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压力容器的开孔与补强
压力容器的开孔与补强压力容器是一种用于储存和运输高压气体、液体或气体液体混合物的装置。
由于容器内部承受着巨大的压力，因此对于压力容器的结构设计和制造质量的要求非常高，尤其是它的壁厚和容积大小等参数必须经过精密计算和实验验证。
然而，即使设计和制造工艺都非常优秀，压力容器在使用过程中，也一定会出现开孔或由于压力过高而造成形变或者破裂的情况。
为了避免这种情况的发生，我们可以采用开孔和补强两种方法进行预防和解决。
开孔是一种常见的预防压力容器事故的方法。
通过在容器的垂直和水平方向上开孔，可以使容器内部受到更好的冷却和通风，从而减少容器内部压力的累积。
另一方面，开孔的位置也可根据容器内部压力变化而进行调整，使事故的风险降到最低。
此外，设定开孔的位置和数量还可以为维护和保养提供更大的便利。
例如在容器的底部开孔，可以更轻松地清除容器内部积存的物质。
尽管开孔是一种有效的预防措施，但在一些情况下，由于开孔会改变容器的整体结构，从而降低容器的承载能力。
这时，可以采用补强的方法来保证容器的安全。
补强的方法主要是在容器受力较大的地方加装加强筋或者钢板等材料来提高容器的强度和承载能力。
这种方法的优点是可以增加整个容器的稳定性和韧性，从而避免容器内部压力过高而造成的泄漏和破裂等意外事件的发生。
需要注意的是，在进行压力容器的开孔和补强的时候，我们必须严格遵守国家标准，以确保容器的质量和安全。
另外，在进行相关的维修和改装时必须由具备相关资质、资历的专业人员进行操作，这样可以有效地避免其他安全隐患的发生。
最后，压力容器在工业生产和人们的日常生活中发挥着重要的作用，但与之相关的安全问题也时刻需要引起人们的重视。
因此，在日常生活和工作中，我们应该尽可能地避免对压力容器的摩擦和碰撞，同时，也应该注意对其的定期检查和维修，以避免意外事件的发生。
压力容器的开孔与补强
第13章 压力容器的开孔与补强本章重点内容及对学生的要求：（1） 回转壳体上开小孔造成的应力集中； （2） 开孔补强的原则、补强结构和补强计算； （3） 不另行补强的要求；（4） GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第一节 容器开孔附近的应力集中1、 相关概念（1）容器开孔应力集中（Opening and stress concentration ）在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔并安装接管，例如：人孔、手孔、进料与出料口等等。
容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响：◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。
◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。
◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stress concentration factor ）常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ，则弹性应力集中系数为：σσmax=t K （1） 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是： ✧ 研究开孔应力集中程度，估算K t 值；✧ 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension设有一个尺寸很大的巨型薄平板，开有一个圆孔，其小圆孔的应力集中问题可以利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽在孔径的5倍以上，孔附近的应力分量为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσθθ2sin 32122cos 312122cos 34121242224222422222r a r a r a r a r a r a ra r r （2） 平板开孔的最大应力在孔边 2πθ±=处， 孔边沿a r =处：σσστπθθθ3,0max 2===±=r应力集中系数：0.3max==σσt K 3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig. 2 Variation in stress in a sphere shell containing a circular hole孔边处r=a ，σσ2max = , 应力集中系数0.2max==σσt K 4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳两向薄膜应力δσ21pD =，δσ42pD =，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσσθθ2sin 32142cos 3141432cos 34122312422214212242222122r a r a r a r a r a r a ra r r （3）Fig. 3 Variation in stress in a cylindrical shell containing a circular hole孔边处r 1r 3r=a,=0,=(-con2),=02θθσσθστ。
压力罐开孔尺寸要求
压力罐开孔尺寸要求为了便于对锅炉、压力容器定期进行内部检验和清理，在锅炉、压力容器上应开设必要的人孔、手孔和检查孔。
开孔后，不仅降低了部件的承载能力，而且还因为开孔造成结构不连续，在开孔边会产生应力集中。
因此，在进行部件结构设计时，对锅炉、压力容器开孔的数量和尺寸作了严格的规定。
一、对锅炉、压力容器上开设人孔、手孔的数量规定如下：1.锅筒内径大于或等于800mm的水管锅炉和锅筒内径大于1000mm的锅壳式锅炉，都应在筒体或封头(管板)上开设人孔;锅筒内径为800～1000mm的锅壳式锅炉，至少应在锅筒或封头(管板)上开设一个头孔。
2.压力容器内径≥1000mm的，应至少开设一个人孔;内径<1000mm～≥500mm的，应开设一个人孔或两个手孔。
内径<500～≥300mm的，至少应开设两个手孔。
二、锅炉受压元件上开孔的尺寸应符合下列规定：1.锅炉受压元件上，椭圆人孔不得小于280×380mm。
人孔圈最小的密封面宽度为18mm。
人孔门凸肩与人孔圈之间总间隙不应超过3mm(沿圆周各点上不超过1.5mm)，并且凹槽的深度应达到能完整地容纳密封垫片。
2.锅炉受压元件上，椭圆头孔不得小于220 X 320mm,颈部或孔圈高度不应超过100mm。
3.锅炉受压元件上，手孔短轴不得小于80mm，颈部或孔圈高度不应超过65mm。
4.锅炉受压元件上，清洗孔内径不得小于50mm，颈部高度不应超过50mm。
5.炉墙上长方形人孔一般不应小于400 ×450mm，圆形人孔直径一般不应小于450mm。
若颈部或孔圈高度超过上述规定，孔的尺寸应适当放大。
三、压力容器上开孔的尺寸应符合下列规定：1.压力容器上圆形人孔直径应不小于400mm，椭圆形人孔尺寸应不小于400×300mm;圆形手孔直径应不小于100mm，椭圆形手孔尺寸应不小于75×50m。
2.在圆筒体上开孔，对于内径不大于1500mm的圆筒，最大孔径应不大于筒体内径的1/2，且不大于500mm;对于内径大于1500mm的圆筒，最大孔径应不大于筒体内径的1/3，且不大于1000mm。
2020年压力容器的开孔与补强
（情绪管理）压力容器的开孔和补强第13章压力容器的开孔和补强本章重点内容及对学生的要求：（1）回转壳体上开小孔造成的应力集中；（2）开孔补强的原则、补强结构和补强计算；（3）不另行补强的要求；（4）GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第壹节容器开孔附近的应力集中1、关联概念（1）容器开孔应力集中（Openingandstressconcentration）于压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔且安装接管，例如：人孔、手孔、进料和出料口等等。
容器开孔接管后于应力分布和强度方面会带来下列影响：◆开孔破坏了原有的应力分布且引起应力集中。
◆接管处容器壳体和接管形成结构不连续应力。
◆壳体和接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stressconcentrationfactor）常用应力集中系数Kt来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax，则弹性应力集中系数为：（1）压力容器设计中对于开孔问题研究的俩大方向是：✧研究开孔应力集中程度，估算K t值；✧于强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig.1Variationinstressinaplatecontainingacircularholeandsubjectedtouniformtension 设有壹个尺寸很大的巨型薄平板，开有壹个圆孔，其小圆孔的应力集中问题能够利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽于孔径的5倍之上，孔附近的应力分量为：（2）平板开孔的最大应力于孔边处，孔边沿处：应力集中系数：3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig.2Variationinstressinasphereshellcontainingacircularhole孔边处r=a，,应力集中系数4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳俩向薄膜应力，，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：（3）Fig.3Variationinstressinacylindricalshellcontainingacircularhole孔边处。
2020年压力容器的开孔与补强
（情绪管理）压力容器的开孔和补强第13章压力容器的开孔和补强本章重点内容及对学生的要求：（1）回转壳体上开小孔造成的应力集中；（2）开孔补强的原则、补强结构和补强计算；（3）不另行补强的要求；（4）GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第壹节容器开孔附近的应力集中1、关联概念（1）容器开孔应力集中（Openingandstressconcentration）于压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔且安装接管，例如：人孔、手孔、进料和出料口等等。
容器开孔接管后于应力分布和强度方面会带来下列影响：◆开孔破坏了原有的应力分布且引起应力集中。
◆接管处容器壳体和接管形成结构不连续应力。
◆壳体和接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stressconcentrationfactor）常用应力集中系数Kt来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax，则弹性应力集中系数为：（1）压力容器设计中对于开孔问题研究的俩大方向是：✧研究开孔应力集中程度，估算K t值；✧于强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig.1Variationinstressinaplatecontainingacircularholeandsubjectedtouniformtension 设有壹个尺寸很大的巨型薄平板，开有壹个圆孔，其小圆孔的应力集中问题能够利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽于孔径的5倍之上，孔附近的应力分量为：（2）平板开孔的最大应力于孔边处，孔边沿处：应力集中系数：3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig.2Variationinstressinasphereshellcontainingacircularhole孔边处r=a，,应力集中系数4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳俩向薄膜应力，，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：（3）Fig.3Variationinstressinacylindricalshellcontainingacircularhole孔边处。
压力容器壳体的开孔与补强
压力容器的开孔与补强本章重点内容及对学生的要求：（1） 回转壳体上开小孔造成的应力集中； （2） 开孔补强的原则、补强结构和补强计算； （3） 不另行补强的要求；（4） GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第一节 容器开孔附近的应力集中1、 相关概念（1）容器开孔应力集中（Opening and stress concentration ）在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔并安装接管，例如：人孔、手孔、进料与出料口等等。
容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响：◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。
◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。
◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stress concentration factor ）常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ，则弹性应力集中系数为：σσmax=t K （1） 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是： ✧ 研究开孔应力集中程度，估算K t 值；✧ 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension设有一个尺寸很大的巨型薄平板，开有一个圆孔，其小圆孔的应力集中问题可以利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽在孔径的5倍以上，孔附近的应力分量为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσθθ2sin 32122cos 312122cos 34121242224222422222r a r a r a r a r a r a ra r r （2） 平板开孔的最大应力在孔边 2πθ±=处， 孔边沿a r =处：σσστπθθθ3,0max 2===±=r应力集中系数：0.3max==σσt K 3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig. 2 Variation in stress in a sphere shell containing a circular hole孔边处r=a ，σσ2max = , 应力集中系数0.2max==σσt K 4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳两向薄膜应力δσ21pD =，δσ42pD =，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσσθθ2sin 32142cos 3141432cos 34122312422214212242222122r a r a r a r a r a r a ra r r （3）Fig. 3 Variation in stress in a cylindrical shell containing a circular hole孔边处r 1r 3r=a,=0,=(-con2),=02θθσσθστ。
压力容器基础知识 - 开孔和补强
二、对容器开孔的限制 ◆ 当圆筒内径Di≤1500mm时，开孔最大直径d ≤Di/2， 且d ≤520mm；当圆筒内径Di＞1500mm时，开孔最大直径 d ≤Di/3，且d ≤1000mm。 ◆ 凸形封头或球壳上开孔时，开孔最大直径d ≤Di/2。 ◆ 锥壳上开孔时，开孔最大直径d≤Di/3，Di为开孔中心 处锥壳内径。 ◆ 在椭圆形或碟形封头的过渡区开孔时，孔的中心线宜 垂直封头表面。
标准补强圈结构
◆ 补强圈结构的适用范围 A型适用于无疲劳、无低温及大的温度梯度的一类压力 容器，且要求设备内有较好的施焊条件。 B型适用于中压、低压及内部有腐蚀的工况，不适用于 高温、低温、大的温度梯度及承受疲劳载荷的设备。S 取管子名义壁厚的0.7倍，一般δn t=δn/2 (δn t为 接管名义厚度；δn为壳体名义厚度)。 C型适用于低温、介质有毒或有腐蚀性的操作工况，采 用全焊透结构，要求当δn≤16 mm时，δn t≥δn/2； 当δn＞16 mm时，δn t≥8mm。 D型适用于壳体内不具备施焊条件或进入设备施焊不便 的场合，采用全焊透结构，要求当δn≤16 mm时，δn t≥δn/2；当δn＞16 mm时，δn t≥8mm。 E型适用于储存有毒介质或腐蚀介质的容器，采用全焊 透结构，要求当δn≤16 mm时，δn t≥δn/2；当δn ＞16 mm时，δn t≥8mm。 F型适用于中温、低温、中压容器及盛装腐蚀介质的容 器，要求当δn≤16 mm时，δn t≥δn/2，当δn＞16 mm时，δn t≥8mm，且接管公称直径DN≤150 mm.
◆ 标准补强圈的选用
若需采用补强圈补强 ，可采用以下程序来选择标准补 强圈：
● 确定补强圈的尺寸； ● 由设备的工艺参数决定补强圈的结构； ● 补强圈材料取与被补强壳体材料相同。
过程设备设计(第三版 郑津洋)答案
思考题1．压力容器导言1.1??介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构1.2??压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
压力容器壳体的开孔与补强
压力容器的开孔与补强本章重点容及对学生的要求：（1） 回转壳体上开小孔造成的应力集中； （2） 开孔补强的原则、补强结构和补强计算； （3） 不另行补强的要求；（4） GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第一节 容器开孔附近的应力集中1、 相关概念（1）容器开孔应力集中（Opening and stress concentration ）在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔并安装接管，例如：人孔、手孔、进料与出料口等等。
容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响：◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。
◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。
◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stress concentration factor ）常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ，则弹性应力集中系数为：σσmax=t K （1） 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是： ✧ 研究开孔应力集中程度，估算K t 值；✧ 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension设有一个尺寸很大的巨型薄平板，开有一个圆孔，其小圆孔的应力集中问题可以利用弹性力学的方法进行求解。
承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽在孔径的5倍以上，孔附近的应力分量为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=θστθσσσθσσσθθ2sin32122cos312122cos34121242224222422222rarararararararr（2）平板开孔的最大应力在孔边2πθ±=处，孔边沿ar=处：σσστπθθθ3,0max2===±=r应力集中系数：0.3max==σσtK3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向均匀拉伸应力作用时，孔边附近任意点的受力为：Fig. 2 Variation in stress in a sphere shell containing a circular hole 孔边处r=a，σσ2max=, 应力集中系数0.2max==σσtK4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳两向薄膜应力δσ21pD=，δσ42pD=，如果开有小圆孔，则孔边附近任意点的受力为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=θστθσσσθσσσσθθ2sin32142cos3141432cos34122312422214212242222122rarararararararr（3）Fig. 3 Variation in stress in a cylindrical shell containing a circular hole孔边处r1r3r=a,=0,=(-con2),=02θθσσθστ。
关于压力容器切向开孔接管区的应力分析
关于压力容器切向开孔接管区的应力分析摘要：在经济发展过程中，压力容器起到了重要的作用，也在一定程度上推动了国民经济发展，是非常重要的设备。
尤其是在核工业、石油化工、轻工业等领域中，起到了重要的作用。
在实际生产过程中，压力容易有着各种开孔接管形式，随着压力容器的应用越来越广泛，研究人员加强了对开孔接管问题的研究，但是目前这些方面的文件较少，给相关研究带来了一定影响，要想充分地研究接管区的应力情况，就要对应力水平进行充分研究，才能确保压力容器的使用安全。
关键词：压力容器；切向开孔；接管区；应力情况；分析随着工业的迅速发展，在这个领域生产过程中，经常会使用到压力容器，由于的需求不同，对压力容器的开孔安装，以及接管工作也有着不同的要求，尤其是现阶段的大多数接管，主要使用的是正交开孔接管安装，有的也会使用斜接管安装方式。
但是对压力容器开孔过程中，不可避免地会出现应力情况，而出现的应力会对压力容器使用产生一定影响，还会带来一些安全隐患，使压力容器的危险性在一定程度上提高。
因此，应当加强对压力容器的开孔区应力研究，才能在根本上提高设备的安全性。
1应力分布和集中情况分析1.1应力的分布和最大值分析压力容器主要是能够装载液体，或者是气体的设备，而且这种设备要能够形成一个密闭的空间。
要想更好地分析压力容器的切向开孔应力情况，就应当了解应力的具体分布，才能较准确地获得容器的切向开孔情况，以及不同部位的具体应力值，还可以与正交开孔的接管应力进行比对。
在实际工作中如果使用的是切向开孔时，接管区内会产生较大的应力，并且在距接管区距离越小的部位，应力反而会越大。
压力容器的切向开孔接管，最大的主应力等值线，一般都沿着相同方向分布的，而且这种应力分布比较均匀。
通过对等值线情况，以及具体分布情况研究，可以得出远离压力容器的开孔接管位置，压力容器应力变化较小。
而靠近开孔接管连接部位，应力的变化幅度较大，而且会出现应力分布比较集中的现象。
详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求
详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求引言压力容器上的开孔不仅影响结构强度，还会因为接管有着各种载荷所产生的应力、温度应力，以及容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往是造成容器破坏的根源，所要解决这些问题，就必须了解开孔补强中的规定以及要求。
1.压力容器补强结构解析与一般规定压力容器的补强结构可分为：补强圈搭焊结构和整体补强结构。
1.1补强圈搭焊结构补强当容器采用补强圈搭焊结构时，其应当符合的基本的条件为，容器壳体名义厚度不得大于38mm补强圈的材料厚度不得大于1.5 倍容器壳体的厚度尺寸；使用低合金钢的标准抗拉强度应当小于540MPa若条件许可，优先举荐使用厚壁管代替补强圈进行补强。
当容器为低温压力容器的时候，补强接管应当尽可能采用后壁管进行补强，焊接焊缝应当使用全焊透结构，且焊缝圆滑过渡；带补强板的接管与容器器壁的连接接头应当符合相当于HG/T20583中的G28 G29 G30 G33的要求。
补强板采用与器壁相同的材料，带补强板的结构不得用于容器器壁厚度大于30mm 的场合，也不适用于设计温度低于-40°的场合。
带补强圈的接管与壳体的连接，以及补强圈与壳体搭接的角焊接头壳采用GB15 0中所示结构进行，且接管端部应与容器表面齐平，端部内角应当打磨成R不小于3mm勺圆角。
?a 强圈虽然结构简单，易于加工，但是补强效果较差，补强圈与壳体之间勺间隙不可避免，同时虽然补强圈上设有排气孔，但是补强圈结构在最终勺热处理后应力缺很复杂。
1.2整体补强结构补强当具有下列条件时，应当采用整体补强或者局部整体补强。
①高强度钢(标准抗拉强度大于540MPa和铬钼钢(如15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 制造的压力容器；②补强圈勺厚度大于1.5 倍容器壁厚度；③设计压力大于或者等于4MPa的第三类容器；④容器的壳体壁厚大于或者等于38mm；⑤疲劳压力容器或者容器盛装介质为毒性的高位介质容器。
压力容器的开孔与
压力容器的开孔与附件一、背景与概述在工业压力容器中，开孔和附件的作用不言而喻。
开孔通常用于设备内部的管道、法兰、阀门等设备的连接；而附件则是用于设备的控制、监测和自保护等方面。
本文将会从开孔的位置、形式和数量、附件的类型、数量和作用等方面进行分析和解释，以期帮助读者更好地理解压力容器的相关知识。
二、开孔的位置、形式和数量1. 开孔的位置开孔的位置一般是在压力容器的壳体上，通常有以下几种：•顶部中心部位：用于连接液位计、壓力計等附件，通常为六角形或圆形，并在其上设立支承架、防雨罩等保护措施。
•侧面中心或上部：用于天然气压缩机等设备的接口，通常为圆形或方形。
•下部中心：用于排放废气和废水等，通常为方形或圆形，有时会比其他位置的开孔面积更大。
•截面上的更多位置：根据使用的要求，设备中的开孔位置不仅限于上述位置，也可以根据实际情况在设备的中心线和截面内放置。
2. 开孔的形式开孔的形式可以根据其用途和位置的不同而有所不同，以下是常见的几种开孔形式：•圆形：这是最常见的开孔形式，并且有时会使用斜角钻头，以增加开孔的密度。
•方形：这种方式比较适合用于排污、废气排放等开孔，也比较适用于整个结构的连接，例如输入和输出流道等。
•长条形：这种方式常用于设备上进行热交换，如设备上的换热器等。
•不规则形：这种形式的开孔不仅独特而且非常灵活，可以根据实际情况进行设计。
3. 开孔的数量开孔数量的多少根据压力容器的类型和使用要求而定，一般至少有一种开孔形式，但一些更复杂的设备可能需要多达数百个或数千个孔，例如石化装置及电站锅炉等。
三、附件的类型、数量和作用1. 附件的类型附件的类型也因为其目的和使用不同而存在差异，以下是一些常见的附件类型：•法兰：是一个连接设备内部和外部通道的附件，通常呈圆形，这种附件通常与管道和阀门配合使用。
•阀门：是用于控制压力、流量和方向的附件，包括截止阀、调节阀和安全阀等。
•管道连接件：用于连接不同大小的管道，包括三通、四通、弯头等。
压力容器的开孔与接管46
二开孔接管处的应力集中系数计算
1. 应力集中系数 K 的概念: (1)作用: 求接管处的最大应力峰值 max
当
当
当 0、时，在长轴两端 min q1
当
2
0、时，在长轴两端：
2
时，在短轴的两端
时，在短轴两端：
(1)孔口处的应力解:由(12-8)与 (12-9)叠加即知(12-10)
(2)孔口边缘处的 分布规律(特点)
由(12-10)可知: 在长轴的两端
结果:使孔附近的应力比薄膜应力大 5-6 倍,产生疲劳破坏和脆裂
12.1 容器壳体开孔时的应力分析
一.平板开小圆孔的应力分析
分析条件: 板长,宽>>孔径 2a
载荷 q//作用于板上
1. 单向拉伸时的应力分析
(1) 孔区附近的应力解
利用弹性力学理论解知
(2)
孔边缘处的应力特点: ①r=a 时
2. 双向拉伸时的应力分析:
大
2.5
r=a
0 0
2q max
处的分布规律:
倍.( q2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配0料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高高与中中带资资负料料荷试试下卷卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并中3试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
容规46条 对检查孔设置要求
容规46条对检查孔设置要求摘要：一、引言二、容规46条的背景和重要性三、检查孔设置的具体要求1.位置和数量2.尺寸和形状3.材料和耐压性四、检查孔设置的注意事项1.避免影响设备运行2.方便检查和维护五、结论正文：一、引言容规46条是我国《压力容器安全技术监察规程》中的一项规定，对于压力容器的设计、制造和使用具有重要意义。
本文将重点解析容规46条中对检查孔设置的要求。
二、容规46条的背景和重要性容规46条的制定是为了保证压力容器的安全运行，防止由于检查孔设置不当导致的危险事故。
检查孔是压力容器的一个组成部分，用于检查和维护容器内部的状态，如检查有无泄漏、磨损等现象。
三、检查孔设置的具体要求1.位置和数量检查孔应设置在便于检查和维护的部位，如容器的顶部、底部和侧面。
具体数量需要根据容器的尺寸、结构和使用要求来确定。
2.尺寸和形状检查孔的尺寸应满足检查和维护的需要，同时要考虑便于操作。
形状通常为圆形或椭圆形，以保证其结构强度。
3.材料和耐压性检查孔的材料应与容器主体材料相同，以确保整体强度和耐压性能。
同时，检查孔的耐压性要高于容器的工作压力，以防止在操作过程中发生破裂。
四、检查孔设置的注意事项1.避免影响设备运行在设置检查孔时，要避免其位置对设备的运行产生不良影响，如阻力增加、泄漏等。
2.方便检查和维护检查孔应设置在易于操作的位置，以方便日常检查和维护。
同时，检查孔的尺寸和形状也要便于操作。
五、结论容规46条对检查孔设置的要求对于保证压力容器的安全运行具有重要意义。
压力容器的开孔与补强
压力容器的开孔与补强本章重点内容及对学生的要求：回转壳体上开小孔造成的应力集中；开孔补强的原则、补强结构和补强运算；不另行补强的要求；GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。
第一节 容器开孔邻近的应力集中1、 有关概念（1）容器开孔应力集中（Opening and stress concentration ）在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的，由于工艺或者结构的需要，容器上经常需要开孔并安装接管，例如：人孔、手孔、进料与出料口等等。
容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列阻碍：开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。
接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。
壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。
上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大，统称为开孔或接管部位的应力集中。
（2）应力集中系数（stress concentration factor ）常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。
若未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法运算出的最大应力为σmax ，则弹性应力集中系数为： σσmax =t K （1） 压力容器设计中关于开孔咨询题研究的两大方向是：研究开孔应力集中程度，估算Kt 值；在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。
2、平板开小孔的应力集中Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and su bjected to uniform tension设有一个尺寸专门大的巨型薄平板，开有一个圆孔，其小圆孔的应力集中咨询题能够利用弹性力学的方法进行求解。
承担单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示，只要板宽在孔径的5倍以上，孔邻近的应力重量为： ⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσθθ2sin 32122cos 312122cos 34121242224222422222r a r a r a r a r a ra r a r r （2） 平板开孔的最大应力在孔边 2πθ±=处， 孔边沿a r =处： σσστπθθθ3,0max 2===±=r 应力集中系数：0.3max ==σσt K 3、薄壁球壳开小圆孔的应力集中如图2所示，球壳受双向平均拉伸应力作用时，孔边邻近任意点的受力为：Fig. 2 Variation in stress in a sphere shell containing a circular hole孔边处r=a ，σσ2max = , 应力集中系数0.2max ==σσt K 4、薄壁圆柱开小圆孔的应力集中如图3所示，薄壁柱壳两向薄膜应力δσ21pD =，δσ42pD =，如果开有小圆孔，则孔边邻近任意点的受力为： ⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θστθσσσθσσσσθθ2sin 32142cos 3141432cos 34122312422214212242222122r a r a r a r a r a r a r a r r （3） Fig. 3 Variation in stress in a cylindrical shell containing a circular h ole孔边处r 1r 3r=a,=0,=(-con2),=02θθσσθστ。
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______2__4_1______3___2_1_“_”__________________4__2__40__12_“_”0__12__03__“2_•_”042_“_0•__”83__“0_”_0_7_1__3—2__0__—1__45__80_1_42__84__42“__”56_l“_”4_0_“3”_0_5_0_28“_”01“_”07_“9”0_“0”2“2”•30”“0”“”093124820302130
当 0、时，平行于q方向的 q
当
2
时，垂直于q方向的
3q
③r>a 时 随 r 的增大而迅速减小.由(12-1)式可知.
2. 双向拉伸时的应力分析:
二.薄球壳开小孔的应力分析
1
球半径R较大
1.分析对象: q1D较q2小 q
在开孔区域的壳近似板
2.孔区附近的应力解
利用 q1 q2 q 代入(12-4)可知(12-5),即
结果:使孔附近的应力比薄膜应力大 5-6 倍,产生疲劳破坏和脆裂
12.1 容器壳体开孔时的应力分析
______2__4_1______3___2_1_“_”__________________4__2__40__12_“_”0__12__03__“2_•_”042_“_0•__”83__“0_”_0_7_1__3—2__0__—1__45__80_1_42__84__42“__”56_l“_”4_0_“3”_0_5_0_28“_”01“_”07_“9”0_“0”2“2”•30”“0”“”093124820302130
§12.2 开孔接管处应力集中系数的计算
一.开孔接管时的应力集中 1.壳体上开孔与平板开小孔有以下差别: (1)开孔不是小孔. 如:人手孔 .故开小孔的假设不成立其理论不能运用. (2) 容器壳体是曲面,与平板不同. 因为在开孔处由于曲面的影响,壳体存在弯曲应力 (3)容器开孔接管后,接管对开孔边缘有约束作用.而平板开小孔理论,没有考虑接管约束问题,所
(1)长轴平行于受拉方向时:
①孔口处 r=a 时的应力解(12-8)
由于其应力表达式较复杂,仅给出最重要的孔口应力表达式,即
r
r 0 (12 8)
②特点:孔口处的 分布规律:
2
当 0、时，在长轴两端 min q1
当
2
时，在短轴的两端
maxΒιβλιοθήκη q1 (1 2b ) a
一.平板开小圆孔的应力分析
分析条件: 板长,宽>>孔径 2a
载荷 q//作用于板上
1. 单向拉伸时的应力分析
(1) 孔区附近的应力解
(12-1)式
利用弹性力学理论解知
(2)
孔边缘处的应力特点: ①r=a 时
孔边缘处的应力 rr
0 0
q(1 2 cos 2 )
②r=a 时 孔边缘处的周向应力分布特点:
r
q1
a2 r2
q1
a2 r2
r 0
3.
孔边缘处的应力特点:①当
r=a
时,孔边缘应力 rr
0 0
2q max
②孔边缘应力 =孔区域薄膜应力 q 的 2 倍.
四. 圆筒壳开小孔 1.分析对象: k 较大,
/ D 较小, q1 2q2 ( 2 )
2.应力解:
利用 q1 2q2 代入(12-4)可知(12-6)
(2)应力集中系数曲线: ①曲线形成: 由理论与实践综合绘出
②适用条件: 不能用指数法时采用
3
(2)定义: K 设备实际最大应力 壳体基本薄膜应力
如:
max
K
球壳：
max
筒壳： max
K K
pDi 4 n
pDi 4 n
2. K 的确定方法
(1)应力指数法 ①K 的大小: 查表 12-1
②:适用条件 P235 (1)-(4) 注:径向接管:接管轴线与壳体半径同一方向
非径向接管:轴线与壳体半径不同方向
3.孔边缘处的应力特点:
(1)当
r=a
时
rr
0 0
q2 (3 2 cos 2 )
(2)
在孔边缘
r=a
处的分布规律:
当 当
0、时， min q2
2
时，
max
q2
说明: max 比孔口区域筒壳中
大
2.5
倍.( q2
1 2 q1
1 2
)
五. 平板开椭圆孔的应力分析
1.单方向受拉伸时的应力分析
第十二章 压力容器开孔与接管
一. 重点 1. 壳体开孔的压力特点 2. 开孔接管的应力集中系数的定义 3. 开孔补强的目的 4. 开孔补强的结构及方法 5. 等面积补强的原则 6. 等面积补强计算面积有哪些?
二. 壳体上开孔的原因
三. 壳体上开孔后产生的问题 1. 开孔后,造成壳壁不连续,在孔边缘产生应力集中 2. 接管后,壳体与管的结构不连续,产生的附加弯应力 3. 壳体接管的拐角处,由于 r 引起的局部应力.
以对 开孔接管问题,必须寻求新的分析方法. 2.接管区的应力分析 (1)利用”力法”可求出该区域的应力分布情况和应力值 “力法”:根据平衡,几何和物理方程 (2)根据理论计算和实际结果,查接管区的应力分布图 12-7
二开孔接管处的应力集中系数计算
1. 应力集中系数 K 的概念: (1)作用: 求接管处的最大应力峰值 max
(2)长轴 a 垂直于受拉方向时
①孔口处的应力解(12-9)
②孔口处的 分布规律
当
0、时，在长轴两端：
max
q2 (1
2a b
)
:
当
2
时，在短轴两端：
min
q2
2.双向受拉伸时的应力分析
q2 2q1
(1)孔口处的应力解:由(12-8)与 (12-9)叠加即知(12-10)
(2)孔口边缘处的 分布规律(特点)
由(12-10)可知: 在长轴的两端
max
q2 (1
2a b
)
q1
(0.5
2a b )q2
在短轴的两端
min
q1 (1
2b ) a
q2
说明:开椭圆孔时,最大应力在孔边缘 0、 处(在长轴两端)
______2__4_1______3___2_1_“_”__________________4__2__40__12_“_”0__12__03__“2_•_”042_“_0•__”83__“0_”_0_7_1__3—2__0__—1__45__80_1_42__84__42“__”56_l“_”4_0_“3”_0_5_0_28“_”01“_”07_“9”0_“0”2“2”•30”“0”“”093124820302130