压力容器零部件设计-3开孔补.ppt

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1、开孔和开孔补强设计器器壁壁强强度度削削弱弱：开孔造成局部应力集中和强度削弱；不不连连续续应应力力：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；局局部部应应力力：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焊接缺陷和残余应力 峰值应力峰值应力开孔接管部位的应力集中开孔接管部位的应力集中容器大开孔与小开孔容器大开孔与小开孔v容器孔边应力集中的理论分析是容器孔边应力集中的理论分析是以无限大平板上以无限大平板上开开小圆孔为基础小圆孔为基础的，壳体曲率变化不计，因此，孔边的，壳体曲率变化不计，因此，孔边应力均为拉（压）应力。应力均为拉（压）应力。v大开孔大开孔时，除

2、有拉（压）应力外，还有很大的弯曲时，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。因此小开较大范围内破坏了壳体的薄膜应力状态。因此小开孔理论不适用。孔理论不适用。应力集中的特点应力集中的特点l开孔接管处应力集中的特点：开孔接管处应力集中的特点：l 在操作压力作用下，壳在操作压力作用下，壳体和开孔接管的连接处必须满体和开孔接管的连接处必须满足变形协调条件，因而产生相足变形协调条件，因而产生相互约束力和弯矩，使开孔接管互约束力和弯矩，使开孔接管处除了有孔边集中应力、薄膜处除了有孔边集中应

3、力、薄膜应力外，还有边缘应力和焊接应力外，还有边缘应力和焊接应力，比小孔应力，比小孔K值高达值高达36倍。倍。应力集中具有局部性。应力集中具有局部性。l开孔接管补强的目的：开孔接管补强的目的：l 使孔边的应力峰值降低到允许值。l相关标准：HG/T21630 HGJ527-90 补强管 适用范围 两标准都规定了适用范围为当量压力PD6.4MPa，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。压力面积法压力面积法l两个条件：1、高强钢材料（b=540MPa），接 管与筒体结构采用全焊透结构。l 2、接管的腐蚀余量C2=1mm1、开孔最大直径

4、的限制、开孔最大直径的限制l 非径向接管有斜向接管和切向接管之分，则在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。轴与圆筒轴线垂直时有较小的应力集中系数。l 开孔计算直径开孔计算直径d的取法（见下图）的取法（见下图）:由于圆筒计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。开孔计算直径线平行的纵向截面。开孔计算直径d为孔沿纵截面为孔沿纵截面方向的直径。方向的直径。l适用范围：适用范围：l等面积补强:适用于开孔直径小于筒体内径的一半。即d/Di1/2;l压力面积法:（HG20582.7“大开孔的补强计算”)适用于开孔直径小于筒体内径的0.8倍。即d/Di0.8;（但注意五个限制条件）l超出以上范围就属于焊制三通，参照标准HG20582.23“焊制三通的计算”END