开孔补强计算时有效补强范围的确定

d 2
+
dn
+
dnt〕，
作者简介：李拥军（1971—），男，四川人，本科学历，工程 师。江林重工（常州）机械有限公司审核员。研究方向为压力容 器设计。
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石油和化工设备 2011年第14卷
实际最大可能的右侧宽度｝mm，当实际最大可能
的右侧宽度大于max〔 穷大符号∞表示。
d
,
d 2
（6）壳体计算厚度δ，δ=
Pi Di = 2[s ]tf − P
= 1×1340 =4.92mm
2 ×136.8 ×1 − 1
（7）接管计算厚度δt，δt=
1× 250.8 ＝1.34 2× 93.8×1−1
mm
（8）需要补强的面积A，
A= dd + 2d(dntC')(1− fr ) = 250.8× 4.92 + 2× 4.92 × (14 − 1.5 −1.4) × (1− 0.68) ≈1269mm2
3 结论 经笔者在设计实践中多次验证，该方法是可
行的，适合于各种情况下有效补强范围的计算。
◆参考文献 [1] GB150-1998，钢制压力容器[S]. 收稿日期：2011-04-25；修回日期：2011-05-16
（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
A1+ A2=609+1029=1638 mm2。显然，有A1+ A2>A，满足补强要求。
2 提出建议
为解决上述两个问题，笔者提出如下建议。
2.1 有效补强宽度B的确定按如下方式进行
左侧宽度B1，B1=min｛max〔d ,
d 2
+
dn
+
dnt〕，
实际最大可能的左侧宽度｝mm，当实际最大可能
的左侧宽度大于max〔
d, d 2
+ dn + dnt
〕时，可用无
穷大符号∞表示。
右侧宽度B2，B2=min｛max〔d ,
第6期
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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
+
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｛
来自百度文库
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
际情况照搬GB150-1998的有关计算式进行计算就
会出现错误。
（2）当计算接管内伸部分可用于补强的面积 时，GB150-1998在计算式中考虑了接管材料沿厚 度方向的腐蚀，但没有考虑管端沿轴线方向的腐 蚀，同时，此点与GB150-1998中图8-1（有效补 强范围示意图）的右侧图即本文图1不符。图1中 C2’即为GB150-1998图8-1中的C2，表示接管内伸 端的腐蚀裕度。
2.3 应用实例
如图2所示，某固定床反应器导流筒出液口 a，现在进行开孔补强计算。计算条件如表1所 示。
于常见的情形，但不适合于特殊情形，而本文的 建议适合于各种情形。
2.2 有效补强内侧高度的确定按如下方式进行
h2=min｛ ddnt ，接管实际内伸高度—C2’｝ mm
图2
表1 计算条件
设计压力MPa 设计温度℃ 接管材料 接管规格 接管厚度负偏差mm 接管腐蚀裕度mm 接管材料在设计温度下许用应力MPa
图1中C’ 、C2’分别表示接管的厚度附加量 和腐蚀裕度，其余字母含义同GB150-1998。
笔者在执行该规定的过程中，认为有两点值 得注意：
（1）当计算有效宽度B时，有时由于接管实 际最大可能的左侧宽度B1或右侧宽度B2均小于或
其中一个小于max｛
d, d 2
+ dn
+ dnt
｝，从而导致有
效宽度B不能是max｛ d + 2dn + 2dn｝t ，若B1<max｛
=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
1 340 20 ∮273X14 1.4 1.5 93.8
壳体材料 壳体尺寸 壳体进度负偏差mm 壳体腐蚀裕度mm 壳体材料在设计温度下许用应力MPa 实际最大可能左侧宽度mm 实际最大可能右侧宽度mm
16MnR ∮1368×14
0.8 1.5 136.8 163 192
开孔补强计算过程如下：
（1）开孔直径d， d=245+2×（1.4+1.5）
d,
d 2
+ dn
+ dnt
｝，B2>max｛d ,
d 2
+ dn
+ dnt ｝，则
；
B
｛
= d
,Bd21 ++mdanx+{dd,ntd2
+ dn + dnt }
｝，则B=
又若B1和B2均小于max B1+ B2。
由于GB150-1998没有提及上述特殊情形，若
采用“压力容器设计计算程序软件包”或不顾实
（9）壳体上可用于补强面积A1，A1=(B-d) (de − d)-2( dnt − C' )( de − d )(1- fr)
=（355-250.8）×（14-0.8-1.5-4.92）-2× （14-1.4-1.5）×（14-0.8-1.5-4.92）×（1-0.68）≈ 609 mm2
（10）计算h1和h2 h1=min｛ ddnt ,接管实际外伸高度｝=min{ 250.8×14 ,86}=59.3mm h2=min｛ ddnt ,接管实际外伸高度- C2’｝ =min{59.3,20-1.5}=18.5mm
1 问题的提出 GB150-1998《钢制压力容器》对钢制压力容
器壳体的开孔补强计算主要采取等面积补强法， 如图1所示。
图1
进行等面积开孔补强计算时，GB150-1998第 8.7.1其间对有效补强范围的规定如下：
有效宽度B为：B=max｛ 2d , d + 2dn + 2dnt ｝ mm；
有效高度为：外侧高度h1=min｛ ddnt ，接管实 际外伸高度｝mm，内侧高度h2=min｛ ddnt ，接管 实际内伸高度｝mm；