压力容器零部件设计---2开孔补

❖ 大开孔时，除有拉（压）应力外，还有很大的弯曲 应力，其应力范围超出了开小孔时的局部范围，在 较大范围内破坏了壳体的薄膜应力状态。因此小开 孔理论不适用。
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应力集中的特点
开孔接管处应力集中的特点：
在操作压力作用下，壳
体和开孔接管的连接处必须满
足变形协调条件，因而产生相
互约束力和弯矩，使开孔接管
开孔和开孔补强设计
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开孔接管部位的应力集中
★器壁强度削弱：开孔造成局部应力集中和强 度削弱；
★不连续应力：壳体与接管形成结构曲率不 连续，产生较大的附加弯曲应力；
★局部应力：壳体与接管拐角处不等截面 过渡，引起很高的局部附加应力。
★焊接缺陷和残余应力
峰值应力
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容器大开孔与小开孔
❖ 容器孔边应力集中的理论分析是以无限大平板上开 小圆孔为基础的，壳体曲率变化不计，因此，孔边 应力均为拉（压）应力。
处除了有孔边集中应力、薄膜
应力外，还有边缘应力和焊接
应力，比小孔K值高达3～6倍。 应力集中具有局部性。
开孔接管补强的目的：
使孔边的应力峰值降低
到允许值。
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相关标准：HG/T21630
HGJ527-90 补强管
适用范围 两标准都规定了适用范围为当量 压力PD≤6.4MPa，共分A、B、C、D、E五种。 其中D、E型是削边过渡的，但其削边角度是 45度，而不是常规的1:3削边处理。
开孔计算直径d的取法（见下图）:由于圆筒计 算厚度是根据周向薄膜应力计算的，因此开孔截面 应以承受周向薄膜应力的截面考虑，即是与圆筒轴 线平行的纵向截面。开孔计算直径d为孔沿纵截面 方向的直径。
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适用范围： 等面积补强:适用于开孔直径小于筒体内径
的一半。 即d/Di≤1/2 ; 压力面积法:（HG20582.7“大开孔的补强计
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压力面积法
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两个条件：1、高强钢材料（σb=540MPa），接
管与筒体结构采用全焊透结构。
2、接管的腐a蚀余量C2=1mm
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1、开孔最大直径的限制
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非径向接管有斜向接管和切向接管之分，则在 壳体上开孔为椭园形和卵圆形。要注意使其开孔长 轴与圆筒轴线垂直时有较小的应力集中系数。
算”)适用于开孔直径小于筒体内径的0.8倍。 即d/Di≤0.8;（但注意五个限制条件） 超出以上范围就属于焊制三通，参照标准 HG20582.23“焊制三通的计算”
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