《容器零部件设计》PPT课件.ppt

第三节第三节 容器的开孔与附件容器的开孔与附件一、容器的开孔与补强一、容器的开孔与补强容器为什么要开孔？容器为什么要开孔？工艺、安装、检修的要求。工艺、安装、检修的要求。开孔后，为什么要补强？开孔后，为什么要补强？削弱器壁的强度，出现不连续，削弱器壁的强度，出现不连续，形成形成高应力集中区高应力集中区。峰值应力通常较高，达到甚至超峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。过材料屈服极限。局部应力较大，加之材质和制造局部应力较大，加之材质和制造缺陷等缺陷等,为降低峰值应力，需要对结构开为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器孔部位进行补强，以保证容器安全运行。安全运行。开孔的形状：开孔的形状：应力集中和开孔形状有关，应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集中程度最低。圆孔的应力集中程度最低。开孔补强的设计与补强结构开孔补强的设计与补强结构在开孔附近区域增加补强金属，在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强度，满足强度设提高器壁强度，满足强度设计要求。计要求。容器开孔补强的形式分为容器开孔补强的形式分为整体补强整体补强 补强圈补强补强圈补强 1 1整体补强整体补强 增加整个壳体的厚度，或用全焊增加整个壳体的厚度，或用全焊透将厚壁接管或整体补强锻件透将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊，降低开孔附近的与壳体相焊，降低开孔附近的应力。应力。应力集中的局部性，除非制造或应力集中的局部性，除非制造或结构需要，一般不把整个容器结构需要，一般不把整个容器壁加厚。壁加厚。2 2补强圈补强补强圈补强 开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。补强圈与器壁搭接，材料相同，补强补强圈与器壁搭接，材料相同，补强圈尺寸参照标准确定，或等面积补强。圈尺寸参照标准确定，或等面积补强。为方便焊接，外面单面补强。为方便焊接，外面单面补强。检验紧密性，检验紧密性，M10M10螺孔通入压缩空气。螺孔通入压缩空气。补强圈搭焊结构的使用范围：补强圈搭焊结构的使用范围：GB150GB150用补强圈结构补强时，规定：用补强圈结构补强时，规定：钢材的标准抗拉强度下限值钢材的标准抗拉强度下限值s sb b540MPa540MPa；d dn n；壳体名义厚度壳体名义厚度d dn n38mm38mm。允许开孔的范围允许开孔的范围 筒体及封头开孔最大直径不允许超过：筒体及封头开孔最大直径不允许超过：（1 1）圆筒圆筒D Di i1500mm1500mm，开孔最大，开孔最大直径直径d d1/21/2D Di i，且，且d d520mm520mm；圆；圆筒筒D Di i1500mm1500mm时，开孔最大直径时，开孔最大直径d d1/31/3D Di i，且，且d d1000mm1000mm；（2 2）凸形封头或球壳的开孔最大凸形封头或球壳的开孔最大直径直径d d1/21/2D Di i。（3 3）锥壳开孔最大直径锥壳开孔最大直径d d1/31/3D Di i，D Di i为开孔中心处的锥壳内直径。为开孔中心处的锥壳内直径。不需补强的最大开孔直径不需补强的最大开孔直径计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳体壁厚超过实际强度，最大应力壳体壁厚超过实际强度，最大应力值降低，相当于容器已被整体加强。值降低，相当于容器已被整体加强。且容器开孔总有接管相连，其接管多且容器开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。于实际需要的壁厚也起补强作用。容器材料有一定塑性储备，允许承受容器材料有一定塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行孔径不超过一定数值时，可不进行补强补强。壳体开孔满足全部条件，可不另行补强：壳体开孔满足全部条件，可不另行补强：MPaMPa；(2)(2)两相邻开孔中心的间距两相邻开孔中心的间距(对曲面间对曲面间距以弧长计算距以弧长计算)应不小于两孔直径应不小于两孔直径之和的两倍；之和的两倍；(3)(3)壳体名义壁厚大于壳体名义壁厚大于12mm12mm，接管，接管公称外径小于或等于公称外径小于或等于80mm80mm；壳体；壳体名义壁厚小于或等于名义壁厚小于或等于12mm 12mm，接管，接管公称外径小于或等于公称外径小于或等于50mm50mm(4)(4)接管最小壁厚满足表接管最小壁厚满足表4-234-23的要求。的要求。(4)(4)接管最小壁厚满足表接管最小壁厚满足表4-234-23的要求。的要求。接管公称接管公称外径外径25 32 38 45 48 57 65 76 89最小壁厚最小壁厚3.54.05.06.0540MPa，全焊透，接管腐蚀裕量，全焊透，接管腐蚀裕量1mm。二、容器的接口管与凸缘二、容器的接口管与凸缘用于装置测量、控制仪表，或连接其他用于装置测量、控制仪表，或连接其他设备和介质的输送管道。设备和介质的输送管道。接口管接口管 焊接设备的接口管长度焊接设备的接口管长度铸造设备接管可与筒体一并铸出。铸造设备接管可与筒体一并铸出。螺纹管主要用来接温度计、压力螺纹管主要用来接温度计、压力表或液面计等，阴螺纹或阳螺纹表或液面计等，阴螺纹或阳螺纹 凸缘凸缘接管长度必接管长度必须很短时须很短时可用凸缘可用凸缘代替代替(又叫又叫突出接口突出接口)凸缘本身有加强作用，不需另外补强。凸缘本身有加强作用，不需另外补强。当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定。据所选用的管法兰来确定。三、手孔与人孔三、手孔与人孔检查设备内部空间以及安装和拆检查设备内部空间以及安装和拆卸内部构件。卸内部构件。手孔直径手孔直径150mm150mm250mm250mm，标准，标准手孔公称直径有手孔公称直径有DNDN150150和和DNDN250250两种。两种。手孔结构：容器上接一短管，其手孔结构：容器上接一短管，其上盖一盲板。上盖一盲板。人孔：人孔：设备直径超过设备直径超过900mm900mm，有手孔也设，有手孔也设人孔。人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形。人孔的形状有圆形和椭圆形。椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。圆形人孔直径圆形人孔直径400mm400mm600mm600mm，容，容器压力不高或有特殊需要时，直径器压力不高或有特殊需要时，直径可以大一些。可以大一些。椭圆形人孔椭圆形人孔(或称长圆形人孔或称长圆形人孔)的最小的最小尺寸为尺寸为400mm300mm400mm300mm。人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。使用中常打开，可用快开式结构人使用中常打开，可用快开式结构人孔。孔。手孔（手孔（HG21515HG2151521527-9521527-95）和人孔（和人孔（HG21528HG2152821535-21535-9595）已有标准，）已有标准，设计时根据设备的公称压力，设计时根据设备的公称压力，工作温度以及所用材料等按工作温度以及所用材料等按标准直接选用。标准直接选用。四、视镜与液面计四、视镜与液面计 视镜视镜 观察内部，也可用作物料液面观察内部，也可用作物料液面指示镜。指示镜。分为不带颈视镜和带颈视镜。分为不带颈视镜和带颈视镜。不带颈视镜不带颈视镜凸缘构成，结凸缘构成，结构简单，不易结料，有比较宽构简单，不易结料，有比较宽阔的视察范围。阔的视察范围。当视镜需要斜装或设备直径较当视镜需要斜装或设备直径较小时，则需采用带颈视镜。小时，则需采用带颈视镜。视镜已经标准化，视镜已经标准化，化工生产中常用的还有压力化工生产中常用的还有压力容器视镜、带灯视镜、带灯容器视镜、带灯视镜、带灯有冲洗孔的视镜、组合视镜有冲洗孔的视镜、组合视镜等。等。液面计液面计 MPaMPa，开长条孔，矩形凸缘或法兰把玻，开长条孔，矩形凸缘或法兰把玻璃固定在设备上。璃固定在设备上。承压容器，一般都是将液面计通过法兰、承压容器，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起活接头或螺纹接头与设备联接在一起设备直径大，可同时用几组液面设备直径大，可同时用几组液面计接管。计接管。现有标准中有反射式玻璃板液现有标准中有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。光式板式液面计和磁性液面计。思考题：思考题：1 1、为什么压力容器壳体上开孔、为什么压力容器壳体上开孔尺寸较小时可不另行补强？尺寸较小时可不另行补强？2 2、GB150-1998GB150-1998对压力容器开孔对压力容器开孔的最大直径是如何规定的？的最大直径是如何规定的？