的密合度和连接质量,避免出现漏气、漏液等安全隐患。同时,还需要根据实际工作条件和压力容器的使用要求,合理设置补强圈的数量和位置,确保其能够有效地增强容器的承载能力。

总的来说,压力容器补强圈标准的制定和执行对于保障压力容器的安全运行具

有重要意义。只有严格按照标准要求进行材料选用、制造工艺和安装要求,才能够确保补强圈的质量和性能达到设计要求,从而保障压力容器的安全可靠运行。

ASME压力容器开孔补强要求

ASME压力容器开孔补强要求

ASME 压力容器开孔补强要求

开孔的形状

圆形筒体或锥壳、封头上的开孔最好采用圆形、椭圆或长圆形状,但规范并不限制使用其它形状的封头。

当长圆或椭圆的开孔长、短径之比大于2:1,横跨短径的补强面积应增加,以防止由于扭矩产生的变形。

UG-36(b)开孔的尺寸

对于壳体内径≤60”(1250 mm),开孔尺寸不得大于直径的1/2,最大不超过20”(508 mm)。 对于壳体内径>60”(1250 mm),开孔尺寸不得大于直径的1/3,最大不超过40”(1000 mm)。 如果开孔超过上述限制,除要满足UG-36至UG-43的要求外,还须满足附录1-7的补充要求。 成形封头和球形壳上经过正确补强的开孔无尺寸限制。当开孔的尺寸大于与封头相连的壳体直径的1/2时,可以使用锥壳过渡段来代替补强。见UG-36(b)(2)(a-d)。 UG-36(c)(3)壳体和成形封头上开孔免除开孔补强计算

容器上的开孔如果不承受压力的快速波动,在满足以下要求的情况下,开孔除自身结构的补强外,不须另外补强。

对于焊接或钎接接头,最终开孔的直径不大于:

3-1/2 in. (89 mm)–壳体或封头的厚度≤3/8 in. (10 mm); 2-3/8 in. (60 mm) – 壳体或封头的厚度>3/8 in. (10 mm)。

对于螺纹连接或胀接接头,壳体和封头上的开孔直径不超过2-3/8 in. (60 mm). 任何两个未加补强的开孔,其中心距不得小于两孔直径之和。

三个或三个以上开孔群中任意两个未加补强的开孔孔心距不得小于:

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2d B

6 f
(m 0.5)
dB 螺栓公称直径
f 法兰有效厚度
螺栓最小间距(表4 -12)
螺栓材料
螺栓是法兰密封连接中的重要元件,对其基本要 求是强度要高、韧性要好。
① 螺母更换比螺栓容易,且螺母价廉,所以要 求螺栓材料的强度比螺母高。
② 为避免螺栓和螺母咬死或胶合,要求螺栓材 料的硬度比螺母高HB30以上。
螺栓法兰 连接结构
密封机理
泄漏形式
螺栓法兰连接的密封条件
1、预紧工况---初始密封条件 垫片比压力(y)----在预紧工况下,形成初始密封条件时垫 片单位面积上所受的最小压紧力。 要求预紧工况下,垫片单位面积上的压紧力不小于y,否则 介质会发生泄漏。
2、操作工况---工作密封条件 操作密封比压----操作时,为保证密封,垫片单位面积上必须 维持的压紧力,通常取m倍的计算压力(mPC)。
保证密封的条件
预紧时,法兰密封 面上的比压不低于
预紧密封比压y
工作时,法兰密封面 上的比压不低于操作 密封比压,即m倍的 介质计算压力
影响密封的因素
螺栓预紧力 垫片性能
压紧面形式 和加工质 量
操作条件 法兰刚度
螺栓法兰连接设计
密封性设计 (压紧面、垫片、螺栓) 法兰标准简介 法兰强度计算方法简介
③ 对于t≤-20℃的螺栓,要求选用低合金钢,并 进行夏比V形缺口低温冲击试验。
法兰类型
按使用场合管 容道 器法 法兰 兰 松式法兰
按结构形式 整体法兰 任意式法兰
容器法兰标准

JB4700~4707-2000《压力容器法兰》

法兰标准钢制管法兰标准
HG20592~20635-1997
t =0~400ºC
Di =400~2000mm
优点 1、全自紧式密封,压力和温度的波动不会影响密封可靠性。
2、取消了主螺栓,使筒体端部尺寸减小。 缺点 零件多、结构复杂。
伍德密封
C形环密封
O形环密封
其它密封结构
环形内腔可增 加垫片弹性和 自紧作用,补 偿温度波动对 密封的影响。
特点 1、透镜垫和锥形密封面线接触,密封容易。
① 要有全面的观念,综合考虑温度、压力、介质、 压紧面形式等方面要求,其中温度和压力是影响密 封的主要因素,也是选择垫片的主要依据。
② 在保证密封的前提下,尽量选用结构简单、价格 便宜、便于安装和更换的垫片。
③ 依据标准和规范,重视实践经验。
垫片选用表(表4-10)
螺栓设计
螺栓载荷
1、预紧工况
Fa=πDGby DG---垫片计算直径 b---垫片有效密封宽度 螺栓载荷Wa=Fa
Wa W1 W1 W1
2、操作载荷分析
(1)内压对平盖的轴向力
(2)径向扩张力的轴向分力
h h
(3)回弹力的轴向分力
h
五、开孔和开孔补强设计
开孔接管部位的应力集中 ★强度削弱 ★不连续应力 ★局部应力 ★焊接缺陷和残余应力
允许不另行补强的最大开孔直径
开孔最大直径的限制
2、管道可小范围偏转,自位性好。
高压管道密封
3、松式法兰,管道所受附加力矩小。
提高高压密封性能的措施
1、改善密封接触表面 2、改进垫片结构 3、采用焊接密封元件
螺栓载荷计算
平垫密封
螺栓法兰密封设计计算
双锥密封
1、预紧载荷分析
(1)压紧垫片所需螺栓力
代入几何关系:
(2)消除径向间隙g所需螺栓力

《钢制管法兰、垫片、紧固件》

GB9112~9125 JB/T 74~90
注意
* 一对相配的法兰必须选用同一标准
法兰公称直径(DN) —与法兰相配的筒体、封头或管子的公称直径。
法兰公称压力(PN) —指定材料的法兰在指定温度下的最大工作压力。
法兰公称压力等级欧美洲洲体体系系 * 两个体系间不能互相配用
Di ≤1000mm
平垫密封
卡扎里密封
优点: ● 螺纹套筒代替主螺栓, 承载能力大,装拆方便。 ● 预紧螺栓直径小
缺点: 螺纹套筒可能锈蚀 而拆卸困难。 (螺纹套筒可用 主螺栓代替)
适用范围: 大直径、高压力
双锥密封
双锥密封
g的大小 锥环刚度
锥环尺寸
双锥密封特点
预紧力的大小
1、结构简单,装拆方便、密封可靠。 2、半自紧密封,主螺栓直径较小。 3、压力和温度波动时也能保证良好密封。 适用范围:P=6.4~35MPa
有效补强范围
B
δet δt △ C
di+2C
C1+2C2
δnt
δe δ
(一)开孔削弱的面积
内压圆筒或球壳
A d 2 et (1 fr )
外压圆筒或球壳
其中:f r

[ ]tb [ ]tn
A 0.5[d 2 et (1 fr )]
平盖(开孔直径d≤0.5Di时)
H
R
2
[ ]tf
H
T
2
[ ]tf
高压密封结构
高压密封的基本要求
1、工作可靠,在正常压力和温度波动范围 内均能保证密封。 2、结构简单紧凑,装拆、维修方便。 3、密封元件能耐介质腐蚀且价格便宜。
高压密封的基本特点
1、金属密封元件 2、窄面或线接触密封 3、自紧或半自紧密封
特点: ● 强制式密封 ● 采用窄面金属垫片 ● 主螺栓直径大 适用范围:t ≤200ºC
法兰强度计算方法简介
弹性分析— 弹性失效设计准则(*) 塑性分析— 塑性失效设计准则 弹性分析设计计算方法WTiamteorssh法en(k*o)法
应力分析模型
法兰强度校核条件:
H

min
1.5[ ]tf

2.5[
]tn
R [ ]tf
T [ ]tf
压紧面形式
垫片形状
垫片
平面形、O形、波形、齿形、八角形、 椭圆形等
垫片类型
① 非金属垫片 常用材料:石棉橡胶板、橡胶板、聚四氟乙烯、 合成纤维、石墨等。 ② 金属垫片 常用材wenku.baidu.com:铜、铝、低碳钢、不锈钢、合金等。 ③ 组合式垫片 包括:金属包垫片;缠绕式垫片;带骨架的非金属 垫片等。
垫片选择原则
2、操作工况 FP=2πDGbmPC 螺栓载荷WP==F4+FDPG2 PC +2πDGbmPC
螺栓直径
预紧工况:
Aa

Wa
[ ]b
操作工况:
AP

WP
[ ]tb
取Am=max<Aa,AP>
d0
4 Am
n
螺栓间距的限制
L (3.5 ~ 4)dB
螺 栓 最 大 间 距 :Lm a x
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