筒体开孔补强计算(钢)
圆筒开孔补强结构尺寸设计计算表 GB150-2011 6.6.3
（0） 要求：δ et ( t ) min
1.8 215 接管 166.1 1800 18 1.8
MPa mm mm mm
[ ]ts
Di δn Cs
[ ]tt
do δnt Ct
166.1 960 30 1.8 接管Байду номын сангаас
mm mm [σ]t U mm MPa
δ
（0） e
= δ n - Cs
16.2 1819.8
(0)
由 ρ ， U ， g 查曲线得 h mm mm d (1)=D ρ (1) δ t(1)=d (1)/2U
( 0) g （1） et / t (1)
d (n) δ t(n) g (n) h min
909.9 4.930222757 5.719822691
1091.88 5.916267309
（0） δ et = δ n t - C t （0） d = do - δ et
28.2 931.8 166.1 92.28
（0） D = Di + δ e + 2C s
[ ]t min([ ]ts , [ ]tt )
U =[σ]t / p δ=R / U 9.86 1.64 ρ=d/D ρ (1)= 0.50 由 ρ ， U ， h 查曲线得 g g (1)= 0 δt=r / U
开口补强(GB150)
接管内侧有效补强高度h2 h2=接管实际内伸高度= 筒体多余金属面积A1 接管多余金属面积A2 焊缝截面积A3 另加补强的面积A4 补强判别
A1=(B-d)(δn-δ-C)-2(δnt-Ct)(δn-C-δ)(1-fr)= A2=2h1(δnt-δt-Ct)fr+2h2(δnt-Ct-C2t)fr= A3= A4=A-(A1+A2+A3)= A4为负值，不需另加补强补强形式:
中国石化 洛阳石油化工工程公司 遵循规范：GB150 150遵循规范：GB150-1998 开口编号: 开口编号:
计 算 书
筒体开孔补强
项目号 文表号 页 码
80800D0201 70-401/C1 第 6 页共 6 页 零件编号： 零件编号： 5
开口直径： 开口直径： 1000
设计条件
计算压力PC 设计温度t 筒体内直径Di 筒体材料 筒体材料许用应力[σ] 筒体焊接接头系数φ 筒体计算厚度δ 筒体厚度负偏差C1 筒体腐蚀裕量C2
3.00
mm mm mm mm mm×mm
mm 补强圈有效宽度B'=Min(B,D)
1600.00 -5.68 -2.74 1600×-4
当[σ]补 ≥[σ] 时，δn'=δ'+C'= 当[σ]补t<[σ]t时，δn'=δ'×[σ]t/[σ]补t+C'= 外直径×名义厚度 D×δn'=
t
筒体开孔补强简图
0.950 160.0 4000.0 16MnR 162.2 0.85 13.83 0.00 3.0 mm mm mm mm mm 接管厚度负偏差C1t MPa 接管腐蚀裕量C2t mm 接管厚度附加量Ct(=C1t+C2t) mm 接管焊接接头系数φt 0.00 3.00 3.00 0.85 mm mm mm MPa MPa °C mm
使用SW6—2011计算压力容器开孔补强的几个问题
使用SW6—2011计算压力容器开孔补强的几个问题【摘要】开孔补强是压力容器设计中必不可少的一部分，在压力容器结构设计前需要使用SW6-2011过程设备强度计算软件进行强度计算。
为保证计算的准确性，必须透彻理解SW6-2011软件计算的理论基础，但在实际工作中，一些设计者常常会忽视标准规范中的某些说明或者对计算理论的理解不够透彻而导致取值错误，直接影响了设备的安全可靠性。
本文列举了几个在日常工作中经常遇到的在使用SW6-2011计算压力容器开孔补强时需要注意的问题及通常的处理办法，提醒设计者在设计工作中引起足够重视。
【关键词】开孔补强；压力容器；SW6-20110 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。
开孔补强计算
mm2
A1+A2+A3=1853.34
mm2，小于A，需另加补强。 A4=A-Ae=7504.74-1863.34=5651.42
补强圈面积A4
mm2
A-(A1+A2+A3)
mm2
结论:合格
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
1.4
mm
补强圈厚度负偏差C1r
mm
接管材料许用应力[σ]t
180
MPa
补强圈许用应力[σ]t
MPa
开孔补强计算
非圆形开孔长直径
480.8
mm
开孔长径与短径之比
1
壳体计算厚度δ
5.5072
mm
接管计算厚度δt
1.3231
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
633
mm
补强区有效宽度B
1006
mm
接管有效外伸长度h1
83.9
mm
接管有效内伸长度h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
7504.76
mm2
壳体多余金属面积A1
794.74
mm2
接管多余金属面积A2
994.55
mm2
补强区内的焊缝面积A3
开孔补强计算
计算单位
接管:N1,φ503×14
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
3.75
MPaபைடு நூலகம்
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
钢制压力容器筒体开孔补强圈有效补强面积和形状论证
（ 新疆克拉玛依安泰炼化工程有 限责任公司 ， 新疆 克拉玛依 ８４０ ） ３０ ３
摘 要 ： 照 Ｉ４ ３ — ０ ２ 补 强 圈》 准 给 出的 压 力 容 器补 强 圈理 论 尺 寸 为 内 外 正 圆形 状 ， 考 虑 到 实 际放 样 依 Ｂ ７ ６ ２０ 《 标 但 时 ， 体 开 孔越 大 ， 相 贯 线 尺 寸 变化 也 越 大 。如 果 只按 照 外 径 正 圆 形 、 筒 其 内径 椭 圆下 料 ， 贯 线 尺 寸 变化 大的 补 相 强 圈宽 度 就会 变 小 ， 实 际有 效 补 强 面 积 就会 小 于 Ｇ １ ０ １ ９ 标 准 中 第 ８章 规 定 设 计 计 算 的所 需补 强 面积 ， Ｂ ５— ９ ８ 导 致 补 强 圈报废 。 章 旨在 通 过 对 各 种 规 格 容 器 上 不 同开孔 补 强 圈 的 实 际放 样 尺 寸 进 行 计 算 （ 对补 强 圈 的 长短 文 既
宽 度 ， 仍 为正 圆 形状 ， 样 既 保 但 这
）
ｌ
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１ｌ曼 ５
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Ｄｚ
注 ： 为 补 强 圈 内 径 ， ｍ； ，ｄ ＋（ 同焊 接 坡 口组 对 间 隙 ） ｄ Ｄ。 ｍ Ｄ＝ ｏ 不 ，ｏ为 接管外径 ， ｍｍ； ： 补 强 圈 外 径 ， ｍ；ｃ为 补 强 圈 厚 度 ， ｌ； Ｄ 为 ； 贯 线 ； 长 短 轴 差 ； 强 面积 相 半 补 中图 分 类 号 ： Ｑ ５ Ｔ ０１ 文献标识码： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６ ８ ３ （ ０ １ ０ — １７ ０ １０ — ９７ ２ １） ６ ０ ０ — ３
根据 Ｊ ４ ３— ０２ ￣强圈》 Ｂ ７６ ２ ０ （ ｂ 标准要求 ， 补强圈理论尺 寸 为 内外 正 圆形 状 ， 在实 际容 器 制 造 过 程 中 ， 虑 到接 但 考 管 与筒 体 组 对形 成 的相 贯线 问题 ，其 相 贯 线 尺 寸 变化 越 大 ， 强 圈 内径 尺 寸 变化 越 大 ， 补 即为 椭 圆 形 ， 轴 和 短 轴 长
第四章 开孔补强设计
第 开孔补强设计根据GB 150规定，当在设计压力P c ≤2.5MPa 的在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=500mm 的 人孔需要补强。
1. 补强设计方法判别按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。
开孔直径22C d d i +==500+2×2=504 mm 。
∵ 2/i D d <=3000/2=1500 mm故可以采用等面积法进行开孔补强计算。
接管材料选用10号钢，其许用应力[σ]t=117MPa根据GB150-1998中式8-1，开孔所需补强面积()r et f d A -+=12δδδ 其中：壳体开孔处的计算厚度δ=17.758mm 接管的有效厚度21C C nt et --=δδ=20-0-2=18mm 强度削弱系数[][]r tn r f δδ/==117/170=0.689所以开孔所需补强面积为()r et f d A -+=12δδδ=504×17.758+2×17.758×18×0.311 =4238.452mm 2. 有效补强范围2.1有效宽度B 的确定按GB150中式8-7，得：d B 21==2×504=1008 mmnt n d B δδ++=22=504+2×18+2×20=580mm B=()max 2,1B B=1008 mm2.2有效高度的确定 (1）外侧有效高度h的确定根据GB150中式8-8，得：11h =ntd δ=18504⨯=95.25mm12h =接管实际外伸高度H=H 1=280mm 1h =(()min 12,11h h =95.25mm(2）内侧有效高度2h的确定根据GB150-1998中式8-9，得：21h =ntd δ=18504⨯=95.25mm22h =0()min 22,212h h h ==03. 有效补强面积根据GB150中式8-10 到 式8-13，分别计算如下：321A A A A e ++= 3.1 筒体多余面积AA=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=(1008-504)(20-17.758)-2×20(20-17.758)(1-0.689)=1102.0782mm 3.2接管的多余面积 接管厚度：ct ic t P D P 5.0φ]σ[2δ==9184.15.09.011725009184.1⨯-⨯⨯⨯=4.94mm()21222h f h A r t e +-=δδ()2C e -δ=2×92.25×(20-17.758)×0.689+0=285.004 2mm4.接管区焊缝截面积(焊角取6.0mm ）262/123⨯⨯=A =36 2mm5.补强面积321A A A A e ++==1102.078+285.004+36=1451.0822mm因为，A e ＜A 所以开孔需另行补强。
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
等面积法开孔补强计算
a） 有效宽度 B 按式（6-6）计算，取二者中较大值；
⎧ ⎪2d op B=⎨ ⎪ ⎩d op + 2δ n + 2δ nt
b） 有效高度按式（ 6-7）和式（ 6-8）计算，分别取式中较小值。 外伸接管有效补强高度：
································（6-6）
⎧ ⎪ d opδ nt h1 = ⎨ ⎪ ⎩接管实际外伸高度
接管外径 接管壁厚 25 32 ≥ 3.5 38 45 ≥ 4.0 48 57 ≥ 5.0 65 76 ≥ 6.0
mm
89
注： 1 钢材的标准抗拉强度下限值 Rm≥ 540 MPa 时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。 2 表中接管壁厚的腐蚀裕量为 1 mm，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚。
Ae = A1 + A2 + A3
式中： Ae——补强面积， mm2 ；
································（6-9）
A1——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积（按式 6-10） ， mm2 ；
A1 = B − d op (δ e − δ ) − 2δ et (δ e − δ )(1 − f r ) ······························ （6-10）
6.2 6.2.2
术语、定义和符号 GB150.1 通用要求中界定的术语和定义适用于本章。 符号
6. 2.1
A——开孔削弱所需要的补强截面积， mm2； B——补强有效宽度， mm；
1
GB 150.3—2010 C——厚度附加量（按 GB150.1 规定） ， mm； Cs—— 圆筒厚度附加量； Ct ——接管厚度附加量； D ——圆筒中面直径， mm； Di——圆筒内直径， mm； Do——平盖直径， mm； dop——开孔直径， mm； d——接管中面直径， mm； do——接管外直径， mm； fr——强度削弱系数； g ——接管补强系数； h —— 圆筒补强系数； h1——外伸接管有效补强高度， mm； h2——内伸接管有效补强高度， mm； K ——等效总应力集中系数；
HG20583-2011-7-大开孔的补强计算
圆筒壳体上大开孔接管计算设计依据及参考资料《HG/T20583-2011 钢制化工容器强度计算规定》设计条件：壳体计算内直径Di800mm壳体计算内径Ri400mm壳体采用厚度δs30mm壳体采用厚度δb95mm腐蚀余量C23mm壳体厚度附加量C 3.3mm接管厚度附加量C' 3.3mm（与壳体材料相同时）接管内直径di550mm设计压力P 6.8Mpa壳体材料许用应力[σ]s185Mpa（常温下）接管材料许用应力[σ]b185Mpa（常温下）设计计算1，壳体补强的有效宽度148.5695b=3δs90b=max（b1，b2）=148.56952，接管外侧补强的有效高度242.5776h1实际外侧高度120h1=120取小值3，接管内侧补强的有效高度119.0091 h2实际内侧高度0h2=0取小值4，补强有效范围内壳体内的压力面积Aps（如图）Aps=(b+do/2)*Ri=207427.8mm^25，补强有效范围内接管内的压力面积ApbApb=（(δs-C)+h1）*di/2=40342.5mm^26,壳体上开孔区有效承压金属面积AfsAfs=（δs-C)*b=3966.805mm^27，接管上开孔区有效承压金属面积AfbAfb=（h1+δs-C+h2）*（δb-C)=13452.39mm^28，补强连接处凸出壳体表面的焊接接头金属面积Afw288mm^2焊脚高度h=12mm补强计算对于接管和补强圈补强≥合格！！！最大允许压力12.765111684838Mpa。
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GB150和ASME规范均适用于壳体上开圆形、椭圆形(或类似形状）或长圆形孔.GB150规定孔的短径与长径之比应不大于0。
5;而ASME规定当短径与长径之比小于0. 5时,应增强短径方向的补强。
各规范对开孔直径的相对大小均有限制：GB150适用于d /D t ≤0.5；HG20582适用于d /Dt ≤0.8；而ASME适用于d /D t ≤0。
压力容器圆筒大开孔补强计算方法
压力容器圆筒大开孔补强计算方法发布时间：2021-01-11T03:40:42.338Z 来源：《中国科技人才》2021年第1期作者：袁甜[导读] 由于受到工艺技术操作的影响，压力容器圆筒施工中，极易产生壳体大开孔问题。
压力容器壳体大开孔，主要是由于开孔接管位置应力复杂，导致承压能力下降。
中石油华东设计院有限公司北京分公司摘要：由于受到工艺技术操作的影响，压力容器圆筒施工中，极易产生壳体大开孔问题。
压力容器壳体大开孔，主要是由于开孔接管位置应力复杂，导致承压能力下降。
受到开孔接管结构内压作用，将会影响壳体和接管链接位置结构几何，此时会导致相关区域高应力集中，从而引发较多安全问题。
为了避免出现上述问题，此次研究主要探讨分析压力容器圆筒大开孔补强计算方法，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：压力容器；圆筒大开孔；补强计算现阶段，由于多数工程复杂，并且特殊性工艺，部分压力容器需要开孔接管，使原容器应力状态发生变化。
针对柱壳容器，在开孔之后，接管弹性约束会阻碍孔口椭圆化，造成容器主管开孔周边为薄膜应力状态，干扰环向力和轴向力，从而产生扭矩力和弯矩力。
接管轴向力可以应用到容器孔上，此时容器开孔孔边会受到横向剪力影响，容器孔口边缘还会影响接管管壁周边变形，从而遭受反作用力。
所以必须按照应用标准，分析开孔补强处理工艺。
1、常见圆筒开孔补强计算方法1.1等面积法对于等面积法来说，属于美国、日本和中国标准应用的计算方法。
处理原则在于对开孔局面截面拉伸强度进行补偿。
补强处理只是针对静强度问题，只需要计算开孔边缘拉伸强度补强，没有注重开孔边缘弯曲应力、峰值应力。
圆筒大开孔之后，孔口边缘会产生弯曲应力。
圆筒大开孔后，孔口边缘会产生较大弯曲应力，因此无法计算大开孔补强。
1.2压力面积法在应用压力面积法时，可以在有效补强范围内，计算由于内压作用产生荷载和受压元件的抗拉载荷力。
补强计算只是针对开孔部位拉伸强度，计算形式不同。
开孔补强
内扳边的厚度应符合UG-27（内压）或UG-28（外压）的要求。
补强要求应符合UG-37。
承受内、外压的内扳边开孔的厚度应按内、外压计算的厚度取较大值。
开孔补强计算举例
壳体内径：48in.
设计压力：250psi
壳体材料：SA-285 Gr. C, S = 13.8 ksi
壳体厚度：0.875 in.
a)对于焊接或钎接接头，最终开孔的直径不大于：
3-1/2in. (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)。
b)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2-3/8in. (60 mm).
要求的补强面积
Section VIII, Div. 1 UG-37
提供补强
可供补强有五个方面：
1.A1：壳体上富余厚度提供的补强面积
2.A2：延伸到壳体外侧的管接头富余厚度提供的补强面积
3.A3：延伸到壳体内侧的管接头富余厚度提供的补强面积
4.A4：焊缝提供的补强面积
5.A5：补强圈提供的补强面积
腐蚀余量
按UG-36(c)(1)，腐蚀余量不能用于提供补强。按UG-16(e)，用于计算公式的所有符号代表腐蚀后的尺寸。
UG-40
与容器壁相平行的方向，取以下较大值：
d –开孔腐蚀后的直径
Rn+ t + tn
与管接头壁相平行的方向，取以下较小值：
2.5t
2.5tn+ te
式中：
Rn=开孔腐蚀后的半径
对于不属于上述情况的开孔，没有给出计算方法，应按U-2(g)。
开孔补强计算GB150-1998等面积补强法 单孔
孔补强计算 接管:N14（φ42×8.5） 设计条件 设计压力 Pc 设计温度 t 壳体形式 壳 椭圆形封头长短轴之比
过渡区半径与球面半径之比
计算单位
上海日泰医药设备工程有限公司 计算方法：GB150-1998 等面积补强法 单孔 简图
0
0.25 MPa 138 ℃ 封头 — 0.1 1100 mm 1.00 S31603
t
补强圈材料 补强圈许用应力 [σ]r 补强圈外径 d2 强 补强圈厚度 S1t
补强圈负偏差及腐蚀裕量 C2
— — MPa 0 mm 0 mm 0 mm 1 66.00 mm 0.05 mm 18.89 mm 0.00 mm 58.8 mm2 93.2 mm2 300.3 mm2 36.13 mm2 429.61 mm2
[σ] 接管焊接接头系数 φ1 接管厚度 St 管 接管负偏差及腐蚀裕量 C1 接管强度削弱系数 f 开孔直径 di 壳体计算厚度 δ 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 开孔削弱所需的补强面积 A 壳体多余金属面积 A1 接管多余金属面积 A2 角焊缝金属面积 A3 A1+A2+A3 补强校核 A＜A1+A2+A3
补强圈面积 A4 结论：
(371) mm2
壳体内直径Di 开孔处焊接接头系数 φ 壳体材料 [σ] 壳体许用应力 [σ]t 体 开孔处名义厚度 S 钢板负偏差及腐蚀裕量 C 接管外径 d ’ 接管外径 d (最大尺寸） 接 接管材料 [σ] 接管许用应力
t
120.00 MPa 117.00 MPa 5.00 mm 1.0 mm 42.0 mm 50.0 mm S31603 120.00 MPa 补
117.00 MPa 1.0 8.50 mm 0.5 mm 圈 1 33.0 mm 1.18 mm 30.00 mm 0.00 mm
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。
分析开孔补强计算
筒体计算蓝色框需填写单位(MPa)单位(MPa)设计压力Pc=20筒体设计温度许用应力Sm=170载荷组合系数K=10.4KSm=68筒体内径Di =500(mm)负偏差C1=0.25(mm)腐蚀裕度C2 = 3.2(mm)1)2)当Pc≤0.4KSm时当Pc>0.4KSm时=31.25(mm) =31.21175912壳体有效厚度δe=32.55(mm)壳体名义厚度δn=36(mm)开孔补强管口接管内径=100开孔长短径比不大于1.5开孔内径应不大于筒体内径的一半轴向相邻开孔轴距不小于两开孔半径之和的三倍环向相邻开孔中心沿内表面的狐长不小于两开孔半径之和的两倍不同轴不同圆周时，开孔中心连接的弦长不小于两开孔半径之和不另行补强的最大开孔直径=19.64485(mm)接管负偏差c1 =0(mm)开孔直径d =106.4(mm)接管焊接系数φ =1接管设计温度下许用应力【σ】=170(MPa)接管计算厚度δt = 6.65(mm)未补强接管名义厚度δnt =15(mm)接管名义厚度δrt =30(mm)有效宽度B/2=d =106.4*二者取大d/2+δn+δnt =104.2B=212.8有效高度H接管平均半径rm=r+δrt/2=65Km-采用圆弧过渡时取0.73r2，角焊时取焊角高度小值Km =8X=δrt-δnt =15当H<2.5δrt+KmH=30.0794二者取大71.45大值=71.45厚壁管接管长度与锥形段长度之和L1=652.5δrt+Km 2.5δn L1+2.5δnt8390102.5当H≥2.5δrt+Km30.0794二者取大75大值=75接管实际外伸高度h1=150 H =71.45接管实际外伸高度h2=30 fr =1所需补强A = dδ=3325138.324295.435A3 =64A1+A2+A3A4497.7553325此开孔补强TRUE球壳计算（由表3-3选取）球壳内径Di =500(mm)1)2)当Pc≤0.4KSm时当Pc>0.4KSm时=15.15152 =15.14702球壳有效厚度δe=16.55(mm)球壳名义厚度δn=20(mm)所需补强A = dδ=1612.121148.79884295.435 A3 =64A1+A2+A3A4508.2341612.121此开孔补强TRUE。
压力容器计算说明书
et=nt-C=13
13
mm
2.10
开孔处筒体计算壁厚
卜e
計；=6.17
6.17
mm
2.11
筒体开孔处所需补强的
面积
A
GB150-2011
P155
A=dop2et1 fr
2430.9
8
mm2
2.12
有效加强宽度
B
取二者中较大者2dop
B
dop2n2nt
800
mm
2.13
接管外侧有效力加强咼
度
h1
mm
1.5
接管壁厚附加量
C
C1=8 X 12.5%=1 C2 = 1 C = C1+C2
=2
2
mm
1.6
接管材料许用应力
t
3
根据GB150.2-2011 GB713 B-3碳素钢和
低合金钢钢板许用应力，筒体材料
20/GB8163，板厚V 16，温度193C所得应
力值
184.2
MPa
1.7
强度削弱系数
193
C
5.
设计温度
tc
193+(15~30)
210
C
6.
介质
饱和水蒸气
任务书给定
7.
选用材料
GB150-2011
P47
Q345R/GB713、20/GB8163、
20/NB47008
8.
许用应力
t
根据GB150.2-2011 GB713 B-1碳素钢和低合金
钢钢板许用应力，筒体材料Q345R板厚v 16mm温度193C所得应力值
1.1
①89 X 5接管开孔直径
开孔补强计算
16.06
补强区内的焊缝面积A3(mm2)
9
9
补强圈面积A4(mm2)
0
0
A1+A2+A3+A4(mm2)
180.8
180.8
计算截面的校核结果
合格
合格
结论:补强满足要求。
补强圈面积A4
mm2
A-(A1+A2+A3)
mm2
结论:根据GB150第8.3节的规定,本开孔可不另行补强。
开孔补强计算
计算单位
泰安开元环保成套设备有限公司
接管:N4,φ57×5
计算方法: GB150-1998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
70
℃
壳体型式
椭圆形封头
壳体材料
mm2
接管多余金属面积A2
mm2
补强区内的焊缝面积A3
mm2
A1+A2+A3= mm2
补强圈面积A4
mm2
A-(A1+A2+A3)
mm2
结论:根据GB150第8.3节的规定,本开孔可不另行补强。
开孔补强计算
计算单位
泰安开元环保成套设备有限公司
接管:N3,φ57×5
计算方法: GB150-1998等面积补强法,单孔
0
mm
壳体腐蚀裕量C
1
mm
壳体材料许用应力[σ]t
170
MPa
椭圆形封头长短轴之比
2
开孔中心到壳体轴线的距离
mm
接管轴线与壳体表面法线的夹角
7.356
度
接管实际外伸长度
强度计算——精选推荐
一. 筒体壁厚计算1）[]ct i c p p -=φσδ2D 式中， δ——计算厚度（按照强度理论计算公式得到的厚度），mm ；p c ——计算压力，MPa ；D i ——圆筒内直径，mm ；[σ]t ——设计温度下材料的许用应力，MPa ；ϕ——焊接接头系数，ϕ≤1.0；设计厚度2C d +=δδ（考虑容器内部的腐蚀裕量）C 2——腐蚀裕量，mm 。
名义厚度圆整值圆整值+++=++=211C C C d n δδδ （将设计厚度向上圆整到标准规格的厚度，考虑了钢材厚度负偏差C 1和实际钢板厚度标准规格）C 1——钢材厚度负偏差，mm 。
厚度附加量21C C C +=有效厚度，等于名义厚度减去厚度附加量，21C C n e --=δδ最小厚度，按照GB150的规定，最小厚度（已包含C 1，但不包括C 2）按下列方法确定：①对碳钢和低合金钢容器，不小于3mm ；②对高合金钢容器，不小于2mm 。
名义厚度应满足最小厚度要求，是考虑制造、安装、运输等对容器刚度的要求。
二. 封头壁厚计算标准椭圆形封头 K =1， []ct i c p Kp 502.D -=φσδ封头厚度与筒体厚度近似，封头取与筒体相同厚度，便于制造。
对标准椭圆形封头，还要求 e≥0.15%D i。
定义：设计压力：是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，其值不得低于容器的工作压力。
工作压力：是指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。
计算压力：是指在相应设计温度下，用以确定容器壳体元件厚度的压力试验压力：压力试验时，容器顶部的压力。
设计的一般规定：确定设计压力时，应考虑1）对盛装液化气体的容器，设计压力应根据所装介质在容器可能达到的最高温度相应的饱和蒸汽压力确定。
2）对容器装有液体，当容器各部位或受压元件所承受的液柱静压力大于设计压力的5%时，液柱静压力应计入该部位或元件的计算压力内。
3）当容器上装有安全泄放装置时，其设计压力应根据不同型式的安全泄放装置确定。
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nt
接管内侧有效补强高度h2=接管实际内伸高度= 筒体多余金属面积A1 A1=(B-d)(δ e-δ )-2δet(δe-δ)(1-fr) A3= A4=A-(A1+A2+A3)= 不需另加补强 补强形式:
接管多余金属面积A2 A2=2h1(δ nt-δ t-Ct)fr+2h2(δ nt-Ct-C2t)fr= 焊缝截面积A3 另加补强的面积A4 补强判别
MPa 补强圈腐蚀裕量C2'
mm mm mm
mm 补强圈有效宽度B'=Min(B,D) ] 时，δ n'=δ '+C'=
t t t
] 时，δ n'=δ '× [σ ] /[σ ]补 +C'= D× δ n'=
mm mm× mm
外直径× 名义厚度
9
Q345R
0.85 3.00 0.30 3.0
筒体材料许用应力[σ ]t 189.0
筒体厚度附加量C(=C1+C 2) 3.30 筒体开孔处名义厚度δ n 8 接管材料 16Mn
t
接管材料许用应力[σ ]t 178.0 接管外直径DEt 接管名义厚度 δ 接管内直径Dit 接管计算厚度δ t 筒体开孔内直径d 所需补强截面积A 补强有效宽度B
h1 d nt
t
0.90 406.00 1221.14 812 69.80 取二者的较小值 50.00 h1= 取二者的较小值 h2= 688.42 762.86 0.00 -230.14 0.00 50.00
mm mm mm2 mm mm mm mm2 mm2 mm
2
接管外侧有效补强高度h1=接管实际外伸高度=
筒体开孔补强
计算压力PC 设计温度t 筒体内直径Di 筒体材料 筒体焊接接头系数φ 筒体计算厚度δ 筒体厚度负偏差C1 筒体腐蚀裕量C2
接管： 设 计 条 件
0.800 60.0 #####
A2、A4、A5
遵循规范:GB150-2011 筒体开孔补强简图
MPa ° C mm MPa mm mm mm mm mm 接管厚度负偏差C1t MPa 接管腐蚀裕量C2t mm 接管焊接接头系数φ 0.00 3.00 1.00 mm mm mm
nt
424 12
mm 接管厚度附加量Ct(=C1t+C2t) 3.00
t
开 孔 补 强 计 算
Dit=DEt-2δ nt= 400.00 强度削弱系数f r f r=Min([σ ]tt/[σ ]t , 1)= 0.9418 δ t=PCDit/(2[σ ]t φ t-PC)= d=Dit+2Ct= A=dδ +2δ (δ nt-Ct)(1-fr)= B=Max(2d,d+2δ n+2δ nt)=
mm2
补强面积已满足要求，不需另加补强
补强圈设计
补强圈材料 补强圈许用应力[σ ]补 补强圈外直径D 补强圈计算厚度δ ' 补强圈厚度 补强圈最终尺寸 δ '=A4/(B'-DEt)= 当 [σ 当 [σ ]补t≥σ
t ]补 <[σ t t
补强圈厚度负偏差C1'
补强圈厚度附加量
C'=C1'+C2'=