浅谈常规压力容器开孔补强设计
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图 3 厚壁接管大端
11312 接管大端厚度和壳体厚度的关系 大端厚度一般不超过壳体厚度的 115 倍 ,最大
不要超过壳体厚度的 2倍 。因为接管越厚其刚度就
越大 ,对容易产生焊接冷裂纹的钢种来说是不利的 。 另外 ,接管与壳体的厚度差越大 ,则两者的刚度差也 越大 ,当设备受压时接管与壳体连接部位的变形协 调性就越差 ,所产生的局部应力就会越大 ,这种结构 对设备的受力是很不利的 。但是在开孔补强设计 中 ,有时为了满足补强面积的要求 ,经计算得出的接 管厚度很可能超过 2倍壳体厚度 。在这种情况下解 决的方法通常有两种 :其一为采用内插入式厚壁接 管 ,这种结构形式因伸入壳体内部的接管扣除腐蚀 裕量后的部分全部都可以作为补强面积 ,接管的厚 度则可大大减小 ;其二为增加开孔处局部壳体的厚 度 ,以达到减小接管壁厚 ,降低接管厚度与壳体厚度 之比值的目的 。 11313 接管实际外伸高度和有效外伸高度的区别
h1 至少应等于计算出的有效高度 ,最好比有效 高度长 5～10 mm。有效高度与大端厚度 S2 有关 。 11219 接管总长尺寸 h的确定
h的大小与接管伸出长度 (即法兰端面或接管 小端到壳体外表面的距离 ,下同 )有关 ,具体应根据 以下两种情况而定 。 1121911 接管伸出长度无限制
h等于 h1 , h2 , h3 和 SN 值之和 。但应注意 h 的 大小宜使接管伸出长度为一个尾数为零的整数 。 1121912 接管伸出长度有限制
第 25卷第 2期 2007年 4月
天 然 气 与 石 油 Na tura l Ga s And O il
浅谈常规压力容器开孔补强设计
Vol. 25, No. 2 Ap r. 2007
王 澎 ,汤智昀 ,毛 翔
(中国石油工程设计有限公司西南分公司 ,四川 成都 610017)
摘 要 :开孔补强设计是压力容器设计中必不可少的一部分 ,标准和规范中虽然对设计和 计算都作了较为详细的规定 ,但安全 、经济 、合理的设计仍是摆在我们面前的一个课题 。在长 期以来的设计工作中 ,通过不断的实践和总结 ,逐渐对开孔补强设计有了较为深刻的理解 。对 常规设计中最为常见的两种开孔补强形式 ———厚壁管补强和补强圈补强 ,从补强元件的选材 、 结构尺寸的确定和设计中应注意的问题等方面作了论述 。
b. 在标准未修订前 ,如采用目前常用的标准 , 则应制定补充技术要求 ,弥补现行管件标准的不足 , 以保证管件设计 、制造和检验的质量 。特别是对用
于油气集输工程中介质具有腐蚀性的管件更应予以 足够的重视 。
参考文献 :
[ 1 ] GB 50251 - 2003,输气管道工程设计规范 [ S ]. [ 2 ] M SS SP75 - 2004,优质锻制对焊管件技术规范 [ S ]. [ 3 ] GB50350 - 2005,油气集输工程设计规范 [ S ]. [ 4 ] 张有渝. 站场设备与管道组件的设计及制造 [ J ]. 天然
关键词 :压力容器 ;开孔补强 ;补强圈补强 ;整体补强 ;补强圈 ;厚壁接管 文章编号 : 100625539 (2007) 0220053204 文献标识码 : A
GB 150 - 1998《钢制压力容器 》第 8 章中规定 的开孔补强方法有两种 :其一为补强圈补强 ;其二为 整体补强 [ 1 ] 。整体补强就是增加壳体的厚度 ,或用 全焊透的结构形式将厚壁接管或整体补强锻件与壳 体相焊 。在压力容器设计中 ,最为常见的是补强圈 补强和厚壁接管补强 。补强圈补强常用于操作温度 不太高的中低压容器 ,其补强设计按等面积法进行 。 补强圈结构由于与被补强壳体间存在较大的不连续 性 ,与壳体的搭焊结构会引起较大的局部应力 [ 2 ] , 因此其使用要受到如下条件的限制 [ 3 ] :容器设计压 力应小于 614 M Pa;容器设计温度不大于 350℃;容 器壳体开孔处名义厚度不大于 38 mm;补强圈厚度 应不大于 115倍壳体开孔处的名义厚度 ;容器壳体 钢材标准抗拉强度下限值不大于 540 M Pa;不能用
温度下接管材料与壳体材料许用应力之比值 ,当该
比值大于 110时 ,取其值为 110[ 1 ] 。
从以上规定可以看出 ,选择强度等级较高的材
料 ,对补强效果没有影响 ,但对焊接有负面影响 。选
择强度等级较低的材料 ,所需的补强面积要增加 ,接
管有效补强面积要减少 ,不仅对补强不利 ,而且对焊
接同样有负面影响 。
厚壁接管与壳体的角焊缝是压力容器中最薄弱 的环节 。这里面有技术上的原因 ,也有人为的因素 。 有资料显示一些压力还不算太高的容器 ,在使用一 段时间后进行的检验中发现 ,接管与壳体的角焊缝 出现了裂纹 ,究其原因大多是未焊透和夹渣所致 。 在设计标准和规范中通常对设备的纵 、环焊缝都规 定了必须进行无损检测 ,而对接管与壳体的角焊缝 则无明确的检测规定 ,焊工在进行角焊缝的焊接时 往往麻痹大意 ,从而为设备留下了事故隐患 。为了 保证角焊缝的质量 ,我们在设计时必须要求对角焊 缝进行磁粉或渗透检测 ,在条件许可的情况下还应 进行超声检测 。
第 25卷第 2期
王 澎 ,等 :浅谈常规压力容器开孔补强设计
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上圆整 ,使大端外径为一整数即可 。 11217 接管大端端部圆角尺寸 wk.baidu.com2 的确定
为降低大端端部的峰值应力 ,接管内径边角处 应倒圆 ,圆角半径一般取为大端厚度的四分之一或 19 mm 两者中的较小值 [ 1 ] 。 11218 接管实际外伸高度 h1 的确定
于承受疲劳载荷的容器 。同时 ,对于盛装毒性为极 度危害与高度危害介质的容器 ,也不宜采用 。厚壁 接管补强则不受这些条件的限制 ,它具有结构简单 , 焊缝少 ,焊缝质量容易检验 ,补强效果好等优点 [ 2 ] , 因此其使用范围比补强圈补强要广泛得多 。并且 GB 150 - 1998《钢制压力容器 》也推荐采用这种补 强方式 。
厚壁接管可选用无缝钢管 ,也可用锻件加工制
造 。当设计压力较小 ,同时满足补强要求所需的壁
厚不太大时 ,通常选用无缝钢管 ;当设计压力较高 ,
同时满足补强要求所需的壁厚较大时 ,则选用锻件
来加工制造 [ 4 ] 。
112 锻件制厚壁接管结构尺寸的确定 锻件制厚壁接管的通常形状如图 1所示 ,有内
齐平式 、内插入式和外安放式三种类型 。它由小端 、 过渡段和大端三部分组成 。小端与法兰或工艺管线 相接 ,大端与壳体或较大的接管相接 。下面以较为 常用的内齐平式 (见图 2)为例来叙述其结构尺寸的 确定 。
由于结构截面的突变要产生应力集中 ,因此从 接管的大端到小端必须有一过渡段 。过渡段长度一 般取大 、小端厚度差的 3 倍 。如接管总长度受到限 制的话 ,也可适当缩短 ,但不宜小于大 、小端厚度差 的 1倍 。过渡段太长的话 ,既浪费材料 ,又增加机加 工量 ,且外形也不美观 。 11215 过渡段两端圆角尺寸 R1 的确定
接管实际外伸高度是按接管的结构形式确定出 来的 ,如图 1中的 h1 。接管的有效高度是通过计算 得出的 ,它与接管大端的厚度有关 。接管的实际外 伸高度必须大于或等于接管的有效高度 。 11314 焊接方面的问题
采用厚壁接管补强的压力容器 ,其设计压力一 般都较高 。有的资料规定为 410 M Pa,有的规定为 510 M Pa。因此 ,容器和接管的壁厚都较大 ,为保证 全焊透所开的坡口也较大 ,随之而来的焊接工作量 也很大 ,为了保证焊接质量 ,通常采用较细的焊条打 底 ,并在背面进行清根和焊接 ,即所谓的“双面焊 ”; 当设备直径较小 ,无法进入壳体内部进行清根时 ,最 好考虑采用氩弧焊打底以确保焊缝质量 。 11315 无损检测方面的问题
h等于规定的接管伸出长度减去法兰高度再加 上 SN ,但必须保证其实际外伸高度 (即 h1 )不得小于 满足补强要求的计算值 。
113 设计中应注意的问题 11311 接管大端端部圆角对补强面积的减少
为避免接管大端端部内壁处的尖角产生应力集 中 ,通常要将其倒圆 (见图 2) 。 GB 150 - 1998《钢制 压力容器 》提供的开孔补强计算中并未考虑倒圆所 减少的补强面积 (见图 3中阴影部分 ) ,如大端厚度 较大且圆角尺寸也较大 ,而补强面积的富裕量又较 少时 ,则应考虑这部分面积的减少 ,否则可能造成实 际补强面积小于需要补强面积的情况 。
1 厚壁接管补强
111 材料的选择 厚壁接管的材料应根据设备的操作条件和介质
特性来选取 ,一般选择与壳体材料相同类别和强度
此提出以下建议 : a. 参照国外先进的管件标准 ,高起点的修订我
国油气集输和长输管道工程用管件标准 ,要求内容 完整 、技术要求严格 、指标先进适用 、品种规格齐全 , 确保按此标准设计 、制造的管件技术先进安全可靠 。
h3 通常取 1～115倍 S1 ,最小不宜小于 017 S1 。 因为焊接端所开的坡口角度一般为 30°～35°,如 h3 小于 017 S1 ,则坡口的外端就会延伸到过渡段上 ,这 对焊接会产生不利影响 ,也可能使该处的局部应力 增大 。 h3 如果太长 ,既浪费材料 ,又增加机加工量 , 经济上也不合理 。 11214 过渡段长度 h2 的确定
图 1 锻件制厚壁接管
11211 接管内径 d的确定 接管内径应与相焊接的法兰或工艺管线的内径
相同 。在有的法兰标准中 ,法兰内径要求由用户确 定 ,当遇到这种情况时 ,应先确定接管小端的外径 , 其大小应与相焊法兰的焊端外径相同 ,然后按操作 条件计算出小端的壁厚 ,确定出小端的名义厚度 ,最
图 2 内齐平式锻件制厚壁接管
气与石油 , 2005, 23 (4) : 47249.
收稿日期 : 2006205217 作者简介 :王 澎 (19622) ,男 ,四川成都人 ,高级工程师 ,学士 ,主要从事石油化工压力容器设计工作 。电话 : ( 028) 86014450。
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后确定出接管和法兰的内径 。 11212 接管小端 (与法兰与管线连接端 ,下同 )厚 度 S1 的确定
根据接管内径和材料 ,按操作条件进行强度计 算 ,将计算值加腐蚀裕量后向上圆整得出 。如与之 相焊的法兰焊端厚度或工艺管线厚度比圆整值大 , 可将 S1 的大小调整到法兰焊端厚度或工艺管线厚 度。 11213 接管小端长度 h3 的确定
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2007年
2 补强圈补强
211 材料的选择 补强圈的材料一般应与壳体的材料相同 ,这是
最经济合理的选择 ,其原因与厚壁接管的选材原则 相同 。
212 结构尺寸的确定 开孔补强设计中的补强圈 ,通常是按补强圈标
准 ( JB / T 4736 - 2002 )来选取的 ,其厚度有三种选 择 :一是小于壳体厚度 ;二是等于壳体厚度 ;三是大 于壳体厚度 (但应控制在 115 倍壳体厚度以内 ) 。 最佳的选择是等于壳体厚度 ,这样做的最大好处是 便于备料和对材料的充分利用 ,减少浪费 。对于公 称直径小于 300的标准补强圈来说 ,满足补强面积 要求的厚度通常小于壳体厚度 ,如按计算值来选取 补强圈厚度的话 ,从表面上看可以减少补强圈的钢 材用量 ,但实际上为了几个小小的补强圈 (大规模 生产除外 )而订购另一规格的钢板 ,对任何一个制 造商来说都是不划算的 。当补强圈的公称直径大于 300时 ,标准补强圈的外径比 GB 150 - 1998第 8章 规定的补强有效宽度值小 ,如壳体和接管的富裕量 很少 ,这种情况下标准补强圈的补强面积有可能满 足不了补强的要求 。解决的方法有以下五种 :一是 增加补强圈的厚度 ;二是增加接管的厚度 ;三是增加 整个筒体的厚度 ;四是增加开孔处局部范围内的筒 体厚度 ;五是加大补强圈的外径 。第一种方法不可 取 ,原因如前所述 。第二 、三 、四种方法不仅会造成 不同程度的材料浪费 ,而且会增加材料的品种规格 。 加大补强圈外径是最好 、最经济也是最有效的方法 。
2007年
等级的材料 。 GB 150 - 1998 第 8 章开孔和开孔补
强中规定 :
开孔所需的补强面积为
A = dδ+ 2δδet ( 1 - fr )
(1)
接管有效补强面积为 :
A2
= 2h1
(δet
-
δ t
)
fr
+ 2h2
(δet
-
C2 ) fr
(2)
式 ( 1) 、( 2)中 fr 为强度消弱系数 ,它等于设计
过渡段与大 、小端的连接处宜圆滑过渡 ,以减少 应力集中程度 。圆角尺寸 R1 的大小可按与之相焊 的对焊法兰颈部处的圆角尺寸选取 。 11216 接管大端 (与壳体或较大接管焊接端 , 下 同 )厚度 S2 的确定
根据设备的操作条件 ,按 GB 150 - 1998第 8章 的要求进行补强计算 ,满足补强要求的厚度适当向
11312 接管大端厚度和壳体厚度的关系 大端厚度一般不超过壳体厚度的 115 倍 ,最大
不要超过壳体厚度的 2倍 。因为接管越厚其刚度就
越大 ,对容易产生焊接冷裂纹的钢种来说是不利的 。 另外 ,接管与壳体的厚度差越大 ,则两者的刚度差也 越大 ,当设备受压时接管与壳体连接部位的变形协 调性就越差 ,所产生的局部应力就会越大 ,这种结构 对设备的受力是很不利的 。但是在开孔补强设计 中 ,有时为了满足补强面积的要求 ,经计算得出的接 管厚度很可能超过 2倍壳体厚度 。在这种情况下解 决的方法通常有两种 :其一为采用内插入式厚壁接 管 ,这种结构形式因伸入壳体内部的接管扣除腐蚀 裕量后的部分全部都可以作为补强面积 ,接管的厚 度则可大大减小 ;其二为增加开孔处局部壳体的厚 度 ,以达到减小接管壁厚 ,降低接管厚度与壳体厚度 之比值的目的 。 11313 接管实际外伸高度和有效外伸高度的区别
h1 至少应等于计算出的有效高度 ,最好比有效 高度长 5～10 mm。有效高度与大端厚度 S2 有关 。 11219 接管总长尺寸 h的确定
h的大小与接管伸出长度 (即法兰端面或接管 小端到壳体外表面的距离 ,下同 )有关 ,具体应根据 以下两种情况而定 。 1121911 接管伸出长度无限制
h等于 h1 , h2 , h3 和 SN 值之和 。但应注意 h 的 大小宜使接管伸出长度为一个尾数为零的整数 。 1121912 接管伸出长度有限制
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Vol. 25, No. 2 Ap r. 2007
王 澎 ,汤智昀 ,毛 翔
(中国石油工程设计有限公司西南分公司 ,四川 成都 610017)
摘 要 :开孔补强设计是压力容器设计中必不可少的一部分 ,标准和规范中虽然对设计和 计算都作了较为详细的规定 ,但安全 、经济 、合理的设计仍是摆在我们面前的一个课题 。在长 期以来的设计工作中 ,通过不断的实践和总结 ,逐渐对开孔补强设计有了较为深刻的理解 。对 常规设计中最为常见的两种开孔补强形式 ———厚壁管补强和补强圈补强 ,从补强元件的选材 、 结构尺寸的确定和设计中应注意的问题等方面作了论述 。
b. 在标准未修订前 ,如采用目前常用的标准 , 则应制定补充技术要求 ,弥补现行管件标准的不足 , 以保证管件设计 、制造和检验的质量 。特别是对用
于油气集输工程中介质具有腐蚀性的管件更应予以 足够的重视 。
参考文献 :
[ 1 ] GB 50251 - 2003,输气管道工程设计规范 [ S ]. [ 2 ] M SS SP75 - 2004,优质锻制对焊管件技术规范 [ S ]. [ 3 ] GB50350 - 2005,油气集输工程设计规范 [ S ]. [ 4 ] 张有渝. 站场设备与管道组件的设计及制造 [ J ]. 天然
关键词 :压力容器 ;开孔补强 ;补强圈补强 ;整体补强 ;补强圈 ;厚壁接管 文章编号 : 100625539 (2007) 0220053204 文献标识码 : A
GB 150 - 1998《钢制压力容器 》第 8 章中规定 的开孔补强方法有两种 :其一为补强圈补强 ;其二为 整体补强 [ 1 ] 。整体补强就是增加壳体的厚度 ,或用 全焊透的结构形式将厚壁接管或整体补强锻件与壳 体相焊 。在压力容器设计中 ,最为常见的是补强圈 补强和厚壁接管补强 。补强圈补强常用于操作温度 不太高的中低压容器 ,其补强设计按等面积法进行 。 补强圈结构由于与被补强壳体间存在较大的不连续 性 ,与壳体的搭焊结构会引起较大的局部应力 [ 2 ] , 因此其使用要受到如下条件的限制 [ 3 ] :容器设计压 力应小于 614 M Pa;容器设计温度不大于 350℃;容 器壳体开孔处名义厚度不大于 38 mm;补强圈厚度 应不大于 115倍壳体开孔处的名义厚度 ;容器壳体 钢材标准抗拉强度下限值不大于 540 M Pa;不能用
温度下接管材料与壳体材料许用应力之比值 ,当该
比值大于 110时 ,取其值为 110[ 1 ] 。
从以上规定可以看出 ,选择强度等级较高的材
料 ,对补强效果没有影响 ,但对焊接有负面影响 。选
择强度等级较低的材料 ,所需的补强面积要增加 ,接
管有效补强面积要减少 ,不仅对补强不利 ,而且对焊
接同样有负面影响 。
厚壁接管与壳体的角焊缝是压力容器中最薄弱 的环节 。这里面有技术上的原因 ,也有人为的因素 。 有资料显示一些压力还不算太高的容器 ,在使用一 段时间后进行的检验中发现 ,接管与壳体的角焊缝 出现了裂纹 ,究其原因大多是未焊透和夹渣所致 。 在设计标准和规范中通常对设备的纵 、环焊缝都规 定了必须进行无损检测 ,而对接管与壳体的角焊缝 则无明确的检测规定 ,焊工在进行角焊缝的焊接时 往往麻痹大意 ,从而为设备留下了事故隐患 。为了 保证角焊缝的质量 ,我们在设计时必须要求对角焊 缝进行磁粉或渗透检测 ,在条件许可的情况下还应 进行超声检测 。
第 25卷第 2期
王 澎 ,等 :浅谈常规压力容器开孔补强设计
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上圆整 ,使大端外径为一整数即可 。 11217 接管大端端部圆角尺寸 wk.baidu.com2 的确定
为降低大端端部的峰值应力 ,接管内径边角处 应倒圆 ,圆角半径一般取为大端厚度的四分之一或 19 mm 两者中的较小值 [ 1 ] 。 11218 接管实际外伸高度 h1 的确定
于承受疲劳载荷的容器 。同时 ,对于盛装毒性为极 度危害与高度危害介质的容器 ,也不宜采用 。厚壁 接管补强则不受这些条件的限制 ,它具有结构简单 , 焊缝少 ,焊缝质量容易检验 ,补强效果好等优点 [ 2 ] , 因此其使用范围比补强圈补强要广泛得多 。并且 GB 150 - 1998《钢制压力容器 》也推荐采用这种补 强方式 。
厚壁接管可选用无缝钢管 ,也可用锻件加工制
造 。当设计压力较小 ,同时满足补强要求所需的壁
厚不太大时 ,通常选用无缝钢管 ;当设计压力较高 ,
同时满足补强要求所需的壁厚较大时 ,则选用锻件
来加工制造 [ 4 ] 。
112 锻件制厚壁接管结构尺寸的确定 锻件制厚壁接管的通常形状如图 1所示 ,有内
齐平式 、内插入式和外安放式三种类型 。它由小端 、 过渡段和大端三部分组成 。小端与法兰或工艺管线 相接 ,大端与壳体或较大的接管相接 。下面以较为 常用的内齐平式 (见图 2)为例来叙述其结构尺寸的 确定 。
由于结构截面的突变要产生应力集中 ,因此从 接管的大端到小端必须有一过渡段 。过渡段长度一 般取大 、小端厚度差的 3 倍 。如接管总长度受到限 制的话 ,也可适当缩短 ,但不宜小于大 、小端厚度差 的 1倍 。过渡段太长的话 ,既浪费材料 ,又增加机加 工量 ,且外形也不美观 。 11215 过渡段两端圆角尺寸 R1 的确定
接管实际外伸高度是按接管的结构形式确定出 来的 ,如图 1中的 h1 。接管的有效高度是通过计算 得出的 ,它与接管大端的厚度有关 。接管的实际外 伸高度必须大于或等于接管的有效高度 。 11314 焊接方面的问题
采用厚壁接管补强的压力容器 ,其设计压力一 般都较高 。有的资料规定为 410 M Pa,有的规定为 510 M Pa。因此 ,容器和接管的壁厚都较大 ,为保证 全焊透所开的坡口也较大 ,随之而来的焊接工作量 也很大 ,为了保证焊接质量 ,通常采用较细的焊条打 底 ,并在背面进行清根和焊接 ,即所谓的“双面焊 ”; 当设备直径较小 ,无法进入壳体内部进行清根时 ,最 好考虑采用氩弧焊打底以确保焊缝质量 。 11315 无损检测方面的问题
h等于规定的接管伸出长度减去法兰高度再加 上 SN ,但必须保证其实际外伸高度 (即 h1 )不得小于 满足补强要求的计算值 。
113 设计中应注意的问题 11311 接管大端端部圆角对补强面积的减少
为避免接管大端端部内壁处的尖角产生应力集 中 ,通常要将其倒圆 (见图 2) 。 GB 150 - 1998《钢制 压力容器 》提供的开孔补强计算中并未考虑倒圆所 减少的补强面积 (见图 3中阴影部分 ) ,如大端厚度 较大且圆角尺寸也较大 ,而补强面积的富裕量又较 少时 ,则应考虑这部分面积的减少 ,否则可能造成实 际补强面积小于需要补强面积的情况 。
1 厚壁接管补强
111 材料的选择 厚壁接管的材料应根据设备的操作条件和介质
特性来选取 ,一般选择与壳体材料相同类别和强度
此提出以下建议 : a. 参照国外先进的管件标准 ,高起点的修订我
国油气集输和长输管道工程用管件标准 ,要求内容 完整 、技术要求严格 、指标先进适用 、品种规格齐全 , 确保按此标准设计 、制造的管件技术先进安全可靠 。
h3 通常取 1～115倍 S1 ,最小不宜小于 017 S1 。 因为焊接端所开的坡口角度一般为 30°～35°,如 h3 小于 017 S1 ,则坡口的外端就会延伸到过渡段上 ,这 对焊接会产生不利影响 ,也可能使该处的局部应力 增大 。 h3 如果太长 ,既浪费材料 ,又增加机加工量 , 经济上也不合理 。 11214 过渡段长度 h2 的确定
图 1 锻件制厚壁接管
11211 接管内径 d的确定 接管内径应与相焊接的法兰或工艺管线的内径
相同 。在有的法兰标准中 ,法兰内径要求由用户确 定 ,当遇到这种情况时 ,应先确定接管小端的外径 , 其大小应与相焊法兰的焊端外径相同 ,然后按操作 条件计算出小端的壁厚 ,确定出小端的名义厚度 ,最
图 2 内齐平式锻件制厚壁接管
气与石油 , 2005, 23 (4) : 47249.
收稿日期 : 2006205217 作者简介 :王 澎 (19622) ,男 ,四川成都人 ,高级工程师 ,学士 ,主要从事石油化工压力容器设计工作 。电话 : ( 028) 86014450。
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后确定出接管和法兰的内径 。 11212 接管小端 (与法兰与管线连接端 ,下同 )厚 度 S1 的确定
根据接管内径和材料 ,按操作条件进行强度计 算 ,将计算值加腐蚀裕量后向上圆整得出 。如与之 相焊的法兰焊端厚度或工艺管线厚度比圆整值大 , 可将 S1 的大小调整到法兰焊端厚度或工艺管线厚 度。 11213 接管小端长度 h3 的确定
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2007年
2 补强圈补强
211 材料的选择 补强圈的材料一般应与壳体的材料相同 ,这是
最经济合理的选择 ,其原因与厚壁接管的选材原则 相同 。
212 结构尺寸的确定 开孔补强设计中的补强圈 ,通常是按补强圈标
准 ( JB / T 4736 - 2002 )来选取的 ,其厚度有三种选 择 :一是小于壳体厚度 ;二是等于壳体厚度 ;三是大 于壳体厚度 (但应控制在 115 倍壳体厚度以内 ) 。 最佳的选择是等于壳体厚度 ,这样做的最大好处是 便于备料和对材料的充分利用 ,减少浪费 。对于公 称直径小于 300的标准补强圈来说 ,满足补强面积 要求的厚度通常小于壳体厚度 ,如按计算值来选取 补强圈厚度的话 ,从表面上看可以减少补强圈的钢 材用量 ,但实际上为了几个小小的补强圈 (大规模 生产除外 )而订购另一规格的钢板 ,对任何一个制 造商来说都是不划算的 。当补强圈的公称直径大于 300时 ,标准补强圈的外径比 GB 150 - 1998第 8章 规定的补强有效宽度值小 ,如壳体和接管的富裕量 很少 ,这种情况下标准补强圈的补强面积有可能满 足不了补强的要求 。解决的方法有以下五种 :一是 增加补强圈的厚度 ;二是增加接管的厚度 ;三是增加 整个筒体的厚度 ;四是增加开孔处局部范围内的筒 体厚度 ;五是加大补强圈的外径 。第一种方法不可 取 ,原因如前所述 。第二 、三 、四种方法不仅会造成 不同程度的材料浪费 ,而且会增加材料的品种规格 。 加大补强圈外径是最好 、最经济也是最有效的方法 。
2007年
等级的材料 。 GB 150 - 1998 第 8 章开孔和开孔补
强中规定 :
开孔所需的补强面积为
A = dδ+ 2δδet ( 1 - fr )
(1)
接管有效补强面积为 :
A2
= 2h1
(δet
-
δ t
)
fr
+ 2h2
(δet
-
C2 ) fr
(2)
式 ( 1) 、( 2)中 fr 为强度消弱系数 ,它等于设计
过渡段与大 、小端的连接处宜圆滑过渡 ,以减少 应力集中程度 。圆角尺寸 R1 的大小可按与之相焊 的对焊法兰颈部处的圆角尺寸选取 。 11216 接管大端 (与壳体或较大接管焊接端 , 下 同 )厚度 S2 的确定
根据设备的操作条件 ,按 GB 150 - 1998第 8章 的要求进行补强计算 ,满足补强要求的厚度适当向