化工设备机械基础10设备的开孔和附件课件

（2）人孔、手孔、检查孔人孔的直径为400～600mm手孔的直径为150～250mm，检查孔的直径不小于40mm。三者结构相似；人孔由筒节、法兰、盖板构成。《不锈钢人孔标准》（HGJ504～513-86），《碳素钢、低合金钢制人孔和手孔》（HG21514～21535-93）。人孔、手孔、检查孔的设置（2）人孔、手孔、检查孔人孔的直径为400～600mm人孔、1回转盖快开人孔（HG21598-1999）（3）视镜回转盖快开人孔（HG21598-1999）（3）视镜25.2容器开孔附近的应力集中（1）受拉平板开小孔时，小孔边缘处压力的分布规律单向受拉平板因开孔造成的最大拉应力出现在孔的边缘，σtmax=3q。双向受拉平板σtmax=3q1－q2(q1>q2)。单向受拉平板开圆孔5.2容器开孔附近的应力集中（1）受拉平板开小孔时，小孔边3受拉平板开椭圆孔当椭圆长轴与大的外力q1方向垂直时，最大应力出现在长轴两端：

当椭圆长轴与大的外力q1方向平行时，最大应力须通过以下两式计算：最不利的是使椭圆孔的长轴与大的外力方向垂直。

当椭圆长轴与外力q1方向垂直时

当椭圆长轴与外力q1方向平行时受拉平板开椭圆孔当椭圆长轴与大的外力q1方向垂直时，最大应力4（2）回转壳体上开小孔时所造成的应力集中球壳上：圆柱壳上：（3）回转壳体开孔接管处的应力集中定义：开孔边缘上的最大切向应力与壳体的簿膜应力之比称为应力集中系数K应力集中现象有以下几个特点：a.应力集中的范围是有限的（开孔边缘处）b.开孔孔径愈大，应力集中越严重，因此不宜开大孔；c.被开孔壳体δ/D的越小，应力集中越严重。如果将开孔四周的壳体增厚，则可以较大地改善应力集中情况。d.在球壳上开孔的应力集中系数低于圆柱壳上。因此在可能的条件下，孔开在封头上优于开在圆柱筒体上。（2）回转壳体上开小孔时所造成的应力集中球壳上：圆柱壳上：（5（4）应力集中对容器安全使用的影响容器接管开孔边缘处会出现较大的应力峰值，其后果：

a如容器内介质压力平稳，且保持不变，不会对容器的安全使用有太大的影响；

b

如容器内的压力变化较大，或者器内压力呈周期性变化，这时器壁应力也跟着变化，处于应力集中区域内的金属在交变的高应力作用下会出现反复的塑性变形，将导致材料硬化，并产生微小裂纹，这些微小裂纹又会在交变应力反复作用下不断扩展，最终导致容器在这里出现裂纹。即交变应力引起“疲劳”破坏应力集中区往往是出现疲劳破坏的裂纹源。（4）应力集中对容器安全使用的影响容器接管开孔边缘处会出现65.3容器的开孔补强（1）相关规定（a）允许开孔的范围5.3容器的开孔补强（1）相关规定（a）允许开孔的范围7（b）允许不另行补强的条件和规定相邻两孔的中心距（对曲面间距以弧长计）不小于两孔直径之和的两倍容器的设计压力≤2.5MPa被开孔壳体的名义厚度>12mm，接管DN≤80mm；被开孔壳体的名义厚度≤12mm，接管DN≤50mm接管外径及其最小壁厚符合下表规定允许不另行补强的接管外径与最小壁厚/mm（b）允许不另行补强的条件和规定相邻两孔的中心距（对曲面间距8（2）补强的结构形式（2）补强的结构形式9补强圈补强补强圈材料一般与壳体相同。补强圈与壳体间应很好贴合。所有焊缝应连续焊接。为了检验焊缝的紧密性，补强圈上有一M10的讯号孔，从这里通入压缩空气鉴别焊缝是否有缺陷。补强圈补强结构简单、材料易得、制造容易，但补强后的应力集中系数偏高，抗疲劳性差，只适合于静载、常温的低压容器。制造补强圈所用钢板的常温抗拉强度σb<540MPa，补强圈的厚度不低于壳体厚度，不大于壳体厚度的1.5倍，且不大于38mm。补强圈补强补强圈材料一般与壳体相同。补强圈与壳体间应很好贴合10加强管补强

在开孔处焊接一段加厚的接管，用加厚的管壁金属截面来承受壳壁开孔周围的高应力，从而达到降低开孔周围壳壁应力集中的目的。加强管补强接管简单，焊缝少，焊接质量容易检验。效果优于加强圈补强。缺点是厚壁管的供应不如补强板容易。整锻件补强优点是补强金属集中于开孔应力最大的部位，补强后的应力集中系数小。由于采用对接焊，所以抗疲劳性能好。但需要锻件，且机械加工量大，一般只用于有严格要求的设备上。加强管补强在开孔处焊接一段加厚的接管，用加厚11（3）补强计算－等面积法规定：处于补强有效区（XYZW）可起补强作用的金属截面积As应该等于或大于开孔所削去的壳体承压所需的理论截面积A。（a）有效补强区（3）补强计算－等面积法规定：处于补强有效区（XYZW）可起12（b）开孔削弱的金属截面积A

对于内压容器的圆筒、球壳和椭圆形、碟形等封头对于外压容器fr——强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比，比值大于1.0时，取1.0δ——壳体在开孔处的计算壁厚，它可能≤壳体的计算壁厚（b）开孔削弱的金属截面积A对于内压容器的圆筒、球壳和椭圆13开孔处的计算壁厚δ开孔处的计算壁厚δ14精品课件！精品课件！15精品课件！精品课件！16（c）可作为有效补强的金属面积

筒体或封头承压所需设计厚度之外的多余金属面积A1接管承压所需设计厚度之外的多余金属面积A2在补强区内的焊缝面积A3

则开孔不需另外补强。

则需另外补强，其所需补强面积为

（c）可作为有效补强的金属面积筒体或封头承压所需设计厚度之17（2）人孔、手孔、检查孔人孔的直径为400～600mm手孔的直径为150～250mm，检查孔的直径不小于40mm。三者结构相似；人孔由筒节、法兰、盖板构成。《不锈钢人孔标准》（HGJ504～513-86），《碳素钢、低合金钢制人孔和手孔》（HG21514～21535-93）。人孔、手孔、检查孔的设置（2）人孔、手孔、检查孔人孔的直径为400～600mm人孔、18回转盖快开人孔（HG21598-1999）（3）视镜回转盖快开人孔（HG21598-1999）（3）视镜195.2容器开孔附近的应力集中（1）受拉平板开小孔时，小孔边缘处压力的分布规律单向受拉平板因开孔造成的最大拉应力出现在孔的边缘，σtmax=3q。双向受拉平板σtmax=3q1－q2(q1>q2)。单向受拉平板开圆孔5.2容器开孔附近的应力集中（1）受拉平板开小孔时，小孔边20受拉平板开椭圆孔当椭圆长轴与大的外力q1方向垂直时，最大应力出现在长轴两端：

当椭圆长轴与大的外力q1方向平行时，最大应力须通过以下两式计算：最不利的是使椭圆孔的长轴与大的外力方向垂直。

当椭圆长轴与外力q1方向垂直时

当椭圆长轴与外力q1方向平行时受拉平板开椭圆孔当椭圆长轴与大的外力q1方向垂直时，最大应力21（2）回转壳体上开小孔时所造成的应力集中球壳上：圆柱壳上：（3）回转壳体开孔接管处的应力集中定义：开孔边缘上的最大切向应力与壳体的簿膜应力之比称为应力集中系数K应力集中现象有以下几个特点：a.应力集中的范围是有限的（开孔边缘处）b.开孔孔径愈大，应力集中越严重，因此不宜开大孔；c.被开孔壳体δ/D的越小，应力集中越严重。如果将开孔四周的壳体增厚，则可以较大地改善应力集中情况。d.在球壳上开孔的应力集中系数低于圆柱壳上。因此在可能的条件下，孔开在封头上优于开在圆柱筒体上。（2）回转壳体上开小孔时所造成的应力集中球壳上：圆柱壳上：（22（4）应力集中对容器安全使用的影响容器接管开孔边缘处会出现较大的应力峰值，其后果：

a如容器内介质压力平稳，且保持不变，不会对容器的安全使用有太大的影响；

b

如容器内的压力变化较大，或者器内压力呈周期性变化，这时器壁应力也跟着变化，处于应力集中区域内的金属在交变的高应力作用下会出现反复的塑性变形，将导致材料硬化，并产生微小裂纹，这些微小裂纹又会在交变应力反复作用下不断扩展，最终导致容器在这里出现裂纹。即交变应力引起“疲劳”破坏应力集中区往往是出现疲劳破坏的裂纹源。（4）应力集中对容器安全使用的影响容器接管开孔边缘处会出现235.3容器的开孔补强（1）相关规定（a）允许开孔的范围5.3容器的开孔补强（1）相关规定（a）允许开孔的范围24（b）允许不另行补强的条件和规定相邻两孔的中心距（对曲面间距以弧长计）不小于两孔直径之和的两倍容器的设计压力≤2.5MPa被开孔壳体的名义厚度>12mm，接管DN≤80mm；被开孔壳体的名义厚度≤12mm，接管DN≤50mm接管外径及其最小壁厚符合下表规定允许不另行补强的接管外径与最小壁厚/mm（b）允许不另行补强的条件和规定相邻两孔的中心距（对曲面间距25（2）补强的结构形式（2）补强的结构形式26补强圈补强补强圈材料一般与壳体相同。补强圈与壳体间应很好贴合。所有焊缝应连续焊接。为了检验焊缝的紧密性，补强圈上有一M10的讯号孔，从这里通入压缩空气鉴别焊缝是否有缺陷。补强圈补强结构简单、材料易得、制造容易，但补强后的应力集中系数偏高，抗疲劳性差，只适合于静载、常温的低压容器。制造补强圈所用钢板的常温抗拉强度σb<540MPa，补强圈的厚度不低于壳体厚度，不大于壳体厚度的1.5倍，且不大于38mm。补强圈补强补强圈材料一般与壳体相同。补强圈与壳体间应很好贴合27加强管补强

在开孔处焊接一段加厚的接管，用加厚的管壁金属截面来承受壳壁开孔周围的高应力，从而达到降低开孔周围壳壁应力集中的目的。加强管补强接管简单，焊缝少，焊接质量容易检验。效果优于加强圈补强。缺点是厚壁管的供应不如补强板容易。整锻件补强优点是补强金属集中于开孔应力最大的部位，补强后的应力集中系数小。由于采用对接焊，所以抗疲劳性能好。但需要锻件，且机械加工量大，一般只用于有严格要求的设备上。加强管补强在开孔处焊接一段加厚的接管，用加厚28（3）补强计算－等面积法规定：处于补强有效区（XYZW）可起补强作用的金属截面积As应该等于或大于开孔所削去的壳体承压所需的理论截面积A。（a）有效补强区（3）补强计算－等面积法规定：处于补强有效区（XYZW）可起29（b）开孔削弱的金属截面积A

对于内压容器的圆筒、球壳和椭圆形、碟形等封头对于外压容器fr——强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比，比值大于1.0时，取1.0δ——壳体在开孔处的计算壁厚，它可能≤壳体的计算壁厚