压力容器的设计_ 压力容器零部件(支座及开孔)

（3）整体补强结构
若须补强的接管较多， 可采取增加壳体壁厚 的办法，也称为整体 补强。
(四).等面积补强的设计方法
1. 开孔有效补强范围及补强面积的计算 等面积补强——补强的金属量等于或大于开孔所 削弱的金属量。 图上看，应该考虑的截面是强度削弱较大的截面 ——轴（纵）向截面的面积：
B=2d d=接管内径+2C
2.极限分析补强设计准则
由于开孔只造成壳体的局部强度削弱，如 果在某一压力载荷下容器开孔处的某一区域其 整个截面进入塑性状态，以至发生塑性流动， 此时的载荷便为极限载荷。利用塑性力学方法 对带有整体补强的开孔补强结构求解出塑性失 效的极限载荷。以极限载荷为依据来进行补强 结构设计，即以大量的计算可以定出补强结构 的尺寸要求，使其具有相同的应力集中系数。。
（二）耳式支座选用的方法：
（1）估算设备总重，算每个支座 （按2个计算）的负荷Q值； （2）确定支座型式，从表4-13或表 4-15按允许负荷Q允大于实际负荷Q， 选支座。 小型设备耳式支座，可支承在管子 或型钢制的立柱上。 大型设备的支座往往搁在钢梁或混 凝土制的基础上。
㈡ 支承式支座
用钢管、角钢、 槽钢制作，或 用数块钢板焊 成， 型式、结构、 尺寸及材料 JB/T 4724-92 《支承式支 座》。
鞍座分为轻型（A）和重型（B）（BⅠ~BⅤ）。 固定式——F型； 活动式——S型。 标准号：JB/T4712-92 . 鞍座标记： JB/T4712-92 鞍座 [型号][公称直径]-[F或S] 例如：DN2600的轻型鞍座标记为 JB/T4712-92 鞍座A2600-F JB/T4712-92 鞍座A2600-S
在补强区范围内， 设 Ae =A1+A2+A3
如果Ae ≥A ,则无需补强； 如果Ae ＜A ，则需要补强。
补强面积为 A4=A- Ae
2. 容器上开孔及补强的有关规定
筒体及封头开孔最大直径不允许超过： （1） 圆筒Di≤1500mm，开孔最大直径 d≤1/2Di，且d≤520mm；圆筒Di＞ 1500mm时，开孔最大直径d≤1/3Di， 且d≤1000mm； （2） 凸形封头或球壳的开孔最大直径d ＜1/2Di。 （3） 锥壳开孔最大直径d≤1/3Di，Di 为开孔中心处的锥壳内直径。
不带颈视镜——凸缘构成，结 构简单，不易结料，有比较宽 阔的视察范围。
当视镜需要斜装或设备直径较 小时，则需采用带颈视镜。
视镜已经标准化， 化工生产中常用的还有压力 容器视镜、带灯视镜、带灯 有冲洗孔的视镜、组合视镜 等。
㈡ 液面计
公称压力不超过0.7MPa，开长条孔，矩形 凸缘或法兰把玻璃固定在设备上。 承压容器，一般都是将液面计通过法兰、 活接头或螺纹接头与设备联接在一起
3. 不需补强的最大开孔直径
计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳 体壁厚超过实际强度，最大应力值降低， 相当于容器已被整体加强。 且容器开孔总有接管相连，其接管多于实 际需要的壁厚也起补强作用。 容器材料有一定塑性储备，允许承受不是 十分过大的局部应力，所以当孔径不超 过一定数值时，可不进行补强。
三、手孔与人孔
检查设备内部空间以及安装和拆 卸内部构件。 手孔直径150mm～250mm，标准 手孔公称直径有DN150和 DN250两种。 手孔结构：容器上接一短管，其 上盖一盲板。
人孔：
设备直径超过900mm，有手孔也设 人孔。 人孔的形状有圆形和椭圆形。 椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。 圆形人孔直径400mm～600mm，容 器压力不高或有特殊需要时，直径 可以大一些。 椭圆形人孔(或称长圆形人孔)的最小 尺寸为400mm×300mm。
（二）.补强形式：
• • • • 1.内加强齐平接管 2.外加强齐平接管 3.对称加强凸出接管 4.密集补强
(三). 补强结构：
（1）补强圈结构
●材质厚度一般与壳体相同；
●补强圈要与壳体、接管很好地焊 接，以同时受力。
●补强板上有一个M10小孔，用以 检查焊缝缺陷；名曰泄漏信号孔。
（2）加强元件结构
开孔处出现应力集中，应力集中系数为：
K=σ实际/σ膜
其大小为多少？见平板开孔试验测试：
实测结果：K≈3 即应力集中点的实际 应力大约为膜应力的 3倍。
开孔的形状： 应力集中和开孔形状有关， 圆孔的应力集中程度最低。
二.开孔补强原则与补强结构
(一)开孔补强的设计原则 1.等面积补强原则
该方法认为在有效的补强范围内，壳体处本身 承受内压所需截面积外的多余截面积A不应少于开孔 所减少的有效截面积 。 即 这种以通过开孔中心的纵截面上的投影面积来 衡量的补强设计方法，具有使开孔后截面的平均应 力不致升高的含义。在一般情况下可以满足开孔补 强的需要，方法简便，我国的容器标准采用的主要 是这种方法。
设备直径大，可同时用几组液面计接管。
现有标准中有反射式玻璃板液面计、 反射式防霜液面计、透光式板式液 面计和磁性液面计。
人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。 使用中常打开，可用快开式结构人 孔。
水平吊盖人孔
手孔（HG21515～21527-95） 和人孔（HG21528～2153595）已有标准， 设计时根据设备的公称压力， 工作温度以及所用材料等按 标准直接选用。
四、视镜与液面计
㈠ 视镜 观察内部，也可用作物料液面 指示镜。 分为不带颈视镜和带颈视镜。
第三节 容器的开孔补强
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续， 形成高应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。
㈠ 耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及 立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合 金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。 该标准分A型（短臂）和B型（长臂）（有保温 层或直接放在楼板上） 每类又分带垫板与不带垫板两种结构
第四节 容器附件
一、接口管 用于装置测量、控制仪表，或连接其他 设备和介质的输送管道。
焊接设备的接口管长度
铸造设备接管可与筒体一并铸出。 螺纹管主要用来接温度计、压力 表或液面计等，阴螺纹或阳螺纹
㈡ 凸缘
接管长度必须 很短时可用 凸缘代替(又 叫突出接口) 凸缘本身有加强作用，不需另外补强。 当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。 凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所 选用的管法兰来确定。
壳体开孔满足全部条件，可不另行补 强：
(1) 设计压力小于或等于2.5MPa； (2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距 以弧长计算)应不小于两孔直径之和的 两倍； (3) 壳体名义壁厚大于12mm，接管公称 外径小于或等于80mm；壳体名义壁厚 小于或等于12mm ，接管公称外径小于 或等于50mm (4) 接管最小壁厚满足表4-19的要求。
第二节 容器支座
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器 位置并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有 耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
㈡ 圈座
采用圈座的情况： 对于大直径薄壁容器和真空容器， 因其自身重量可能造成严重挠曲； 多于两个支承的长容器。 除常温常压下操作的容器外，至少应 有一个圈座是滑动支承的。
㈢ 腿式支 座
简称支腿 连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备 （DN≤1600、L≤5m）。 腿式支座的结构型式、系列参 数等参见标准JB/T 4714-92 《腿式支座》。
二、 卧式容器支座
种类：
鞍式支座
应用最广泛的卧式容器支座。 已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》， 根据容器公称直径和重量选用。 由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊 接而成。在与设备连接处，有带加 强垫板和不带加强垫板两种结构。
材质：垫板—与筒体相同，其它---Q235-A.F 。
（2）鞍座标准及其标记
h1 dSnt
(C=C1+C2)
或实际外伸高度的较小 值；
h 2 dSnt 或实际内伸高度的较小 值；
等面积补强，纵截面上的投影面积要满足下式： A1+A2+A3≥A A1—壳体的贡献（有效壁厚减去计算壁厚部分）； A2—接管的贡献（有效壁厚减去计算壁厚部分）； A3—焊缝金属截面积; A—壳体上需要补强的截面积。（表6-20 P179）
（3）.鞍座的位置——A的确定：
A≤Do/4,且不大于0.2L。最大不大于0.25L。
L——封头赤道圆（切点）间的距离。 A——赤道圆至支座中心线间的距离。
思考：在施工图上，L,A标注在赤道圆上，可否？
鞍座包角120°或150°，安放稳定。 高度200、300、400和500mm。 宽度b根据容器公称直径查出。
适用范围和结构：
支承式支座分A型和B型。
形 式
A B
支座 适用的公称直径 号 （mm）
1～6 1～8 DN800～3000 DN800～4000
结构特征Biblioteka Baidu
钢板焊制， 带垫板 钢管焊制， 带垫板
㈢ 裙式支座
塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实 践经验确定。 有关裙式支座的结构及其设计 方法详见第十七章。