补强计算
开孔补强计算GB150-2011等面积补强法_单孔
接管实际外伸长度
150.00 mm 接管有效外伸长度 h1
18.87 mm
接管实际内伸长度
0.00 mm 接管有效内伸长度 h2
0.00 mm
开孔削弱所需的补强面积 A
A=dδ+2δδt(1-f)
798.8 mm2
壳体多余金属面积 A1
A1=(B-d)(S-δ-C)-2St(S-δ)(1-f)
180.2 mm2
钢板负偏差及腐蚀裕量 C
1.0 mm
接管外径 d ’
89.0 mm
接管外径 d (最大尺寸）
89.0 mm
接 接管材料
20
[σ] 接管许用应力
[σ]t
131.00 MPa
补强圈材料
—
补 131.00 MPa
补强圈许用应力 [σ]rt
131.00 MPa
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
551 mm2
结：
补强满足要求
0.9 4.00 mm
1.0 mm 1
强 补强圈外径 d2 补强圈厚度 S1t 补强圈负偏差及腐蚀裕量
圈 C2 补强圈强度削弱系数 fr
178 mm 12 mm 1 mm 1
开孔直径 di
89.0 mm 补强区有效宽度 B
178.00 mm
壳体计算厚度 δ
8.976 mm 接管计算厚度 δt
1.422 mm
设计条件
简图
设计压力 Pc
0
1.05 MPa
设计温度 t
200 ℃
椭圆形封头长短轴之比 过渡区半径与球面半径之 比 壳体内直径Di
开孔处焊接接头系数 φ
补强计算
（c）壳体开孔补强的要求 详见表6-20 （d）开孔有效补强范围及补强面积的计算
有效宽度B=2d、B=d+2δn+δnt，取大值 有效高度
有效补强面积Ae= A1+A2+A3 (若Ae ≥A，不须另加补强Ae ≤ A ，则另计A4=A-Ae；)
(e)开孔补强设计步骤
（1）根据强度设计公式和工艺要求，计算δ 和δt及C和C2，确定d； （2）由δ和δt计算B、h1和h2； （3）由A1、A2计算A； （4） Ae= A1+A2+A3（+A4）
会被粘住而影响开启精度 。
●安全阀适用范条件 适用于介质是比较清洁的气体（空气、水蒸气等）的
设备上，不宜用于介质具有剧毒性的设备，更不能用于容 器内有可能产生剧烈的化学 反应而使压力急剧升高的设 备。
◆ 安全阀的选用
选用安全阀应从以下几方面考虑
● 结构形式 主要决定于设备的工艺条件和工作介质的特 性。
◆ 压力表的选择及使用
● 压力表的选择
★ 压力表的最大量程应与容器的工作压力相适应。
★ 压力表必须要有足够的精度。
◆ 压力表的安装及维护
四、液面计和温度计
◆ 液面计的类型
化工生产中常用的液面计按结构形式有玻璃管液面计、 玻璃板液面计、浮子液面计和浮标液面计，其中以玻璃管 液面计和玻璃板液面计最为常用。
•应力集中产生的根本原因
❖ 由于结构的连续性被 破坏，在开口接管处 ，壳体和接管的变形 不一致。为使二者在 连接之后的变形协调 一致，连接处便产生 了附加的内力，主要 是附加弯矩。由此产 生附加弯曲应力，便 形成连接处局部地区 的应力集中。
补强结构
补强圈补强
补强结构
ASME B31.3 焊接支管连接补强计算EXCEL
内压所需的补强面积（外压为内压的一半） 主管壁多余厚度导致的面积 d1在支管处从集管上除去的有效长度；d2补强区宽度之半。 支管壁多余厚度导致的面积 由焊缝和适当的外加补强提供的面积。一般基于焊缝面积的最小尺寸。 tc是te/0.707. te取0.25英寸（6.4mm）和0.7*（Tb）中的较小值。（Tb指的是支管的公称厚 度）
ASME标准焊接支管连接补强计算 项目 计算压力P 质量系数E 材料的许用应力S 焊缝接头强度降低系数W 设计系数Y 主管外径Dh 支管外径Db 主管公称壁厚Th 支管公称壁厚Tb 裕量c 补强的最小厚度 主管壁厚度Th 支管壁厚度Tb 集管外表面的补强区高度L41 集管外表面的补强区高度L42 集管外表面的补强区高度L4 支管处从主管上去掉的有效长度 补强区宽度之半 d1 主管的压力设计厚度th 支管的压力设计厚度tb tt 覆盖角焊缝的焊缝高度te 最小焊脚尺寸tc 需要补强的面积A1 补强面积A2 补强面积A3 补强面积A4 总补强面积Ae 要否补强 公式代号 P E S W Y Dh Db Th Tb c Tr Th Tb L41 L42 L4 d11 d12 d1 th tb tt te tc A1 A2 A3 A4 Ae 单位 psi psi 输入数据 300 1 16000 1 0.4 8.625 4.5 0.322 0.237 0.1 0 0.28175 0.207375 0.454375 0.2684375 0.2684375 4.28525 2.43175 4.28525 0.080257444 0.041873449 0.1659 0.1659 0.234653465 0.343923213 0.434920975 0.035166145 0.055062249 0.525149369 无须补强 备注 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 请输入数据 Th=Th*0.875(可以修改) Tb=Tb*0.875(可以修改) L41=2.5(Th-c) L42=2.5（Tb-c）+Tr 自动判断条件 d1=[Dh-2(Tb-c)]/sinB d2=（Tb-c）+（Th-c）+d1/2 自动判断条件 t=PD/[2(SEW+PY)] tt=0.7*Tb 自动判断条件 tc=te/0.707 A1=th*d1*(2-sinB) A2=(2d2-d1)（Th-th-c） A3=2L4(Tb-tb-c)/sinB A4=2*1/2*(tt)2 Ae=A2+A3+A4 自动判断条件
压力容器大开孔补强计算
压力容器大开孔补强计算【摘要】首先对压力容器大开孔补强计算中涉及的应力特点及强度分析进行阐述，然后将目前存在的三种主要的补强计算方法的计算原理、特点等做了详细的介绍，并对三种不同的方法的优缺点进行比较总结，从而要求设计的容器更加符合安全、经济等多方面的要求，实现优化设计的目的。
【关键词】压力容器大开孔补强等面积法分析法及有限元应力分析法在设计者设计容器及压力容器的过程中通常都需要设计计算壳体的大开孔补强，gb150-2011即钢制压力容器中规定了容器壳体开孔范围，根据壳体的内径不同，分别作了明确地规定，当内径小于1500毫米时，开孔的最大直径要小于等于二分之三的内径，且不能大于520毫米；而当其内径大于1500毫米时，开孔最大直径则应当小于等于三分之二的内径，且其直径不能大于1000毫米。
本文中的容器的大开孔指的是超过以上范围的开孔。
现如今，主要是通过等面积法、分析法及有限元应力分析法三种方法计算压力容器大开孔的补强。
1 大开孔应力特点及强度分析对压力容器的壳体做开孔后，容器开孔的边缘会形成较为复杂的应力状况，以下是对会引起的三种应力的详细描述。
1.1 局部薄膜应力一般来说压力容器的壳体承受的都是一次总体薄膜应力，指的是它承受的薄膜应力是均匀的。
而对其进行开孔后，会导致其面积的减少，即该截面的承载压力的面积减少，将会破坏其原有的均匀受力的情况，对开孔的周边其变化尤为明显，其应力会明显的增加，而对远离开孔的地方，其应力则基本不受影响。
此种仅在开孔附近发生变化的应力被称为局部薄膜应力，同时若这种应力引起失效，则被称为静力强度失效。
1.2 弯曲应力当容器开孔后，一般需要有另外的一个壳体与被开孔的容器相互贯通。
即需要设置接管、人孔。
两个相连通的壳体在压力的载荷作用下的直径的增大度一般来说不同，而当对其进行接管后，为了平衡、协调其不一致的变形，壳体自身通常会产生一种被称为边界内力的平衡力。
这些边界内力主要是通过在开孔的边缘或者接管的端部引起二次应力从而使其两部分在连接点上的变形能够相互协调。
非径向接管的开孔补强计算
非径向接管的开孔补强计算产品名称：图号：本计算依据HG 20582-1998《钢制化工容器强度计算规定中的非径向接管的开孔补强计算》的规定，进行非径向接管的开孔补强计算一、参数输入计算压力Pc=0.6Mpa 壳体或封头内直径Di=510mm 设计温度下壳体或封头材料的许用应力[σ]t=130Mpa 设计温度下接管材料的许用应力[σ]t t =130Mpa 接管内直径di=52mm接管材料的强度削弱系数fr=1.0承受内压所需要的圆筒厚度1.18mm承受内压所需的接管厚度0.12mm二、和圆筒轴线相交90度截面的分析：开孔直径d=147mm 应力校正系数F=0.5mm 焊接接头系数φ1=1.0接管在补强区有效范围内的名义厚度δnt=4mm 接管的厚度附加量Ct=1.8mm 所需要补强的截面积86.7mm 2壳体或封头在开孔处的名义厚度δn=10.0mm 接管的厚度附加量1.8mm补强区平行于壳体或封头器壁方向294mm的有效范围宽度175mmB1、B2中较大值294mm1383mm 补强区有效范围平行于接管轴线方向的外侧长度14.9mm补强区有效范围平行于接管轴线方向的内侧长度h2=0mm62.0mm 16.0mm1461.3mm而A1+A2+A3>A,所以不需另行补强.三：平行于圆筒轴线截面的分析：开孔直径d=45mm 应力校正系数F=1mm 焊接接头系数φ1=1.0接管在补强区有效范围内的名义厚度δnt=4mm 接管的厚度附加量Ct=1.8mm 所需要补强的截面积mm 2mm 接管的腐蚀裕量C2t=1.0mm 补强区平行于壳体或封头器壁方向B1=2d=90mm的有效范围宽度B2=d+2δn+2δnt=73mm B1、B2中较大值B=90mm壳体或封头承受内压或外压所需要计算厚度之外在补强区有效范围以内能起补强作用的多余截面积396.9mm 2的外侧长度mm补强区有效范围平行于接管轴线方向的内侧长度h2=0mmmm 2补强区有效范围内除已记入A1、A2、之外，能起补强作用的焊缝面积16.0mm 2474.9mm 2而A1+A2+A3<A,所以对于平行于圆筒轴线的截面，补强面积不足需另行补强.4mm53.1mm 2396.9mm 214.962.0mm 2A3=16.0mm2mm 2而A1+A2+A3>A,所以不需另行补强.。
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
碳纤维补强计算
碳纤维结构补强基本计算：轴心抗压强度：f cc′= f c′·[-1.254+2.254(1+7.94f l′/ f c′)1/2-2 f l′/ f c′]f cc′:补强后混凝土强度（设计强度）f c′:补强前混凝土强度f l′:混凝土所受的围束力f l′= f ls′(箍筋所提供的围束力)+ f lgf′（碳纤维所提供的围束力）f ls′=A sh·f y/S h·Df lgf′=2ntE gfεgf/DD :柱断面直径S h: 钢筋间距f y：钢筋屈服强度t: 单层碳纤维贴片厚度n: 碳纤维贴片层数ε：碳纤维极限应变gfE gf：碳纤维弹性模数剪力补强V n(剪力设计值)= V c+ V s+ V cfV c(砼抗剪强度)= 0.53( f c′)1/2·A eV s(箍筋抗剪强度)=πA v f y D′φs/2S (圆柱)= n′A v f y D′φs/S(矩形柱) D′：箍筋所围区域的直径φs= 1.27n′：横向箍筋的个数V cf(碳纤维抗剪强度)=πn t E cfεcf D′φcf/2 (圆柱)= 2n t E cfεcf D′φcf (矩形柱)φcf = 1εcf = 0.008 (围束)εcf = 0.004 (U形)弯距补强碳纤维在张力侧：△F = Af·f cf = t f b E cfεcfεcf = 0.012碳纤维在压力侧：△F = Af·f cf = t f b E cfεcfεcf = 0.0035 且纤维外侧需围束一层。
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
压力容器卷筒大开孔补强计算方法
压力容器卷筒大开孔补强计算方法摘要：压力容器是能够承载一定压力的气体或液体容器，大开孔的压力容器为保证其抗压能力，需在开孔接管位置进行补强。
本文主要对压力容器大开孔补强的相关计算方法进行了分析，并对其进行比较，以找出最适合的补强方法。
关键词：压力容器；大开孔补强；计算方法随着工程技术的发展，对压力容器的要求也越来越高，压力容器常需要进行大的开孔接管工序，而在压力容器上进行开孔操作就会破坏原来的应力状态，使压力容器内的力平衡遭到破坏，因而为了恢复容器内应力平衡状态，需要对容器开孔位置进行补强，而对于补强的计算主要有以下几种方法。
1.压力面积法压力面积法是通过使圆筒、补强原件和接管有效截面产生的承载力与有效补强范围内产生的载荷相等来实现补强的一种计算方法，这种方法在计算时主要考虑补强材料薄膜应力即可，并没有涉及到容器开孔孔边弯曲强度问题，这一方法的计算方式虽然和以往等面积方法有所不同，但原理是一样的。
其计算通式是（Ap/Aσ+1/2）p≤[σ]，其中Ap是指压力容器有效补强范围内的压力作用面积，而Aσ是指补强元件、接管等有效承载面积，p是容器圆筒的设计压力，[σ]则是指所应用的补强材料的许用应力，从上面的计算式就可以看出这一方法的计算是建立在补强截面薄膜应力计算的基础上，而不涉及孔边弯曲应力，因而在实际应用中，常会因实际应力与计算结果相差太大而失去补强的目的，因此这种方法在实际工程中应用较少。
2.ASME计算法鉴于压力面积法在弯矩问题上的缺点，ASME方法就在压力面积法上增加了弯矩作用计算，在理论上就是在计算薄膜应力的同时增加弯矩应力计算，因而其计算通式是，Sb=，M=（/6+RRne）p，其中As是指开孔区域内的横截面面积，而I是指As面积中所对应的中性轴惯性矩，a是指中性轴和容器壁表面之间的距离，Rm是指课题平均的半径长度，Rnm是指接管颈平均的半径长度，e是指As面积中性轴和壳壁中面处之间的距离，由上面的计算式可以看出该计算方法对薄膜应力的计算和压力面积方法相同，并对补强范围进行了调整，然后在这一基础上增加了弯矩计算，弯矩应力主要包括两个部分，一是在实施开孔操作后在孔边缘产生的轴向拉力，二是开空前在开孔区域内压位置上差异不同所带来的弯矩，这一种计算方法较压力面积法更为进步，考虑了开孔位置边缘弯矩应力问题。
封头补强计算
设计压力pc
设计温度t
封头名义厚度δ
n
6
65
40
筒体内直径Di
接管内直径di
封头头腐蚀余量c2
3400
548
1.5
筒体在设计温度下的许用应力接管在设计温度下的许用应力封头开孔处计算厚度δ
17017837.83382789强度削弱系数fr
接管实际外伸高度h
有效宽度B
1
175
1090
内伸接管高度h'
接管计算厚度δt
外伸接管有效高度h1
09.394285714
127.8671185
需要的面积A 20619.4362补强面积Ae
5249.049064壳体有效厚度减去计算面积
之外的多余面积A1363.0637982
接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A24885.985266
是否需要补强需要
需要另外补强的面积
15370.38714
实际补强面积16250
计算结果
OK
面积计算
计算数据
原始条件
GB150-2011（等面积法补强计算）
算数据
接管名义厚度δnt
30接管腐蚀余量c2t
1.5
接管有效厚度δet
28.5
接管开口直径dop
545内伸接管有效高度h2。
等面积法开孔补强计算
图 6-2 相邻开孔
6
图 6-3 多个开孔
4
GB 150.3—2010
图 6-1 有效补强范围（编辑有错误仍需修改）
6.3.5.1 有效补强范围 a） 有效宽度 B 按式（6-6）计算，取二者中较大值；
B
=
⎪⎧2d op ⎪⎩⎨dop +
2δ n
+
2δ nt
································（6-6）
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：
2
GB 150.3—2010
θ——两相邻开孔中心线与壳体轴线之夹角，（°）；
φ——焊接接头系数（按 GB150.1 规定）。
ρ ——开孔率， ρ = d / D ； λ ——参数， λ = ρ D / δe = d / Dδe 。
6.3 单个开孔补强的等面积法
6.3.1 单个开孔的适用范围
在等面积法的适用范围（见 6.1.1）内，满足下列条件的多个开孔均按单个开孔分别设计：
筒体轴线；对于封头开孔，该截面通过封头开孔中心点，沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面。
对于圆形开孔 dop 取接管内直径加两倍厚度附加量，对于椭圆形或长圆形孔 dop 取所考虑截面
上的尺寸（弦长）加两倍厚度附加量。
6.3.3.2 内压容器
壳体开孔所需补强面积按式（6-1）计算：
A = dopδ + 2δδet (1 − fr )
a） 壳体上有两个开孔，开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之和；壳体
上有三个或以上开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之
管道开孔补强计算程序
1、主管计算厚度T sT s :计算厚度；mm 0.414244186Do :外径；mm76［σ］t :在设计温度下材料的许用应力；MPa 137E j ：焊接接头系数；1P：设计压力；MPa1.5Y：系数；按表6.2.1选取。
0.4T n :主管名义厚度；mm 42、支管计算厚度t st s :计算厚度；mm0.207122093d o :外径；mm38［σ］t :在设计温度下材料的许用应力；MPa 137E j ：焊接接头系数；1P：设计压力；MPa1.5Y：系数；按表6.2.1选取。
0.43、开孔补强计算（1）主管开孔所需补强面积 AA：主管开孔所需补强面积；m㎡14.45712209d 1:扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径；mm 34.9管道开孔补强计算[])(2PY E PD T j t os +=σ)sin 2(1a d T A s -=ad d sin /1=[])(2PY E Pd t j t os +=σd:扣除厚度附加量后支管的内径；mm 34.9a：主管轴线与斜管轴线的夹角；90（2）开孔补强有效补强范围有效补强宽度B=2d 169.8B=d 1+2(2t n )-2(2C 1+2C 2)41.1取较大值B mm 69.8有限补强高度h=2.5(t n1-C 1-C 2) 3.875t n :管子名义厚度；mm3C 1：厚度负偏差；mm0.45C 2:腐蚀余量；mm1(3)补强范围内主管多余金属补强面积A 1A 1=（B-d 1）(T n -T s -C 1-C 2)74.53787791(4)补强范围内支管多余金属补强面积A 2A 2=2h(t n -t s -C 1-C 2)/sina10.40730378(5)角焊缝金属补强面积A 3A 3=H 236H：角焊缝高度；mm64、结论120.9451817A=14.45712209结论：合格注：按GB50316-2000《工业金属管道设计规范》(2008版)计算A 1+A 2+A 3=ad d sin /1`。
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。
接管补强计算书
MPa 补强圈许用应力[σ ] 补 强 mm mm mm mm mm
2
开孔长径与短径之比 接管计算厚度δ
t
frr
0 462.7 64.531 2037
接管材料强度削弱系数 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 壳体多余金属面积 A1
fr 0.6402
925.4 0 3360 27
2 603 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 3990 mm ，大于A，不需另加补强。
补强圈面积 A4 结论: 合格
mm
2
A-(A1+A2+A3)
2
全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站
3
过 程 设 备 强 度 计 算 书
开孔补强计算 N4, φ 325×8 设 计 计算单位 条 件 0.1863 100 圆形筒体 Q345R 板材 0.85 7500
n
SW6-2011
MPa 补强圈许用应力[σ ] 补 强 mm mm mm mm mm
2
开孔长径与短径之比 接管计算厚度δ
t
frr
0 311.4 49.912 1376
接管材料强度削弱系数 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 壳体多余金属面积 A1
fr 0.6402
622.8 0 2252 24
2 419 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 2696 mm ，大于A，不需另加补强。
12 0.3 0 189
接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹 角( ° ) 300 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 接管材料许用应力[σ ] 开 非圆形开孔长直径 壳体计算厚度δ 补强圈强度削弱系数 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 开孔削弱所需的补强面积A
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
管道壁厚和开孔补强计算
δ n Di AR a A1 A2 A3 Ae
mm mm mm2 mm mm2 mm2 mm2 mm2
5
123.00 66.92
4 174.584375 198.3676758 32 404.9520508
无须补强
温度 ℉ ℃ 121或以下 149 177 204 232
Байду номын сангаас
温度折减系 数t 1 0.967 0.933 0.9 0.867
开孔补强计算
项目 计算压力Pc 支管外径 设计强度系数F 温度折减系数 支管计算壁厚δ t 腐蚀余量C1 支管名义壁厚 支管内径 补强外侧高度H1 补强内侧高度H2 材料强度＆ 主管外径 主管计算壁厚δ 腐蚀余量C2 公式代号 Pc d0 F t δ t C1 δ nt di h1 h2 ＆ D0 δ C2 单位 Mpa mm 输入数据 2 60.3 0.4 1
0.628125 2.00
mm mm mm mm mm mm Mpa mm mm mm
6
48.30 15.00 3.463541667 240
133
1.385416667 2.00
主管名义壁厚 主管内径 开孔削弱面积AR 焊缝脚高 补强面积A1 补强面积A2 补强面积A3 总补强面积Ae 要否补强
钢管壁厚计算
项目 计算压力Pc 母管外径 材料强度＆ 设计强度系数F 温度折减系数 母管计算壁厚δ 工艺减薄量C1 腐蚀余量C2 板材/管材负偏差C3 厚度附加量C 钢管名义壁厚 公式代号 Pc D0 ＆ F t δ C1 C2 C3 C δ n 单位 Mpa mm Mpa 输入数据 10 323.9
275
0.4 1 mm mm mm mm mm mm
等面积法开孔补强计算
φ——焊接接头系数（按 GB150.1 规定） 。
ρ ——开孔率， ρ = d / D ； λ ——参数， λ = ρ D / δ e = d / Dδ e 。
6.3 6.3.1 单个开孔补强的等面积法 单个开孔的适用范围 在等面积法的适用范围（见 6.1.1）内，满足下列条件的多个开孔均按单个开孔分别设计： a） 壳体上有两个开孔，开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之和；壳体 上有三个或以上开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之 和的 2 倍； b） 平封头（平板）上有多个开孔，任意两开孔直径之和不超过封头直径的 0.5，任意两相邻 开孔中心的间距不小于两孔直径之和。 6.3.2 6.3.2.1 规定： a） 钢材的标准抗拉强度下限值 Rm< 540 MPa； b） 补强圈厚度小于或等于 1.5δn； c） 壳体名义厚度 δ n < 38 mm。 若条件许可，推荐以厚壁接管代替补强圈进行补强。 6.3.2.2 整体补强 增加壳体的厚度，或用全截面焊透的结构型式将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊。结构可 参见附录 D（资料性附录） 。 6.3.2.3 补强件材料 补强材料宜与壳体材料相同。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。 对于接管材料与壳体材料不同时，引入强度削弱系数 fr，表示设计温度下接管材料与壳体材料 许用应力的比值，当该比值大于 1.0 时，取 fr=1.0。 6.3.3 6.3.3.1 壳体开孔补强 开孔补强的计算截面 补强结构型式与补强件材料 补强圈补强
K m ——等效薄膜应力集中系数；
支管连接的补强
支管连接的补强1.1 焊接支管的等面积补强计算应符合下列规定：1 图1.1的支管轴线与主管轴线相交结构型式的补强计算仅在下列条件下有效：1)主管的外径与厚度比(D o/T h)小于100时，支管与主管的外径之比(d o/D o)不大于1.0；2)主管的外径与厚度比(D o/T h)≥100时，支管的直径d o小于主管直径D o的1/2；3)α1≥45°；注：主管为焊接管时，焊缝应位于主管的斜下方。
图1.1 支管连接的补强2 主管开孔的补强计算1)主管开孔需补强的面积A，应按式(1.1-1)确定：A=T t d1(2−sinα1)(1.1-1)d1=d/sinα1(1.1-2)d=d o−2t tn+2(C1t+C2)(1.1-3)2)开孔补强有效范围的计算：开孔补强的有效补强宽度：B={2d1d1+2(T tn+t tn)−2(C1m+C1t+2C2)(1.1-4)取以上两者中之大者，但在任何情况下均不大于二倍的D o。
主管外侧补强圈有效补强高度h1:ℎ1={2.5(T tn−C1m−C2)2.5(t tn−C1t−C2)+t r(1.1-5)取以上两者中之小者式中：Tt——主管计算厚度(mm)；A——主管开孔削弱所需的补强面积(mm2)；α1——支管轴线与主管轴线的夹角(°)；D o——主管名义外径(mm)；d o——支管名义外径(mm)；d1——扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径(mm)；d——扣除厚度附加量后支管内径(mm)；C1t——支管厚度减薄的附加量(负偏差和机械加工减薄量之和)(mm)；C1m——主管厚度减薄的附加量(负偏差和机械加工减薄量之和)(mm)；C2——腐蚀或磨蚀附加量(mm)；C r——补强圈厚度减薄的附加量(负偏差和机械加工减薄量之和)(mm)；B——补强区有效宽度(mm)；3)各补强面积按下列公式计算，如有加筋板时，不应计入补强面积内。
如果支管壁的许用应力小于主管壁的许用应力，计算的面积应按两许用应力之比相应减少，以确定其对面积A2的贡献。
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碟形封头开孔碟形封头球面部分半径Ri=450容器壳体材料在设计温度下许用应力[σ]t=113
设计压力p=0.25
液注静压力=0
计算压力p c=0.25
焊接接头系数Φ=0.85
45壳体开孔处计算厚度δ=0.586014
厚度负偏差C1=0.8
腐蚀裕量C2=3
厚度附加量C= 3.8
壳体名义厚度δn=10
壳体有效厚度δe= 6.2
接管材料在设计温度下许用应力[σ]tt=130
接管外径d t=57
接管计算厚度δt=0.048123
接管名义厚度δnt= 3.5
接管厚度负偏差C t1=0.4375
接管腐蚀裕量C t2=3
接管厚度附加量C t= 3.4375
接管有效厚度δet=0.0625
开孔直径d=56.875
强度削弱系数f r=1
所需补强面积A=33.32954
补强有效宽度B=113.75
壳体有效厚度减去计算厚度之外多余面积A1=319.2955
接管有效厚度减去计算厚度之外多余面积A2=0.405683
接管外伸高度=150
接管外侧有效补强高度h1=14.10895
接管内伸高度=0
接管内侧有效补强高度h2=0
外侧焊脚高度= 3.5
内侧焊脚高度=0
焊缝金属面积A3=12.25
补强面积A e=A1+A2+A3=331.9511
补强满足要求，不需另加补强
补强圈外径=130
补强圈厚度δc n=6
补强圈厚度负偏差C cn=0.6
有效补强范围内另加补强面积A4=306.45
A-A e-298.622
加补强圈后，补强满足要求，不需另加补强
使用说明：
1.先点击左上角绿色单元格（A1），从下拉列表中选择容器开孔部位；
2.根据B列所列参数，在C列相应行输入数值；
3.由系统计算并判断是否需要补强。
注：
1.本表格用于计算内压容器开孔；
2.筒体、封头上斜向开孔由用户输入接管外壁弦长及接管厚度弦长；
3.椭圆形封头开孔，开孔位于椭圆形封头80%中心范围内；
4.碟形封头开孔，开孔位于碟形封头球面部分内；
5.C列红、绿色单元格由系统计算得出数值，无需用户填写。
免责声明：
本表格根据GB150-1998及HG20592-1998相关章节编制，计算数据仅供参考。