压力容器零部件设计---2开孔补强

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开孔和开孔补强设计★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开孔接管部位的应力集中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。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。应力集中的特点•所考虑失效模式:开孔在压力作用下,局部高应力引起的开裂。•开孔接管补强的目的:使孔边的应力峰值降低到允许值。避免该处高应力水平引起开裂。•相关标准:HG/T21630HGJ527-90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。用厚壁管代替补强圈,δnt/δn宜控制在0.5~2.0。压力面积法•6.1.3不另行补强的最大开孔直径:(表6-1):•a)p≤2.5MPa;•b)两孔中心距不小于两孔直径之和,三个以上开孔,任意两孔间距不小于2.5倍直径之和。•c)do≤89mm•d)接管直径满足表5-1要求,腐蚀裕量未1mm,大于1时适当增加壁厚•e)开孔不得在A、B类焊缝上•f)Rm≥540MPa时,接管与壳体应为全焊透结构。1、适用范围•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。•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。•圆筒径向接管开孔补强的分析法适用范围1)内压单个径向开孔,多孔时,边缘间距;2)ReL/Rm≤0.8;3)全熔透结构,保证结构的整体性;4)对圆筒和接管进行整体补强,应满足补强范围尺寸(自接管、圆筒交线至补强区边缘的距离:对于圆筒,对于接管;或整体加厚圆筒体;补强范围内的AB类焊接接头不得有任何超标缺陷,必要时应对此提出无损检测要求;5)圆筒与接管角焊缝焊角尺寸应分别和≥δn/2,≥δnt/2接管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径在δn/8和δn/2之间6)本设计方法适用:ρ≤0.9;MAX[0.5,ρ]≤δet/δe≤2niD2END

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