压力容器之使用补强圈补强的接管补强计算
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 ra 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 ra 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。
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者局部整体补强。
①高强度钢(标准抗拉强度大于540MPa和铬钼钢(如15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 制造的压力容器；②补强圈勺厚度大于1.5 倍容器壁厚度；③设计压力大于或者等于4MPa的第三类容器；④容器的壳体壁厚大于或者等于38mm；⑤疲劳压力容器或者容器盛装介质为毒性的高位介质容器。
压力容器设计开孔补强精品文档4页
开孔补强4.5.5.5等面积补强的分析与计算■等面积补强----壳体承受应力所必需的金属截面，因开孔被削去多少，就必须在开孔周围的补强范围内补回同样截面的金属面积。
有效补强的金属面积大于或等于开孔削弱的金属面积A 、判断是否可以不补强和不作进一步补强计算（1）强度裕量（开孔后仍有的）●容器实际壁厚大于计算壁厚（δδφe ）●接管厚度大于计算厚度（t et δδφ）●接管根部有填角焊缝 ●所开孔不在焊缝处，但壁厚计算的中径公式仍考虑了焊缝系数，计算壁厚有裕量。
（2）GB150-1998对不另行补强的规定同时满足下列条件时，开孔后可不另行补强：②相邻两孔中心的距离()2d d +≥B、等面积补强计算（1）所需最小补强面积接管有效面积：接管转化为壳体的当量面积：ΔA-----弥补[][]tttσσ≤而需增加的面积；或接管有效承载面积的折减量。
■圆柱壳■外压柱壳或球壳■平盖注：上述平盖和外压容器的公式来由参见丁伯民《压力容器设计----原理及应用》对平盖和外压容器，决定壳体厚度或承载能力的是弯曲应力，开孔削弱的是抗弯截面模量（而不是壁厚截面积）。
为保证开空前后的抗弯截面模量相等（w=w 0），要求k=A/A 0=1/(2+S/S 0)，为保守起见，取k=0.5。
s —补强圈厚度，s 0----平盖厚度；A----补强面积，A 0----开孔削弱面积。
（2）补强范围■有效宽度B■接管外侧高度h 1■接管内侧高度h 2{}接管实际内伸高度,min 2nt d h δ=1（3）补强范围内富裕的可作补强的金属面积A e■A 1----壳体有效厚度减去计算厚度之后的多余面积■接管有效厚度减去计算厚度之后的多余面积()()r et r t et f C h f h A 221222-+-=δδδ■A 3----有效补强区内焊缝金属的截面积（4）有效补强区内另外再增加的补强元件的金属截面积A 4若A A e >，则开孔后无需补强。
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： 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。
压力容器开孔补强方法
压力容器开孔补强方法作者：马军伟来源：《中国新技术新产品》2015年第11期摘要：在工程应用中经常需要为满足各种工艺和结构上的要求在压力容器上开孔和安装接管。
容器开孔以后，开孔的地方会形成较大应力，这时需要进行补强，本文列举了一系列容器开孔方法，如等面积法、分析法以及压力面积法等。
关键词：大开孔；补强；压力容器中图分类号：TQ050 文献标识码：A1 前言随着石油化工技术以及海洋和空间等技术的发展，压力容器结构也不再像传统容器结构那样简单。
工艺以及结构需求的不同，使得容器的许多受压元件均要开孔接管，有时还需设计直径大于800mm的大开孔。
容器通过进行开孔，可以减弱其整体强度，使开孔边缘应力过于集中。
按照JB 4732规范提到的应力分类，容器开孔后的应力有以下几种：相贯线壳体变形造成的应力及峰值应力等等。
在容器设计制造中，国内对容器接管开孔补强一般采用以下几种方法：补强圈补强及厚壁接管补强等。
当补强圈补强与壳体厚度相等时，补强圈由于面积过大从而不能集中补强，而且壳体本身和壳体上的其它部件通常也会限制补强圈面积，因此补强圈补强一般适用于容器应力水平低，材料塑韧性好，且容器的工作条件比较优良的场合。
当采用厚壁接管补强时，由于接管与筒体的壁厚相差较大，增大了现场焊接难度和制造成本，若再出现接管力和接管弯矩作用时，接管的设计壁厚将急剧增加，将无法实现接管壁厚补强，因此接管壁厚补强一般适用于像仪表口等小直径接管的补强；而整体锻件补强由于受到锻件制造工艺的约束，目前一般用于封头人孔接管的补强，其结构尺寸大（DN500），成本高，制造难度大，周期长。
以上几种补强对小直径接管来说，优势非常明显。
但对于容器直径较大的（>800mm）开孔接管补强，会因为它的根部峰值应力过大，使得装置运行后，造成容器衬里脱落，甚至可能会造成装置停车。
从这个角度来看，传统的接管补强方法已经不能满足大型化装置。
针对以上情况本文介绍几种常用的压力容器大开孔计算方法。
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。
压力容器制作过程材料消耗定额
压力容器制作过程各类材料消耗定额管理一、封头：椭圆封头的展开尺寸计算：D展＝1.2Dg+2H+δ（1）D g ：为封头公称直径；（2）H：为封头直边高度；（3）δ：为封头壁厚；不需要拼接的封头应按方计算限额，需拼接的封头按封头净重的 1.35~1.45倍计算。
直径小于2米的可按偏于上限值计算；直径大于2米的可按偏于下限值计算。
二、筒体、裙坐：1、按筒体净重1.06~1.10倍计算（筒体净重指未开孔时重量）。
2、设备如果为空罐类，而且板面尺寸较宽，2台以上的设备，可以按偏于下限值计算，3、其余可按偏于上限值计算，但有些特殊情况例外。
三、补强圈、接管：1、设备中补强圈应按方计算；2、筒体、封头上各类插管的限额应按管子净重1.1倍考虑（未考虑管子插入尺寸）。
四、法兰：设备中各类法兰Dg≤500的按方计算其限额；Dg＞500的法兰，按法兰净重的2.0~2.5倍计算。
拼接法兰的分块标准；1、公称直径Dg≤500法兰整体下料，2、Dg＞500~900法兰分叁块下料；3、Dg≥1000~1200法兰分肆块下料；Dg≥1400~1600法法分陆块下料。
五、管板、折流板：1、换热器中管板、折流板按方计算，2、换热管如果为定尺管按＜1.03倍净重计算；3、非定尺管按净重1.15~1.20倍计算。
六、设备中其它类型的材料：筋板、盖板、隔板、挡板、拉杆、定距管等按实际情况，给适当消耗计算，一般材料消耗应控制在15％以下。
七、焊材消耗限额：1、焊条、焊丝、焊剂合计重量为设备净重的20~27.5‰；2、氧气限额为每台设备吨含量1.5~2瓶（6m3/瓶）；3、乙炔气为每台设备吨含量氧气的（1/3-1/4)倍；4、特别氩气为每台设备吨含量氧气的（1/9-1/12）倍；5、有些设备应根据实际情况进行核算焊材限额，可以参考以上标准。
6、各类碳钢焊条每Kg的数量：（1）Φ2.5焊条：55根/Kg；（2）Φ3.2焊条：32根/Kg；（3）Φ4焊条：19根/Kg；（4）Φ5焊条：11-12根/Kg；八、各类附属材料消耗限额：1、防锈漆、钝化膏：3Kg/10m2；2、香蕉水：0.8Kg/10m2；3、棉纱：0.12Kg/10m2；4、砂布：2张/10m2；5、钢丝刷按具体情况而定。
压力容器等面积法补强面积计算范围的探讨
nt 接管名义厚度;
C 腐蚀余量。
参考文献
1 GB 150 1998 钢制压力容器. 1998: 74~ 78 2 王志 文. 化 工容 器 及 设 备. 北 京: 化 学 工业 出 版 社,
1990: 103~ 105 3 刁玉玮, 王立业. 化工设备机械基础. 大连: 大连理 工
大学出版社, 1989: 190~ 195 ( 本文编辑 朱必兰)
主题词 压力容器 补强面积 计算
等面积补强法是压力容器常规设计中开孔补强 设计的主要方法之一, 由于该方法对开小孔计算安 全可靠而被广泛采用。目前大学化工机械专业也主 要介绍这种补强法, 但不同的资料介绍的补强面积 计算法 及补强范 围的确 定方法 不同[ 1~ 3] 。笔者 就 GB 150 1998 钢制压力容器!及现行大学教材中的 补强面积计算及补强范围试谈自己的看法。
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。
（此短管也可做为接管组对时的测量基准面）ｄ、圆心确定后用接管开孔划线工具按接管外径+2～4ｍｍ的尺寸和接管与筒体轴线的相对位置划出筒体上的相贯线。
压力容器开孔补强设计
4.3.5 开孔和开孔补强设计
过程设备设计
2
δ—壳体开孔处的计算厚度，mm； δet—接管有效厚度，δet =δnt-C，mm； fr—强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体 材料许用应力之比，当该值大于1.0时，取fr=1.0。
b、外压容器或平盖：
4.3.5 开孔和开孔补强设计
过程设备设计
优点：长期实践经验，简单易行，当 开孔较大时，只要对其开孔尺寸和形 状等予以一定的配套限制，在一般压 力容器使用条件下能够保证安全，因 此不少国家的容器设计规范主要采用 该方法，如ASME Ⅷ-1和GB150等。
4.3.5 开孔和开孔补强设计
01
过程设备设计
02
该法要求带有某 种补强结构的接 管与壳体发生塑 性失效时的极限 压力和无接管时 的壳体极限压力 基本相同。
2
中低压容器应用最多的补强结构，一般 使用在 静载、常温、中低压、 材料的标准抗拉强度低于540MPa、 补强圈厚度小于或等于1.5δn、 壳体名义厚度δn不大于38mm的场合。
3
应用
4
HG21506-2005《补 强圈》
JB/T4736-2005《补 强圈》
5
标准
4.3.5 开孔和开孔补强设计
单击添加副标题
4.3 常规设 计
开孔和开孔补
强设计
第四章
压力容器设计
CHAPTER Ⅳ
Design of Pressure Vessels
过程设备设计 主要内容 补强结构 开孔补强设计准则 允许不另行补强的最大开孔直径 等面积补强计算 接管方位 开孔和开孔补强设计
4.3.5 开孔和开孔补强设计
过程设备设 计
外侧高度
高压容器接管法兰的强度计算
Ｐ 石 油 化 工 设 备 技 术 ， ２ ０ １ ４ ， ３ ５ （ ２ ） ・ ７ ・ ｅ ｔ ｒ ｏ — Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
高压 容 器接 管 法 兰 的 强度 计 算
高 洁
（ 天 津 渤 化 精 细 化 工 设 备 有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ７ ０ ）
度等 要求 。
曲应 力 ， 此应 力 的分 布范 围 即￣ ／ ２ ， 所 以 圆筒 至
少应 有此 长度 ， 才 能满足 法 兰的计 算要求 。 上述 高压 容器 接 管 法 兰 ， 由于不 存 在 原 本 应
承受 部分 法兰 力 矩 的接 管 长 度 ， 所 以此 时 的接 管 法 兰不能 作为 整 体 法 兰处 理 ， 只能 作 为 没 有 圆筒 的整 体法 兰一 带颈 活套 法兰计 算 了 。
的限制 ， 往 往 只存 在 开孔 补 强 的 长 度 ， 不 存 在 承 受 法 兰 力 矩 要 求 的接 管 长 度 ， 为 此 在 这 种 情 况 下 管 法 兰 不 能 按 整体法兰计算 ， 应 以 带 颈 活 套 法 兰设 计 。
关键词 ： 高压 容 器 法 兰 强度 计 算
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － Ｏ ｌ １ ０ 。
作者 简 介 ： 高洁 ， 女， １ ９ ８ ４年 毕 业 于 天 津 大 学 化 工 机 械 专 业 ，
图 １ 接 管 结 构 长 度
现从 事压 力 容 器 设 计 工 作 ， 常规压 力容器 设计 审核人 ， 高 级
工程师。
在 中低 压容 器 上 ， 通 常 采用 补 强 圈 。 当补强
压力容器中补强圈间隙对补强作用影响
压力容器中补强圈间隙对补强作用的影响摘要：本文针对压力容器制造施工过程中，补强圈与容器壳体之间会存在着一定间隙，采用有限元法进行数值模拟，通过建立不同间隙的有限元模型，来研究补强圈与壳体之间存在的间隙对补强作用的影响。
abstract： in the pressure vessel manufacturing construction， there will be a certain gap between reinforcing circle and the vessel. this paper uses the finite element method to research reinforce effect through creating the different gap finite element model.关键词：压力容器；有限元法；间隙key words： pressure vessel；finite element method；gap 中图分类号：tq051.3 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）04-0025-020 引言在压力容器设计过程中，针对容器开孔问题常采用补强圈进行补强。
补强圈结构简单，易于制造，应用广泛。
补强圈补强是指在壳体开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。
补强圈一般与器壁采用搭接结构，材料与器壁相同，补强圈尺寸可参照标准确定，也可按等面积补强原则进行计算。
当补强圈厚度超过8mm时，一般采用全焊透结构，使其与器壁同时受力，否则不起补强作用。
为了焊接方便，补强圈可以置于器壁外表面或内表面，或内外表面对称放置，但为了焊接方便，一般是把补强圈放在外面的单面补强。
为了检验焊缝的紧密性，补强圈上有一个m10的小螺纹孔，从这里通入压缩空气进行焊缝紧密性试验。
但在压力容器设计开孔补强的理论分析中，通常假设在补强圈与容器壳体之间没有间隙，而压力容器制造施工过程中，补强圈与壳体之间不可避免会产生一定的间隙。
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。
在实际工程应用中，压力容器的设计、制造和使用环节都需要严格遵守相关的标准和规范，确保压力容器的安全性和可靠性。
压力容器补强圈标准作为其中重要的一部分，对于压力容器的安全运行起着至关重要的作用。
希望相关行业单位和从业人员能够充分重视压力容器补强圈标准的执行，共同维护压力容器的安全生产。
浅谈常规压力容器的开孔补强设计
浅谈常规压力容器的开孔补强设计摘要：在压力容器上开孔，将会使压力容器的承压能力降低，在其设计工艺条件下会产生危险，因此压力容器开孔后需进行补强，本文介绍了压力容易开孔补强的两种方法和应注意的问题，并针对实例进行了计算演示。
关键词：压力容器补强开孔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。
开孔补强设计是压力容器设计中必不可少的一部分，标准和规范中虽然对设计和计算都作了较为详细的规定，但安全、经济、合理的设计仍是摆在我们面前的一个课题。
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。
按照GB150-1998《钢制压力容器》规定，在压力容器的设计过程中，应采用适当的开孔补强设计。
下面就对压力容器的开孔补强进行分析。
一、开孔补强方法的选择1.压力面积法压力面积是西德AD规范中采用的开孔补强方法，其开孔率可达0.8，较等面积法为大。
当开孔率超出等面积法适用范围时，常采用该法进行补强：压力面积法的意义如下。
式中，AP-为补强有效范围内的压力作用面积；Aσ-为补强有效范围内的壳体、接管、补强金属的截面积；P-设计压力；[σ]-材料许用应力公式（1）是以在壳体有效补强区域中的压力载荷与壳体的承载能力相平衡为基础的，即压力在壳体受压面积上形成的载荷与有效补强范围中的壳体、接管、补强材料的面积所具有的承载能力相平衡。
由式（1）的变形得出式（1a）：式中左端项即压力在壳体受压面积上形成的载荷。
式中右端项为材料所具有的承载能力材料的承载能力，应大于压力引起的载荷，所以使用不等号相联接。
右端项中是由于采用“中径”公式的缘故。
2.等面积补强法等面积法是以拉伸的开孔大平板为计算模型的。
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，而且还产生很高的弯曲应力，故该方法不能相适应。
补强计算时，在有效补强范围内的所有多余面积（即有效厚度提供的面积扣除壳体或接管本身强度所需的面积）均可作为补强面积。
补强圈尺寸计算公式
补强圈尺寸计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：圆形管道在工程施工中经常会用到，对于圆形管道上的圆环，我们需要进行合适的尺寸计算，以确保其牢固性和耐久性。
补强圈是一种增强圆环强度和稳定性的重要结构元件，其尺寸计算是一项关键的工作。
本文将介绍补强圈尺寸计算的基本公式和方法，希望能为工程人员提供一些参考和帮助。
我们来看一下补强圈的作用和结构。
补强圈通常位于圆环的内侧或外侧，是用来增加圆环的承载能力和抗拉能力的。
在圆环受到外部力或载荷作用时，补强圈可以有效地减小圆环的变形和应力集中，从而提高整个结构的稳定性和安全性。
补强圈通常采用钢材、铸铁或合金材料制作，其尺寸和形状也会根据具体工程需求来确定。
在进行补强圈尺寸计算时，首先需要确定圆环的直径和厚度，以及圆环所受的载荷和应力。
根据圆环的几何形状和力学特性，可以得到以下基本的补强圈尺寸计算公式：1. 补强圈的宽度计算公式：补强圈的宽度通常取决于圆环的直径和材料的强度。
一般来说，补强圈的宽度越大，其承载能力和抗拉能力也就越强。
补强圈的宽度计算公式可以表示为：\[b = K \times d\]b为补强圈的宽度，d为圆环的直径，K为一个根据具体工程情况确定的系数。
通过以上的基本公式，我们可以初步计算出补强圈的尺寸，并根据具体工程需求来进一步优化和调整。
在进行补强圈尺寸计算时，需要注意考虑圆环的几何形状、材料特性、载荷情况以及安全系数等因素，以确保补强圈的设计符合工程标准和要求。
补强圈的尺寸计算是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑多种因素，并依据科学的方法和理论来进行。
只有经过严谨的计算和评估，才能保证补强圈在工程实践中的有效性和可靠性。
希望本文的介绍能够为工程人员提供一些帮助和指导，使他们在实际工作中能够更好地应用和掌握补强圈的尺寸计算方法。
祝各位工程同行工作顺利，谢谢！第二篇示例：圈尺补强是指在圈尺上添加额外的材料以增加其结构强度和稳定性。
圈尺主要用于测量长度、角度和直线的工具，在建筑、机械、制造和制图等领域中得到广泛应用。
补强圈尺寸计算公式
补强圈尺寸计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工程设计和制造过程中，圈尺是一种常用的量具，用于测量直径、周长和半径等尺寸。
为了确保制造的产品符合设计要求，需要对圈尺的尺寸进行补强计算。
补强圈尺寸计算公式是一种用来确定圈尺尺寸的数学表达式，可以帮助工程师和技术人员正确计算出所需的圈尺尺寸。
本文将详细介绍补强圈尺寸计算公式的原理和应用。
1. 补强圈尺寸计算的原理补强圈尺寸计算是基于圈尺的使用要求和设计要求进行的。
圈尺通常由钢带或塑料等材料制成，具有一定的弹性和刚度。
在测量尺寸时，需要确保圈尺可以准确地贴合被测尺寸的表面，同时不会产生变形或损坏。
补强圈尺寸计算的原理是在不破坏测量精度的前提下，保证圈尺具有足够的强度和刚度。
补强圈尺寸的计算通常涉及到弹性力学和材料力学知识。
下面是一个常用的补强圈尺寸计算公式：圈尺的理想外圆直径D = d + kδD为圈尺的理想外圆直径，d为被测尺寸的直径，k为补强系数，δ为圈尺的厚度。
补强系数k的选取需要考虑圈尺的用途和材料特性。
一般来说，k 的取值范围在0.01~0.05之间。
当补强系数k的值较小时，圈尺的强度和刚度较低，适用于对被测尺寸要求不高的情况；当补强系数k的值较大时，圈尺的强度和刚度较高，适用于高精度测量。
补强圈尺寸计算在工程设计和制造领域中具有重要的应用价值。
正确计算补强圈尺寸可以确保用于测量的圈尺具有足够的强度和刚度，从而保证测量结果的准确性和可靠性。
补强圈尺寸计算还可以帮助工程师选择合适的圈尺材料和加工工艺，提高产品的质量和性能。
在实际应用中，工程师和技术人员需要根据具体的测量要求和设计要求来确定补强圈尺寸计算公式的参数。
还需要注意圈尺的安装和使用方法，避免在测量过程中产生误差或损坏。
通过合理地应用补强圈尺寸计算公式，可以提高产品的设计和制造效率，确保产品质量和性能达到要求。
第二篇示例：圆形圈材料常用来用于制作机械零件或结构件，而对于设计师/工程师来说，计算圆形圈的尺寸是非常重要的一部分。
管道补强圈标准尺寸表
管道补强圈标准尺寸表管道补强圈是用于加强和补强管道的重要组件，特别是在石化行业中。
这些补强圈的设计、制造、检验和安装遵循一系列严格的标准，以确保其质量和安全性。
以下是一些关于管道补强圈标准的内容。
1. 适用范围和定义：管道补强圈主要用于石化管道，以加固和补强管道。
这些补强圈通常由金属材料制成，如不锈钢或碳钢。
这些材料应具有质量证明文件，并符合相关国家和行业标准。
2. 设计和制作要求：补强圈的设计应考虑管道的强度要求、运行工况及安装环境等因素。
其尺寸和形状应根据被补强的管道尺寸和形状进行定制。
补强圈的制作应保证其几何尺寸精确，焊接质量可靠，无明显缺陷。
此外，补强圈的表面处理应满足防腐、美观及防滑等要求。
3. 标准尺寸和重量：补强圈的外径和重量与公称直径有关，补强圈的厚度也会影响其重量。
以下为具体管道补强圈标准尺寸表。
是一些具体的尺寸和重量数据，以供参考：公称直径为50mm的补强圈，其外径为130mm，重量从0.32kg起，具体取决于补强圈的厚度。
公称直径为65mm的补强圈，其外径为160mm，重量从0.47kg起。
公称直径为80mm的补强圈，其外径为180mm，重量从0.59kg起。
公称直径为100mm的补强圈，其外径为200mm，重量从0.68kg起。
以此类推，直到公称直径为600mm的补强圈，其外径为980mm，重量从13.8kg起。
4. 补强圈的结构和应用：补强圈一般与器壁采用搭接结构，材料与器壁相同。
补强圈尺寸可参照标准确定，也可按等面积补强原则进行计算。
当补强圈厚度超过8mm时，一般采用全焊透结构，使其与器壁同时受力。
补强圈可以置于器壁外表面或内表面，或内外表面对称放置，但为了焊接方便，一般是把补强圈放在外面的单面补强。
总之，这些信息提供了关于管道补强圈标准的基本概述。
对于具体的应用和设计，实际应用中还需考虑其他技术要求和设计细节。
建议在具体设计和应用时，详细查阅完整的标准文档。
关于化工压力容器的补强设计及计算
关于化工压力容器的补强设计及计算发表时间：2020-04-07T15:17:02.053Z 来源：《基层建设》2019年第32期作者：赵华融[导读] 摘要：在压力容器设计过程中，满足强度的开孔补强设计及计算对压力容器的安全、平稳运行至关重要。
广州市浩鑫洁净工程技术有限公司摘要：在压力容器设计过程中，满足强度的开孔补强设计及计算对压力容器的安全、平稳运行至关重要。
基于此，笔者展开以下探讨以供参考。
关键词：化工压力容器；开孔补强1.化工压力容器开孔补强设计在化工压力容器开孔补强设计过程中，最主要的是截面的选取，通过对补强面积的确定和计算，求得开孔所需补强面积，再选择适当的补强方式。
补强圈在化工压力容器补强设计中得到较多应用，而厚壁接管补强在其设计制造中显现出的优势使其得到广泛的应用。
2.开孔补强设计在压力容器设计中的运用（1）补强圈补强设计在设备中，适当的补强面积可以使开孔设备拥有更加强大的承载力，适当降低开口边沿的应力峰值。
采用补强圈结构进行补强时，必须符合下面的几项规定：1）低合金钢的标准抗拉强度下限值＜540MPa； 2）补强圈厚度小于或等于1.5倍壳体壁厚； 3）壳体名义厚度≤38mm。
此外，对于盛装毒性为极度危害与高度危害介质的压力容器，也不宜采用。
由于补强圈与壳体采用搭接连接方式，搭接结构处角焊缝会引起较大的局部应力。
补强圈与壳体金属间的热膨胀差会使补强局部区域产生热应力，因此，补强圈补强结构不能用于承受疲劳载荷的压力容器。
（2）厚壁接管补强设计针对容器壁的小孔径开孔补强设计，厚壁接管补强法是较为常用的方法，选用厚壁接管补强时，应保证接管内径满足工艺要求。
厚壁接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易检验，补强效果较好，厚壁接管补强结构的加厚部分处于最大应力区域内，从而可以有效降低开孔边的应力集中系数。
厚壁接管补强可选择无缝钢管，也可选用锻件加工制造。
厚壁管补强与壳体的连接方式有内齐平式、内插入式和外安放式三种类型，见图1，按等面积法原则，内插入式能适当减小补强厚壁管壁厚。
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接管连接型式
插入式接管
接管实际内伸长度
0
mm
接管材料
20(GB8163)
接管焊接接头系数
1
名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
1
mm
补强圈材料名称
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离
mm
补强圈外径
mm
补强圈厚度
mm
接管厚度负偏差C1t
0.6
mm
补强圈厚度负偏差C1r
mm
接管材料许用应力[σ]t
148.25
MPa
接管:B1，B2,φ108×4
计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔
设计条件
简图
计算压力pc
3.5
MPa
设计温度
150
℃
壳体型式
圆形筒体
壳体材料
名称及类型
Q245R
板材
壳体开孔处焊接接头系数φ
1
壳体内直径Di
450
mm
壳体开孔处名义厚度δn
8
mm
壳体厚度负偏差C1
0.3
mm
壳体腐蚀裕量C2
8
mm2
A1+A2+A3=158
mm2，小于A，需另加补强。
补强圈面积A4
561
mm2
A-(A1+A2+A3)
430
mm2
结论:合格
封头轴线的距离
mm
补强圈外径
210
mm
补强圈厚度
6
mm
接管厚度负偏差C1t
0.6
mm
补强圈厚度负偏差C1r
0.3
mm
接管材料许用应力[σ]t
140
MPa
补强圈许用应力[σ]t
140
MPa
开孔补强计算
非圆形开孔长直径
103.2
mm
开孔长径与短径之比
1
壳体计算厚度δ
5.6962
mm
接管计算厚度δt
1.2658
校核
Checked by
日期
Date
审核
Verified by
日期
Date
批准
Approved by
日期
Date
开孔补强计算
计算单位
压力容器专用计算软件
接管:A1，A2,φ108×4
计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔
设计条件
简图
计算压力pc
1
MPa
设计温度
80
℃
壳体型式
椭圆形封头
mm
补强圈强度削弱系数frr
1
接管材料强度削弱系数fr
1
开孔补强计算直径d
103.2
mm
补强区有效宽度B
206.4
mm
接管有效外伸长度h1
20.317
mm
接管有效内伸长度h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
588
mm2
壳体多余金属面积A1
104
mm2
接管多余金属面积A2
46
mm2
补强区内的焊缝面积A3
软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999
DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN
工程名：
PROJECT
设备位号：
ITEM
设备名称：
EQUIPMENT
图号：
DWG NO。
设计单位：压力容器专用计算软件
DESIGNER
设计
Designed by
日期
Date
接管有效内伸长度h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
183
mm2
壳体多余金属面积A1
509
mm2
接管多余金属面积A2
84
mm2
补强区内的焊缝面积A3
8
mm2
A1+A2+A3=601
mm2，大于A，不需另加补强。
补强圈面积A4
mm2
A-(A1+A2+A3)
mm2
结论:合格
开孔补强计算
计算单位
压力容器专用计算软件
补强圈许用应力[σ]t
MPa
开孔补强计算
非圆形开孔长直径
103.2
mm
开孔长径与短径之比
1
壳体计算厚度δ
1.7702
mm
接管计算厚度δt
0.3384
mm
补强圈强度削弱系数frr
0
接管材料强度削弱系数fr
1
开孔补强计算直径d
103.2
mm
补强区有效宽度B
206.4
mm
接管有效外伸长度h1
20.317
mm
壳体材料
名称及类型
Q235-B
板材
壳体开孔处焊接接头系数φ
1
壳体内直径Di
450
mm
壳体开孔处名义厚度δn
8
mm
壳体厚度负偏差C1
0.3
mm
壳体腐蚀裕量C2
1
mm
壳体材料许用应力[σ]t
113.75
MPa
椭圆形封头长短轴之比
1.9912
凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°)
-0
接管实际外伸长度
100
1
mm
壳体材料许用应力[σ]t
14形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°)
接管实际外伸长度
242.5
mm
接管连接型式
插入式接管
接管实际内伸长度
0
mm
接管材料
20(GB8163)
接管焊接接头系数
1
名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
1
mm
补强圈材料名称
Q245R
凸形封头开孔中心至