壳体局部应力校核方法

（４）吊耳下部Ｂ点处壳体内、外表面所受的周
向应力：
曰点内表面：Ｏｒ娲＝Ｎ十／８—６Ｍ十／８２
（１３）
Ｂ点外表面：盯幽，＝Ｎ十／８＋６Ｍ十／８２
（１４）
（５）吊耳下部Ｂ点处壳体内、外ｘ／６２
（１５）
Ｂ点外表面：％。，＝暇／８＋６ＭＪ８２
（１６）
（６）吊耳下部Ｂ点处壳体中面所受的周向、轴
４）因ｏｒ。是由外载荷引起的局部薄膜应力，许 用值取１．５［ｏｒ］。。综上所述：
ｏｒ。＜３［盯］ｓ，盯ｉ＜１．５［ｏｒ］ｓ，盯ｋ＜１．５［／９＂］ｓ（２０） 只要式（２０）满足，吊耳处壳体局部应力合格。
３结语 综上所述，通过对轴式吊耳在就位这种危险
工况下吊耳、壳体受力状态的分析，总结出轴式吊 耳强度校核及吊点处壳体局部应力的计算方法。
轴式吊耳受力分析见图２。应对管轴的危险 截面、焊缝截面进行弯曲、拉伸及剪切应力校核。
轴式吊耳与设备或衬板的连接处，常焊有加强筋 板，为简化计算并偏于安全，计算时不予计人。
万方数据
图２直立状态时轴式吊耳受力分析 １．１．１校核轴式吊耳危险截面应力
管轴与衬板连接端面为危险截面。
收稿日期：２００９～０４—２４。 作者简介：王贵丁，男，福建泉州市人，２００２年毕业于 北京化工大学化工设备与机械专业，获工学学士学 位，工程师，从事石油化工设备的设计工作。联系电 话：０１０—８４８７８５１７
根据Ｒ。∞、ｙ及肘。，可算得Ｍｉ、Ⅳｆ（ｉ＝ｘ，咖）。 根据标准ＨＧ２０５８２－－１９９８表２６—４可以求得 图４所示各个位置的应力。其中Ａ。、Ｂ。、ＧＵ、Ｄ。分 别为点Ａ、曰、ｃ、Ｄ处壳体外表面；ＡＬ、ＢＬ、ｃＬ、Ｄ。分 别为点Ａ、曰、Ｇ、Ｄ处壳体内表面；Ａｍ、Ｂｍ、ｃｍ、Ｄ。分 别为点Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ处壳体中面；根据表２６—４可 知：点Ａ、日处壳体不存在由Ｋ引起的剪切应力； 点Ｃ、Ｄ处壳体不存在由Ｍ。＋引起的周向和轴向应 力。同时，点Ａ与点曰处壳体周向和轴向应力大 小相等，方向相反；点ｃ与点Ｄ处壳体剪切应力大 小相等，方向相反；因此只需校核点Ｂ、点Ｄ处壳 体应力即可。
本文链接：/Periodical_syhgsj200904003.aspx
第２６卷
王贵丁．轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法
·９·
（１）吊耳的弯曲应力校核。计算公式如下：
Ｗ＝仃（《一田）／（３２ｄ。）
（２）
Ｍ＝Ｐ。Ｌ
（３）
盯Ｍ＝Ｍ／Ｗ＜［ｏｒ］
（４）
式中：卜吊耳的抗弯［１７截＂］面＝Ｏｒ模ｂ／量４ ，ｍｍ３； （５）
ｄ。——管轴外径，ｍｍ；
ｄｉ——管轴内径，ｄｉ＝ｄ。一２Ｓ，ｍｍ，Ｓ为管轴
式中：鸭、帆——分别是由外载荷引起在圆筒上
沿圆筒的轴向的和周向的内力 矩，Ｎ·ｍｍ／ｍｍ；
虬、眠——分别是由外载荷引起在圆筒上
沿圆筒轴向的和周向的内力，
Ｎ／ｒａｍ；
孝喻、亭蚴、亭＂亭脚——分别为由力矩Ｍ。在圆筒上引 起的轴向弯曲应力系数、周向弯曲应力系数、轴向 薄膜应力系数、周向薄膜应力系数；其数值分别根 据参数ｐ和ｙ查图２６—１２和２６—１３（取大者）、 ２６—１０和２６—１１（取大者）、２６—１５、２６—１４选取 （见标准ＨＧ２０５８２—１９９８）。
１９６５．
［６］ＨＧ ２０５８２－－１９９８外载荷对筒体引起的局部应力计算［ｓ］．
万方数据
轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
王贵丁， Wang Guiding 中国石化工程建设公司,北京,100101
石油化工设计 PETROCHEMICAL DESIGN 2009,26(4)
壁厚，ｍｍ；
Ｍ——吊耳的径向弯矩，Ｎ·ｍｍ；
￡——管轴长度，ｍｍ；
盯Ｍ——吊耳的最大弯曲应力，ＭＰａ；
［矿］——吊耳的许用应力，ＭＰａ［３１；
盯。——常温下吊耳的抗拉强度，ＭＰａ。
（２）吊耳的剪切应力校核。计算公式如下：
吊耳的应力校核：
下＝Ｐ。／Ａ＜［下］
（６）
式中：ｒ——吊耳的剪切应力，ＭＰａ；
Ａ——吊耳的横截面积，Ａ＝７ｒ（ｄ。一ｓ）ｓ，耐；
图４局部应力计算示意
（１）根据设备就位时轴式吊耳的受力分析可知：
ＭＬ＝Ｍ＝Ｐｖ厶；Ｋ＝Ｐｖ
（１０）
式中：帆——作用在轴式吊耳上沿圆筒轴向的外
力矩，Ｎ·ｔｒｉｍ；
Ｋ——作用在轴式吊耳上沿圆筒轴向的外
力，Ｎ。
（２）计算附件参数届和ｙ：
卢＝０．８７５ｄｏ／２Ｒ。ｙ＝Ｒ。／Ｔ
（１ １）
卜壳体厚度，ｍｍ； 式中：Ｒ。——壳体平均半径，Ｒ。＝０．５（玩一Ｔ），ｎｕｎ；
图１ 直立状态时受力分析
１直立状态时轴式吊耳强度分析
设备直立状态（图１），单个吊耳设计载荷可 用下式计算：
Ｐｖ＝ＫｏＱ。ｇ／２
（１）
式中：尸。——就位时单个吊耳设计载荷，Ｎ；
麟——动载和偏重影响系数，可取１．６５【２１； Ｑ：——设备的吊装总质量，ｋｇ；
ｇ——重力加速度，ｍ／ｓ２。
１．１轴式吊耳的强度校核
向薄膜应力：
Ｂ点中面轴向应力：Ｏｒ十。。＝～／８
（１７）
Ｂ点中面周向应力：唧。＝以／８
（１８）
（７）在Ｄ点处壳体所受的剪切应力为：
ｒ。＝ＶＬ／／（０．５儡ｒｄ０６）
（１９）
以上各式中ｏｒ＂％——分别为壳体上各点的周向
正应力和轴向正应力，
ＭＰａ，ｉ＝Ｂｕ，Ｂ。，ＢＬ；
丁。——圆筒上的剪切应力，ＭＰａ。 （８）计算Ｂ、Ｄ点处壳体内外表面、中面的复 合应力强度为： １）因Ｂ点剪切力为零，所以日点处壳体内外 表面复合应力强度： Ｏｒ：＝取盯妒％或（盯州一吒。）的绝对值的最大 值，式中ｉ＝Ｂ∞ＢＬ。 因ｏｒｉ是由外载荷引起的薄膜加弯曲应力，许 用值取３［Ｏｒ］。，［ｏｒ］。为壳体材料许用应力。 点Ｂ处壳体中面复合应力强度为： ２）ｏｒ＿『＝取盯村，％或（ｏｒ村一％）的绝对值的最 大值，式中，＝Ｂ。。 因Ｏｒ，是由外载荷引起的局部薄膜应力，许用 值取１．５［ｏｒ］。。 ３）点Ｄ处壳体复合应力强度为．ｏｒ。＝２ｒ。。
对于大型立式设备，通常采用轴式吊耳作为 设备上的主吊点旧Ｊ。通过与平衡梁配合使用，可 使吊耳受力状态尽量合理，主要承受竖直载荷，而 由绳子夹角引起的水平载荷则可忽略不计。本文 着重分析了在采用抬吊法吊装时，立式设备轴式 吊耳强度和设备吊点处壳体的局部应力的计算方 法。轴式吊耳的最危险受力状态，发生在立式设 备起吊至直立状态但尚未就位时旧Ｊ。
Ｄ０——设备外径，ｍｍ； ６——厚度参数，ｍｍ，在吊耳不带垫板情况 下，６＝Ｔ。
（３）计算外载荷引起的内力矩丝及内力批（ｉ ＝疋，咖）。根据标准ＨＧ ２０５８２—１９９８可得如下公 式：
万方数据
石油化工设计
第２６卷
ＭｘＲ弗／ＭＬ＝毛墩Ｍ々Ｒｍｌ３／ＭＬ＝考Ｍ々 Ｎ《Ｒ２一／ＭＬ＝专‰Ｎ÷Ｒ２。。ｒ／ＭＬ＝考№ ０１２、）
学工业出版社，２００４． ［５］ｌ ｏｃａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｓｈｅｌｌｓ ｄｕｅ ｔｏ Ｅｘｔｅｒｎａｌ
ｌｏａｄｉｎｇｓ，ｂｙ Ｋ．Ｒ．ｉｃｈｍａｎ，Ａ．Ｇ．Ｈｏｐｐｅｒ ａｎｄ Ｊ．Ｌ．Ｍｅｒｓｈｏｎ， ＭＡＲＣＨ １９７９ ＲＥＶＩＳＩＯＮ ＯＦ：ＷＲＣ ＢＵＬＬＥＴＩＮ １０７／ＡＵＧＵＳＴ
参考文献： ［１］ ＳＩ－Ｉ／Ｔ ３５１５－－２００３大型设备吊装工程施工工艺标准［ｓ］．
［２］ＨＧ／Ｔ ２１５７４—２００８化工设备吊耳及工程技术要求［ｓ］． ［３］塔设备设计／魏兆灿，李宽宏编．化工设备设计全书［Ｍ］．上
海：上海科学技术出版社，１９８８． ［４］ 钢架／夏颂祺，丁伯民编．化工设备设计全书［Ｍ］．北京：化
避鲈攒恭
石油化工设计
Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ
轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法
王贵丁
（中国石化工程建设公司，北京１００１０１）
摘要：采用起重机抬吊法吊装大型立式设备，轴式吊耳的最危险受力状态发生在立式设备起吊至直 立状态但尚未就位时，笔者就这种工况下轴式吊耳的载荷、壳体受力状态进行分析，提出了对轴式吊耳进 行强度计算及吊耳处壳体局部应力校核的计算方法。
参考文献(6条) 1.HG 20582-1998 外载荷对筒体引起的局部应力计算 2.K R ichman;A G Hopper;J L Mershon Local Stress in Spherical and Cylindrical Shells due to External loadings 3.夏颂祺;丁伯民 化工设备设计全书 2004 4.魏兆灿;李宽宏 化工设备设计全书 1988 5.HG/T 21574-2008 化工设备吊耳及工程技术要求 6.SH/T 3515-2003 大型设备吊装工程施工工艺标准
（８）
丁丁＝＝＾ｉ、 ／ｏｒ ２＋＋１． １ ． ５５７７ｆ ２。＜＜［ｌ叮叮－］ｊｆｆ
（ ９））
（９０＇ｆＭ
式中：Ｏｒ似——弯矩引起的弯曲应力，ＭＰａ；
危，——为管轴周边焊缝的最小焊角高度，
ｍｍ；
ｒ，——焊缝的剪切应力，ＭＰａ； ｚ。——角焊缝的计算长度，对于管轴，取ｚ。
＝７ｒ（ｄ。一Ｓ），ｍｍ； ［下］，——焊缝许用剪切应力，［丁］，＝０．５［盯］，
［７］——吊耳的许用剪切应力，［ｒ］取０．６［口］
～０．８［ｏｒ］，ＭＰａ。
能满足式（４）和式（６）的吊耳，其强度是足够的。
１．１．２校核轴式吊耳焊缝截面应力
为安全起见，校核管轴焊缝时，不计筋板焊
缝，仅以轴式吊耳管轴周边焊缝承受载荷计算Ｈ ｏ。
盯脚＝４Ｍ／（０．７７ｒｄ２０ｈｆ）
（７）
丁ｆ＝Ｐｖ／（ｈｆｆ。）
关键词：轴式吊耳；局部应力；校核
起重机抬吊法吊装工艺是采用主吊起重机提升 卧置设备上部，同时采用辅助起重机抬送设备下部。 当设备接近直立状态时，辅助起重机松吊钩。待设备 竖直稳定后，主吊车继续提升或回转，将设备吊运到 安装位置就位…。由于技术发展，起重机性能不断提 高，抬吊法吊装工艺在工程建设中广泛应用。