压力容器常用开孔补强方法对比分析

1、精选文档精选文档PAGEPAGE4精选文档PAGE压力容器常用开孔补强方法对照剖析压力容器一旦发惹祸故，危害很大，所以压力容器的开孔补强设计显得尤其重要。关于压力容器的开孔补强计算方法一般有两种：一是等面积法，二是剖析法。本文对这两种方法作以比较和剖析。在石油化工行业中，压力容器上的开孔是不行防止的，如要开进料口、出料口、人孔等。容器开孔后，一方面因为器壁承受载荷截面被削弱，惹起局部应力的增添和容器承载能力的减弱；另一方面，器壁开孔和接收也损坏了原有构造的连续性，在工艺操作条件下，接收处将产生较大的曲折应力，开孔边沿会出现很高的应力集中，形成了压力容器的单薄环节。所以，设计上一定对开孔采纳有效

2、的补强举措，使被削弱的部分得以赔偿。开孔补强基来源理2.1.等面积法该法是以受拉伸的开孔大平板作为计算模型的，即仅考虑容器壳体中存在的拉伸薄膜应力，且以补强壳体的一次整体均匀应力作为补强原则。当开孔较小时，开孔边沿的局部应力是以薄膜性质的应力为主的，但跟着壳体开孔直径增大，开孔边沿不单存在很大的薄膜应力，并且还产生很高的曲折应力。等面积法的开孔补强构造所形成的应力集中在某一地区内，当离孔边沿的距离越大，越靠近薄膜应力。它的特色是：角焊缝，拥有应力突变，易产生应力集中点，受力状态不好。2.2.剖析法这类补强方法是以壳体极限剖析为基础的，相平等面积法合理得多，但须受开孔壳体和补强接收的尺寸限制。这

3、类方法长处是：战胜第1页共4页等面积法的弊端，在转角处采纳圆滑过渡，减少构造形状的突变，减小应力集中程度。将补强面积集中在应力最高点，充分利用补强面积，使补强更经济、合理。对照剖析3.1.等面积法等面积法顾名思义：壳体截面因开孔被削弱的承受强度的面积，须有补强资料予以等面积赔偿，其实质是壳体截面因开孔丧失的强度，即被削弱的强度面积A乘以壳体资料在设计温度下的许用应力t，即At，应由补强资料予以赔偿，当补强资料与壳体资料相同时，则补强面积就等于削弱的面积，故称等面积法。因为该方法仅从计算截面的一次均匀应力观点出发，只考虑壳体计算截面的承载能力与内压的均衡，所以是属于知足静力强度的简单方法。它对开

4、孔构造平定性的保障是经过双向受拉伸的无穷大平板开孔问题所导出的孔边应力集中系数3的模型近似加以考虑的，可是，此法因为长时间的使用，一般压力容器使用条件也能知足平定性要求，所以在工程设计中有着宽泛的应用。3.2.剖析法该方法是鉴于较复杂的壳体极限剖析方法，即依据塑性无效的观点，假设零件由弹性理想塑性资料组成，以为构造在相当多的部散发生折服前不产生变形，且不考虑剩余应力对构造的影响。当加载时，最先资料呈弹性变形，跟着载荷的持续增添，将在某处产生折服。当载荷进一步增添时，折服层便扩展以致增添到足以惹起恒定载荷作用下产生流动，这时的载荷便称作极限载荷，其剖析方法也称作极限分析法。第2页共4页因为该方法

5、仅从开孔构造的极限载荷出发，也是一种考虑静力强度的计算方法。采纳此方法计算时，其开孔邻近应力集中区的最大应力将同意有较高的许用值，结果将使开孔邻近的最大应力作用沿着整个壁厚方向发生折服，可是，因为它是局部的，因此不会致使容器失效。从以上数据能够看出，剖析法不论从受力、仍是补强厚度上都比等面积补强法优胜得多，但剖析法不论从选材仍是制造上要求都很严格，一定将接收根部与壳体连结处做成一整体构造，合适于高压容器的开孔补强，而等面积补强法更合适中低压容器的开孔补强。合用范围4.1.等面积法合用于压力作用下壳体和平封头上的圆形、椭圆形或长圆形开孔。当在克体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于

6、2.0。4.1.1.关于圆筒当筒体内径Di1500mm时，开孔最大直径dopDi，且dop520mm；当筒体内径Di1500mm时，开孔最大直径dopDi，且dop1000mm。4.1.2.凸形封头或球壳的开孔最大直径dopDi。4.1.3.锥形封头开孔的最大直径dopDi，Di为开孔中心处的锥体内直径。注：开孔最大直径dop对椭圆形或长圆孔开孔指长轴尺寸。4.2.剖析法第3页共4页本方法是依据弹性薄壳理论获得的应力剖析法，用于内压作用下拥有径向接收圆筒的开孔补强设计，其合用范围以下：，且max0.5,d/Det/e1.5。设计举例在牙哈项目中设计的12.6-12006000高压计量分别器，它

7、的设计条件是：设计压力为12.6MPa，设计温度为50，筒体直径为DN1200mm，开孔从DN25DN400不等。下边以一个DN450张口接收为例说明密集补强法的优胜性：第一依据内压容器计算公式，假如开DN450的孔，采纳等面积法，因为张口补强，筒体厚度应为64mm，如果依据剖析法计算，相同接收厚度为48mm不变的状况下，筒体厚度为58mm，减薄了6mm。经过以上剖析比较，容器除了受内压外，在接收上还有各样外载及温度的作用，所以，开孔此后不只削弱了器壁强度，并在开孔四周产生了局部峰值应力，其数值很大，往常达到正常应力的5-6倍，因此容器损坏除了因材质、制造等原由惹起之外，开孔邻近应力集中也是容器损坏的一个相当重要的原由。压力容器常常是石油、化工生产中的主要设施，制造要求较