第四章强度设计讲述.ppt

(二)开孔位置与尺寸限制 1、容器壳体(包括圆筒体与封头)上所开的孔一般应为圆形、椭圆形或长圆形。在壳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2； 2、在圆筒体上开椭圆形或长圆形孔时、为了减小开孔对筒体强度的削弱，孔的短径一般应设在筒体的轴向。 3、壳体上的所有开孔宜避开焊缝。胀接管孔中心与焊缝边缘的距离应不小于0.8d(d为管孔直径)，且不小于0.5d+12mm。锅炉集中下降管孔不得开在焊缝上，其他焊接管孔也应避免开在焊缝上及其热影响区。 第五节 锅炉压力容器结构设计的一些问题 4、在圆筒体上开孔，对于内径不大于1500mm的圆筒，最大孔径不应超过筒体内径的1/2，且不大于520mm；对于内径大于1500mm的圆筒，最大孔径不应超过筒体内径的1/3，且不大于1000mm；开孔之间应有一定距离，开孔过大、过密应按规定进行补强处理。 5、凸形封头或球形容器开孔，最大孔径应不大于壳体内直径的1/2；锥形封头的开孔最大直径应不大于孔中心处锥体内径的1/3；平端盖开孔时，中心孔的直径与端盖内直径之比不应大于0.8，平端盖上任意两孔的间距不得小于其中小孔的直径，孔边缘与平端盖边缘之间的距离不应小于平端盖厚度的2倍，孔不得开在内转角过渡圆弧上。 第五节 锅炉压力容器结构设计的一些问题 * * （二）不需要补强的最大孔径 由于压力容器存在各种强度裕量，例如接管和壳体实际厚度 往往大于强度所需要的厚度，接管根部有填角焊缝；焊接接 头系数小于1而开孔位置不在焊缝上。 这些因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从 而降低了开孔处的最大应力。 GBl50《钢制压力容器》对不需另行补强的最大开孔直径的最 新规定，当壳体开孔满足下述全部要求时可允许不需另行补 强。 第四节 薄壁简体开孔补强 1、GBl50《钢制压力容器》对不需另行补强的最大 开孔直径的必威体育精装版规定，当壳体开孔满足下述全部要 求时可允许不需另行补强。 （１）设计压力小于或等于2.5MPa； （2）两相邻开孔中心的距离(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍； （3）接管公称外径小于或等于89mm； （4）接管最小壁厚满足下表3-9的要求。 接管公称 外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0 钢材的标准抗拉强度下限值 ＞540MPa，接管与壳体宜采用全焊透的结构型式。接管的腐蚀裕量为1mm。 适用的开孔范围 壳体上开孔直径越大，应力集中系数也越大。等 面积补强的理论依据是无限大平板上开小圆孔的孔边 应力分析作为依据。但实际接管是位于壳体上而不是 在平板上，壳体总存在一定的曲率。为减少实际应力 集中系数与理论分析结果之间的差异，因此，我国 GB150《钢制压力容器》中对开孔直径的最大值加以 限制。 第四节 薄壁简体开孔补强 * （1）圆筒开孔的限制，当内径Di ≤1500mm时，开孔最大直径d≤1/2Di ，且d≤520mm； d为接管内直径加两倍厚度附加量（开圆孔时）。 当内径 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（或锥形封头）的开孔最大直径d≤ 1/3Di ， Di为开孔中心处的锥壳内直径。 （4）在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线垂直于封头表面 第四节 薄壁简体开孔补强 第四节 薄壁简体开孔补强 系数K是未减弱筒体的理论计算壁厚与筒体有效壁厚的值。K值越小，表示壁厚的富裕程度越大，相应的未加强单孔最大允许直径[d]也就越大 第四节 薄壁简体开孔补强 三、单孔补强 当圆筒体上单孔的孔径大于[d]时，应将此单孔补强，以降低孔边缘的应力高峰，使孔边强度不低于圆筒体其他部分。 (一)补强结构 实验表明，位于开孔边缘的筒体富裕壁厚、接管富裕壁厚、垫板、焊缝金属等都有补强作用，因而接管、垫板是最常见的补强件。补强件与被补强元件的连接形式叫补强结构。 * 1、局部补强结构 指另外在壳体开孔处的一定范围内增加补强元件或增大壳体壁厚、接管壁厚。 如果将连接处的接管或壳体壁厚适当加厚，上述局部地区的应力集中在很大程度上得到缓和，应力集中系数可以控制在所允许的范围内。 2、整体补强 用增加整个壳体壁厚的办法来降低开孔附近的应力；由于开孔应力集中的明显局部性，在不大的范围以外便恢复到正常的应力值，故除了制造或结构上的需要以外，一般并不需要把整个容器壁加厚。 第四节 薄壁简体开孔补强 （1）补强圈补强 结构： 补强圈贴焊在壳体与接管连接处，见（a）图。 优点： 结构简单，制造方便，使用经验丰富； 图4