GB1503全国锅炉委员会培训讲义.pdf

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1、GBGBGBGBGBGBGBGB150.150.150.150.150.150.150.150.3 3 3 3 3 3 3 3-2011-2011-2011-2011-2011-2011-2011-2011 压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器压力容器-设计设计设计设计设计设计设计设计全国锅炉压力容器标准化技术委员会2012年2月目目目目 录录录录 受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）受内压圆筒和球壳（第三章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）受外压圆筒

2、和球壳以及外压曲线（第四章）各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）各种封头的设计计算方法（第五章）开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）开孔补强的设计方法（第六章）法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）法兰设计计算方法（第七章）非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录非圆形截面容器（附录A-A-A-A-规范性附录）规范性附录）规范性附录）规范性附录）钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录钢带错绕筒体（附录B-B-B-

3、B-规范性附录）规范性附录）规范性附录）规范性附录）密封结构密封结构密封结构密封结构（附录附录附录附录C-C-C-C-资料性附录资料性附录资料性附录资料性附录）焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构（附录附录附录附录D-D-D-D-资料性附录资料性附录资料性附录资料性附录）关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求 （附录附录附录附录E-E-E-E-规范性附录规范性附录规范性附录规范性附录）GB150.3GB150.3GB150.3GB150.3对对对对GB150-1998GB150-1998GB150-1

4、998GB150-1998所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容所作的修改和增加的内容 内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳内压圆筒和内压球壳-增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式 受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线受外压圆筒和球壳以及外压曲线-增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线增加了对应于高强度材料的外压曲线-增加了材料与

5、应力系数增加了材料与应力系数增加了材料与应力系数增加了材料与应力系数B B B B曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表曲线图的对应选用表 各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法-增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法撑结构的设计计算方法-调整了部分平盖的结构特征系数调整了部分平盖的结构特征系数调整了部分平盖的结构特征系数调整

6、了部分平盖的结构特征系数K K K K-修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法 开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法-增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方增加了针对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达法，开孔率适用范围可达0.90.90.90.9-修改了平盖

7、上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法修改了平盖上开孔接管的补强设计方法 法兰设计计算方法法兰设计计算方法法兰设计计算方法法兰设计计算方法-增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度校核要求校核要求校核要求校核要求-增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数增加了波齿垫片设计选用参数 附录附录附录附录D D D D “焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构焊接接头结构

8、”-按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关按多年来我国压力容器行业的实践经验以及国外相关标准规范的内容对标准规范的内容对标准规范的内容对标准规范的内容对GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998附录附录附录附录J J J J所列的各种焊接接所列的各种焊接接所列的各种焊接接所列的各种焊接接头结构形式作了调整头结构形式作了调整头结构形式作了调整头结构形式作了调整,并增加了若干并增加了若干并增加了若干并增加了若干E E E E类焊接接头的结构类焊接接头的结构类焊接

9、接头的结构类焊接接头的结构形式形式形式形式 附录附录附录附录E E E E “关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求关于低温压力容器的基本设计要求”-按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了修改修改修改修改-更加严格了适用更加严格了适用更加严格了适用更加严格了适用“低温低应力工况低温低应力工况低温低应力工况低温低应力工况”的条件的条件的条件的条件 受内压壳体的强度设计受内压壳体的强度设计受内压壳体的强

10、度设计受内压壳体的强度设计 筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计筒体的壁厚设计 c c c ct t t ti i i ic c c cc c c ct t t to o o oc c c cp p p pD D D Dp p p pp p p pD D D Dp p p p =+=2 2 2 22 2 2 2 弹性力学解弹性力学解弹性力学解弹性力学解 (拉美公式拉美公式拉美公式拉美公式)屈服条件屈服条件屈服条件屈服条件 (第一强度理论第一强度理论第一强度理论第一强度理论)结论：结论：结论：结论：按第一强度理论，按第一强度理论，按第一强度理论，按第一强度理论，中径公式得到的极限压力稍大于

11、拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美中径公式得到的极限压力稍大于拉美 解的极限压力解的极限压力解的极限压力解的极限压力 GB150 GB150 GB150 GB150规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为规定圆筒中径公式的适用范围为 p p p p/0.4(0.4(0.4(0.4(即即即即K K K K 1.5)1.5)1.5)1.5)仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的第三强度理论作为仍利用拉美解，但采用塑性材料适用的

12、第三强度理论作为屈服条件屈服条件屈服条件屈服条件 ：沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服沿壁厚方向全屈服K K K Kp p p pS S S SS S S Slnlnlnln =工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性工程设计方法与结构的安全性 球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计球壳的壁厚设计中径公式：中径公式：中径公式：中径公式：()()=+=+=c c c ct t t ti i i ic c c cc c c ct t t to o o oc c c ci i i io o o op p p pD D D Dp p p pp p

13、 p pD D D Dp p p pD D D Dp p p pD D D Dp p p pD D D Dp p p pp p p pD D D DD D D D 4 4 4 44 4 4 44 4 4 44 4 4 44 4 4 44 4 4 42 2 2 2 半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应半球形封头壁厚计算公式与圆筒壁厚计算公式对应 用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力用弹塑性力学解得到的球壳极限压力 K K K Kp p p p

14、L L L Llnlnlnln2 2 2 22 2 2 2 =GB150 GB150 GB150 GB150规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为规定球壳中径公式的适用范围为 p p p p/0.6 0.6 0.6 0.6 (即即即即K K K K 1.35 1.35 1.35 1.35，相对误差约为相对误差约为相对误差约为相对误差约为 -0.7%)-0.7%)-0.7%)-0.7%)受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计受外压壳体的刚度设计 GB150GB150GB150GB150中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结

15、构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构中关于外压壳体的计算所考虑的主要失效模式是结构在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏在外压载荷作用下的周向失稳，也兼顾结构的塑性强度破坏 无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为无限长圆筒失稳时的波数为2 2 2 2，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：，失稳临界压力可以下式求得：3 3 3 32 2 2 2

16、.2 2 2 2 =o o o ocrcrcrcrD D D DE E E Ep p p p 短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：短圆筒的失稳临界压力可按简化的米赛斯公式计算：失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：失稳临界压力可按以下通用公式表示：圆筒失稳时的环向应力和应变：圆筒失稳时的环向应力和应变：圆筒失稳时的环向应力和应变：圆筒失稳时的环向应力和应变：定义定义定义定义 =o o o oo o o ocrcrcrcrD D D

17、 DD D D DL L L Lf f f fA A A A,外压应变系数外压应变系数外压应变系数外压应变系数注注注注:有了有了有了有了A A A A和和和和B B B B的定义后，受外压筒体可用图算法进行设计，该方法计及了的定义后，受外压筒体可用图算法进行设计，该方法计及了的定义后，受外压筒体可用图算法进行设计，该方法计及了的定义后，受外压筒体可用图算法进行设计，该方法计及了圆筒的非弹性失稳。圆筒的非弹性失稳。圆筒的非弹性失稳。圆筒的非弹性失稳。定义定义定义定义3 3 3 32 2 2 2E E E EA A A AB B B B =外压应力系数外压应力系数外压应力系数外压应力系数 受外压球

18、壳的临界压力计算公式受外压球壳的临界压力计算公式受外压球壳的临界压力计算公式受外压球壳的临界压力计算公式 受外压圆筒和外压计算曲线受外压圆筒和外压计算曲线受外压圆筒和外压计算曲线受外压圆筒和外压计算曲线 在在在在GB150-2011GB150-2011GB150-2011GB150-2011中对外压壳体计算用的中对外压壳体计算用的中对外压壳体计算用的中对外压壳体计算用的B B B B值曲线作了值曲线作了值曲线作了值曲线作了扩充，所有扩充，所有扩充，所有扩充，所有GB150GB150GB150GB150给出的材料都对应有相应的给出的材料都对应有相应的给出的材料都对应有相应的给出的材料都对应有相应

19、的B B B B值曲值曲值曲值曲线（见表线（见表线（见表线（见表4-14-14-14-1）各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法各种封头的设计计算方法 GB150GB150GB150GB150中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有中关于各种封头的设计计算考虑的主要失效模式有结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳、结构在外压载结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳、结构在外压载结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳、结构在外压载结构在内压作用下的塑性强度破坏和局部失稳、

20、结构在外压载荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能发生的累积塑性变荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能发生的累积塑性变荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能发生的累积塑性变荷作用下的失稳以及封头与筒体连接处可能发生的累积塑性变形引起的失效形引起的失效形引起的失效形引起的失效 锥形封头的壁厚设计锥形封头的壁厚设计锥形封头的壁厚设计锥形封头的壁厚设计 对于承受外压的锥形封头应首先满足该设计条件下的强度要对于承受外压的锥形封头应首先满足该设计条件下的强度要对于承受外压的锥形封头应首先满足该设计条件下的强度要对于承受外压的锥形封头应首先满足该设计条件下的强度要求求求求(GB150-2011GB150

21、-2011GB150-2011GB150-2011新增的要求新增的要求新增的要求新增的要求)受内压无折边锥壳受内压无折边锥壳受内压无折边锥壳受内压无折边锥壳大端大端大端大端与筒体连接处的应力校核与筒体连接处的应力校核与筒体连接处的应力校核与筒体连接处的应力校核 （包括两部分）（包括两部分）（包括两部分）（包括两部分）1 1 1 1）压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核 (GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998包括的计算内容

22、包括的计算内容包括的计算内容包括的计算内容)2 2 2 2）轴向）轴向）轴向）轴向力力力力Q Q Q QL L L L作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所产生的应力校核产生的应力校核产生的应力校核产生的应力校核 (GB150-2011GB150-2011GB150-2011GB150-2011新增的计算校核内容新增的计算校核内容新增的计算校核内容新增的计算校核内容)无折边锥壳小端与筒体连接处的加强计算无折边锥壳小端与筒体连接处的加强计算无折边锥壳小端与筒体连接处的

23、加强计算无折边锥壳小端与筒体连接处的加强计算 1 1 1 1）压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核 (GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998包括的计算内容包括的计算内容包括的计算内容包括的计算内容)2 2 2 2）轴向）轴向）轴向）轴向力力力力Q Q Q QS S S S作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所作用下，为满足连接边缘的力平

24、衡和变形协调所产生的应力校核产生的应力校核产生的应力校核产生的应力校核 (GB150-2011GB150-2011GB150-2011GB150-2011新增的计算校核内容新增的计算校核内容新增的计算校核内容新增的计算校核内容)有折边锥壳与筒体连接处进行的加强计算方法同有折边锥壳与筒体连接处进行的加强计算方法同有折边锥壳与筒体连接处进行的加强计算方法同有折边锥壳与筒体连接处进行的加强计算方法同GB150-GB150-GB150-GB150-1998199819981998中的方法中的方法中的方法中的方法 外压力作用下的无折边锥形封头也需要对轴向外压力作用下的无折边锥形封头也需要对轴向外压力作用

25、下的无折边锥形封头也需要对轴向外压力作用下的无折边锥形封头也需要对轴向力力力力Q Q Q QL L L L作用作用作用作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所进行的应力校核下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所进行的应力校核下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所进行的应力校核下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所进行的应力校核 (GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998包括的计算内容包括的计算内容包括的计算内容包括的计算内容)1)1)1)1)分析结果表明在锥壳大端与筒体连接处的最大压应力为经分析结果表明在锥壳大端与筒体连接处的最大压应力为经分析结果表明

26、在锥壳大端与筒体连接处的最大压应力为经分析结果表明在锥壳大端与筒体连接处的最大压应力为经向应力：向应力：向应力：向应力：2)2)2)2)无折边锥壳小端与圆筒连接处是否需加强直接先计算需要无折边锥壳小端与圆筒连接处是否需加强直接先计算需要无折边锥壳小端与圆筒连接处是否需加强直接先计算需要无折边锥壳小端与圆筒连接处是否需加强直接先计算需要的加强面积的加强面积的加强面积的加强面积(式式式式5-295-295-295-29)：偏心锥壳的厚度计算偏心锥壳的厚度计算偏心锥壳的厚度计算偏心锥壳的厚度计算121 1 1 1）受内压偏心锥壳，取受内压偏心锥壳，取受内压偏心锥壳，取受内压偏心锥壳，取 1 1 1

27、1和和和和 2 2 2 2中大值，按正锥壳计算；中大值，按正锥壳计算；中大值，按正锥壳计算；中大值，按正锥壳计算；2 2 2 2）受外压偏心锥壳，分别取受外压偏心锥壳，分别取受外压偏心锥壳，分别取受外压偏心锥壳，分别取 1 1 1 1和和和和 2 2 2 2，按正锥壳计算。，按正锥壳计算。，按正锥壳计算。，按正锥壳计算。平盖设计平盖设计平盖设计平盖设计 a)a)a)a)平盖厚度计算公式同平盖厚度计算公式同平盖厚度计算公式同平盖厚度计算公式同GB150-1998GB150-1998GB150-1998GB150-1998，但结构形式和计算系数，但结构形式和计算系数，但结构形式和计算系数，但结构形

28、式和计算系数 K K K K 有所不同有所不同有所不同有所不同b)b)b)b)在在在在GB150-2011GB150-2011GB150-2011GB150-2011中新增了结构中新增了结构中新增了结构中新增了结构13131313、14141414、16161616、17171717 c)c)c)c)加筋的圆形平盖加筋的圆形平盖加筋的圆形平盖加筋的圆形平盖 t t t tc c c cp p p p KpKpKpKpd d d d=式中：式中：式中：式中：d d d d 取图取图取图取图5-235-235-235-23所示所示所示所示 d d d d1 1 1 1 和和和和 d d d d2

29、2 2 2 中较大者，其中中较大者，其中中较大者，其中中较大者，其中()()44444444.0 0 0 0/180180180180sinsinsinsin1 1 1 1/180180180180sinsinsinsin1 1 1 1=+=K K K KD D D Dn n n nn n n nd d d dc c c c注：筋板数注：筋板数n n n n6 6 6 6；应尽可能使；应尽可能使d d d d1 1 1 1d d d d2 2 2 2当采用矩形截面筋板，将组合梁当采用矩形截面筋板，将组合梁当采用矩形截面筋板，将组合梁当采用矩形截面筋板，将组合梁看成看成看成看成A A A A端为

30、固支端为固支端为固支端为固支,B,B,B,B端为简支端为简支端为简支端为简支,扇形扇形扇形扇形区承受的压力作用在组合梁的形区承受的压力作用在组合梁的形区承受的压力作用在组合梁的形区承受的压力作用在组合梁的形心心心心C C C C。这样，筋板与平盖组合截面。这样，筋板与平盖组合截面。这样，筋板与平盖组合截面。这样，筋板与平盖组合截面抗弯模量抗弯模量抗弯模量抗弯模量W W W W 应满足：应满足：应满足：应满足：t t t tr r r rc c c cc c c cn n n nD D D Dp p p pWWWW 3 3 3 308080808.0 0 0 0 注：注：注：注：a)a)a)a)

31、如采用矩形截面筋板，其高厚比一般为如采用矩形截面筋板，其高厚比一般为如采用矩形截面筋板，其高厚比一般为如采用矩形截面筋板，其高厚比一般为5 5 5 58 8 8 8；b)b)b)b)筋板与平盖之间应采用双面焊；筋板与平盖之间应采用双面焊；筋板与平盖之间应采用双面焊；筋板与平盖之间应采用双面焊；c)c)c)c)平盖中心加强圆环截面的抗弯模量不小于加强筋板的截面抗弯模量。平盖中心加强圆环截面的抗弯模量不小于加强筋板的截面抗弯模量。平盖中心加强圆环截面的抗弯模量不小于加强筋板的截面抗弯模量。平盖中心加强圆环截面的抗弯模量不小于加强筋板的截面抗弯模量。d)d)d)d)拉撑结构的设计拉撑结构的设计拉撑结

32、构的设计拉撑结构的设计 适用于以棒材、管材或板材（以下简称适用于以棒材、管材或板材（以下简称适用于以棒材、管材或板材（以下简称适用于以棒材、管材或板材（以下简称“拉撑拉撑拉撑拉撑”）支撑的凸）支撑的凸）支撑的凸）支撑的凸型封头、平封头及筒体的设计及计算型封头、平封头及筒体的设计及计算型封头、平封头及筒体的设计及计算型封头、平封头及筒体的设计及计算 K K K KP P P PL L L Lt t t tc c c cc c c c =1)规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数L L L L和和和和K K K K：L L L L=max(=max(=max(=m

33、ax(L L L L1 1 1 1,L L L L2 2 2 2,L L L L3 3 3 3)2)2)2)2)不不不不规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数规则拉撑结构的系数L L L L和和K K K K：(a)取通过取通过取通过取通过3 3 3 3个支撑点的内部没有支撑的最大圆直径为个支撑点的内部没有支撑的最大圆直径为个支撑点的内部没有支撑的最大圆直径为个支撑点的内部没有支撑的最大圆直径为d d d d，则支撑的间距则支撑的间距则支撑的间距则支撑的间距 ；(b)按最大圆通过的相应支撑点类型，系数按最大圆通过的相应支撑点类型，系数按最大圆通过的相应支撑点类型，系数按最大圆通

34、过的相应支撑点类型，系数K K K K取表取表取表取表 5-15-15-15-14 4的的的的平均值（平均值（平均值（平均值（当支撑结构中存在不同支撑点类型时当支撑结构中存在不同支撑点类型时当支撑结构中存在不同支撑点类型时当支撑结构中存在不同支撑点类型时）。）。）。）。2 2 2 2/c c c cd d d dL L L L=3)3)3)3)拉撑件的强度校核拉撑件的强度校核拉撑件的强度校核拉撑件的强度校核：a a a a）无孔板的支承载荷：无孔板的支承载荷：无孔板的支承载荷：无孔板的支承载荷：b b b b）多孔板的支撑载荷：多孔板的支撑载荷：多孔板的支撑载荷：多孔板的支撑载荷：c)c)拉撑

35、所需要的最小截面面积拉撑所需要的最小截面面积拉撑所需要的最小截面面积拉撑所需要的最小截面面积 t t t tWWWWa a a a 1 1 1 1.1 1 1 1=开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法 GB150GB150GB150GB150中关于开孔补强计算所考虑的失效模式是开孔接管结中关于开孔补强计算所考虑的失效模式是开孔接管结中关于开孔补强计算所考虑的失效模式是开孔接管结中关于开孔补强计算所考虑的失效模式是开孔接管结构在压力载荷作用下的局部高应力而引起的开裂构在压力载荷作用下的局部高应力而引起的开裂构在压力载荷作用下的局部高应力而引起的开裂构在压力载荷

36、作用下的局部高应力而引起的开裂(没有考虑没有考虑没有考虑没有考虑循环载荷引起的疲劳破坏循环载荷引起的疲劳破坏循环载荷引起的疲劳破坏循环载荷引起的疲劳破坏)开孔补强的目的：开孔补强的目的：开孔补强的目的：开孔补强的目的：不需另行补强的最大孔直径见表不需另行补强的最大孔直径见表不需另行补强的最大孔直径见表不需另行补强的最大孔直径见表6-16-16-16-1，并应满足以下要求：，并应满足以下要求：，并应满足以下要求：，并应满足以下要求：a a a a）设计压力设计压力设计压力设计压力p p p p 2.5 MPa2.5 MPa2.5 MPa2.5 MPa；b b b b）两相邻开孔中心的间距（对曲面

37、间距以弧长计算）应不两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不 小于两孔直径之和；对于小于两孔直径之和；对于小于两孔直径之和；对于小于两孔直径之和；对于3 3 3 3 个或以上相邻开孔，任意两孔个或以上相邻开孔，任意两孔个或以上相邻开孔，任意两孔个或以上相邻开孔，任意两孔 中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直 径之和的径之和的径之和

38、的径之和的2.52.52.52.5 倍；倍；倍；倍；c c c c）开孔不得位于开孔不得位于开孔不得位于开孔不得位于A A A A、B B B B 类焊接接头上类焊接接头上类焊接接头上类焊接接头上。开孔补强的计算截面选取开孔补强的计算截面选取开孔补强的计算截面选取开孔补强的计算截面选取 所需的最小补强面积应在下列规定的截面上求取：所需的最小补强面积应在下列规定的截面上求取：所需的最小补强面积应在下列规定的截面上求取：所需的最小补强面积应在下列规定的截面上求取：a)a)a)a)对于圆筒或锥壳开孔，该截面通过开孔中心点与筒体轴对于圆筒或锥壳开孔，该截面通过开孔中心点与筒体轴对于圆筒或锥壳开孔，该截

39、面通过开孔中心点与筒体轴对于圆筒或锥壳开孔，该截面通过开孔中心点与筒体轴线；线；线；线；b)b)b)b)对于凸形封头或球壳开孔，该截面通过封头开孔中心点，对于凸形封头或球壳开孔，该截面通过封头开孔中心点，对于凸形封头或球壳开孔，该截面通过封头开孔中心点，对于凸形封头或球壳开孔，该截面通过封头开孔中心点，沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面 平盖上开孔的补强计算方法平盖上开孔的补强计算方法平盖上开孔的补强计算方法平盖上开孔的补强计算方法 a)a)a)a)平盖上开单个孔且开孔直径不大于平盖上

40、开单个孔且开孔直径不大于平盖上开单个孔且开孔直径不大于平盖上开单个孔且开孔直径不大于0.5 0.5 0.5 0.5 D D D Do o o o（D D D Do o o o 取平盖计算取平盖计算取平盖计算取平盖计算直径，对非圆形平盖取短轴长度直径，对非圆形平盖取短轴长度直径，对非圆形平盖取短轴长度直径，对非圆形平盖取短轴长度），可用等面积法进行补强计，可用等面积法进行补强计，可用等面积法进行补强计，可用等面积法进行补强计算，算，算，算，所需最小补强面积所需最小补强面积所需最小补强面积所需最小补强面积p p p popopopopd d d dA A A A =5 5 5 5.0 0 0 0

41、b)b)b)b)平盖上开有多个孔时，可平盖上开有多个孔时，可平盖上开有多个孔时，可平盖上开有多个孔时，可采用增加平盖厚度进行补强的方采用增加平盖厚度进行补强的方采用增加平盖厚度进行补强的方采用增加平盖厚度进行补强的方法。计算削弱系数法。计算削弱系数法。计算削弱系数法。计算削弱系数 ：c c c cc c c cD D D Db b b bD D D D =圆筒径向接管开孔补强设计的分析法圆筒径向接管开孔补强设计的分析法圆筒径向接管开孔补强设计的分析法圆筒径向接管开孔补强设计的分析法 a)a)a)a)适用范围适用范围适用范围适用范围 1 1 1 1）适用于内压作用下具有单个径向接管的圆筒，当圆筒

42、具有两个或两个适用于内压作用下具有单个径向接管的圆筒，当圆筒具有两个或两个适用于内压作用下具有单个径向接管的圆筒，当圆筒具有两个或两个适用于内压作用下具有单个径向接管的圆筒，当圆筒具有两个或两个以上开孔时，相邻两开孔边缘的间距不得小于以上开孔时，相邻两开孔边缘的间距不得小于以上开孔时，相邻两开孔边缘的间距不得小于以上开孔时，相邻两开孔边缘的间距不得小于 ；2 2 2 2）圆筒、接管或补强件的材料，其标准室温屈服强度与标准抗拉强度下圆筒、接管或补强件的材料，其标准室温屈服强度与标准抗拉强度下圆筒、接管或补强件的材料，其标准室温屈服强度与标准抗拉强度下圆筒、接管或补强件的材料，其标准室温屈服强度与

43、标准抗拉强度下限值之比限值之比限值之比限值之比R R R ReLeLeLeL/R R R Rm m m m 0.80.80.80.8；3 3 3 3）接管或补强件与壳体应采用截面全熔透焊缝，从而确保补强结构的整接管或补强件与壳体应采用截面全熔透焊缝，从而确保补强结构的整接管或补强件与壳体应采用截面全熔透焊缝，从而确保补强结构的整接管或补强件与壳体应采用截面全熔透焊缝，从而确保补强结构的整体性；体性；体性；体性；4 4 4 4）对圆筒或接管进行整体补强，应满足补强范围尺寸（自接管、圆筒交对圆筒或接管进行整体补强，应满足补强范围尺寸（自接管、圆筒交对圆筒或接管进行整体补强，应满足补强范围尺寸（自接

44、管、圆筒交对圆筒或接管进行整体补强，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：对于圆筒线至补强区边缘的距离：对于圆筒线至补强区边缘的距离：对于圆筒线至补强区边缘的距离：对于圆筒 ，对于接管，对于接管，对于接管，对于接管 ），或整），或整），或整），或整体加厚圆筒体；补强范围内的体加厚圆筒体；补强范围内的体加厚圆筒体；补强范围内的体加厚圆筒体；补强范围内的A A A A、B B B B类焊接接头不得有任何超标缺陷，必要时类焊接接头不得有任何超标缺陷，必要时类焊接接头不得有任何超标缺陷，必要时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；应对此提出无损检测要求；应对此提

45、出无损检测要求；应对此提出无损检测要求；n n n ni i i iD D D D 2 2 2 2n n n ni i i iD D D Dl l l l ntntntnto o o ot t t td d d dl l l l 5 5 5 5）圆筒与接管之间角焊缝的焊脚尺寸应分别不小于圆筒与接管之间角焊缝的焊脚尺寸应分别不小于圆筒与接管之间角焊缝的焊脚尺寸应分别不小于圆筒与接管之间角焊缝的焊脚尺寸应分别不小于 n n n n/2 /2 /2 /2 和和和和 ntntntnt/2/2/2/2，接接接接管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径在管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径在管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径

46、在管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径在 n n n n/8/8/8/8 和和 n n n n/2 /2 /2 /2 之间之间之间之间；6 6 6 6）本设计方法适用下列参数范围：本设计方法适用下列参数范围：本设计方法适用下列参数范围：本设计方法适用下列参数范围：2 2 2 2,5 5 5 5.0 0 0 0maxmaxmaxmax9 9 9 9.0 0 0 0 e e e eet et et et b)b)b)b)分析法的基本原理分析法的基本原理分析法的基本原理分析法的基本原理 1 1 1 1）采用解析法得到壳体开孔接管处的应力分布（其结果的采用解析法得到壳体开孔接管处的应力分布（其结果的采用解析

47、法得到壳体开孔接管处的应力分布（其结果的采用解析法得到壳体开孔接管处的应力分布（其结果的精确程度与有限元法的结果相当）精确程度与有限元法的结果相当）精确程度与有限元法的结果相当）精确程度与有限元法的结果相当）2)2)2)2)按应力分类法将危险部位的应力进行划分，确定一次局按应力分类法将危险部位的应力进行划分，确定一次局按应力分类法将危险部位的应力进行划分，确定一次局按应力分类法将危险部位的应力进行划分，确定一次局部薄膜应力和一次部薄膜应力和一次部薄膜应力和一次部薄膜应力和一次+二次应力二次应力二次应力二次应力3)3)3)3)按强度条件限制应力水平为：按强度条件限制应力水平为：按强度条件限制应力

48、水平为：按强度条件限制应力水平为：等效薄膜应力等效薄膜应力等效薄膜应力等效薄膜应力 S S S SII II II II 2.22.22.22.2 t t t t 等效弯曲应力等效弯曲应力等效弯曲应力等效弯曲应力 S S S SIVIVIVIV 2.62.62.62.6 t t t t 注：对于特殊要求的压力容器，等效薄膜应力的限制值可为注：对于特殊要求的压力容器，等效薄膜应力的限制值可为注：对于特殊要求的压力容器，等效薄膜应力的限制值可为注：对于特殊要求的压力容器，等效薄膜应力的限制值可为1.52.21.52.21.52.21.52.2 t t t tc)c)c)c)分析法的计算步骤分析法的

49、计算步骤 1 1 1 1）等效应力校核）等效应力校核 2 2 2 2）补强结构尺寸设计补强结构尺寸设计 可按两种方式校核结构强度是否合格：可按两种方式校核结构强度是否合格：(1)(1)(1)(1)方式一方式一 令令 h h h h=h h h h(0)(0)(0)(0)，查图，查图6-146-14，遇中间值采用内插法得到，遇中间值采用内插法得到 g g g gminminminmin；计算：计算：校核：校核：()0 0 0 0(minminminminet et et ett t t t ()t t t tt t t tg g g g =minminminminminminminmin (2)

50、(2)(2)(2)方式二方式二 令令 g g g g=g g g g(0)(0)(0)(0)，查图，查图6-146-14，遇中间值采用内插法得到，遇中间值采用内插法得到 h h h hminminminmin；计算：计算：校核：校核：()0 0 0 0(minminminmine e e e ()=minminminminminminminminh h h h 关于一次局部薄膜应力的强度条件关于一次局部薄膜应力的强度条件关于一次局部薄膜应力的强度条件关于一次局部薄膜应力的强度条件 a)a)a)a)来源和组成来源和组成来源和组成来源和组成 除了平衡外载荷所需要的应力部分外除了平衡外载荷所需要的应