最新压力容器设计 开孔补强

压力容器设计开孔补

强

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（δ

δ e ）

●接管厚度大于计算厚度（t et δδ ）

●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： ①

MPa p c 5.2≤

②相邻两孔中心的距离()

2d d +≥

③接管公称直径mm d nt

89≤

④接管最小壁厚满足下列要求

B 、等面积补强计算 （1）所需最小补强面积

开孔直径：C d d i 2+=

接管有效壁厚：C nt et -=δδ

接管有效面积：

et t A δδ2=

接管转化为壳体的当量面积：

[][]

r

t t t

t

t t

f A A A

==

σσ/

[][]⎭

⎬

⎫

⎩⎨⎧=t t

t r f σσ,0.1min )1(2)

1(/

r et r t t

t f f A A A A -=-=-=∆δδ

ΔA-----弥补

[]

[]

t

t t

σσ≤而需增加的面积；或接管有效

承载面积的折减量。 ■圆柱壳

)1(2r et f d A -+=δδδ

■外压柱壳或球壳

[])1(25.0r et f d A -+=δδδ

■平盖

p d A δ5.0=

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

{}max 2,(22)n nt B d d δδ=++

■接管外侧高度h 1

{}

接管实际外伸高度,min 1nt d h δ=

■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

()()()()r e et e f d B A -----=121δδδδδ

■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

321A A A A e ++=

（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。

若

A A e <，则开孔后需另行补强，另行补强的面积A 4为

e A A A -≥4