淺談常規(guī)壓力容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計

1、淺談常規(guī)壓力容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計摘要：在壓力容器上開孔，將會使壓力容器的承壓能力降低，在其設(shè)計工藝條件下會產(chǎn)生危險，因此壓力容器開孔后需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，本文介紹了壓力容易開孔補(bǔ)強(qiáng)的兩種方法和應(yīng)注意的問題，并針對實例進(jìn)行了計算演示。關(guān)鍵詞：壓力容器補(bǔ)強(qiáng)開孔隨著化工行業(yè)的發(fā)展，壓力容器在化工廠中越來越普遍，其安全性也越來越受到重視。開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計是壓力容器設(shè)計中必不可少的一部分，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中雖然對設(shè)計和計算都作了較為詳細(xì)的規(guī)定，但安全、經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)

2、計仍是擺在我們面前的一個課題。一旦計算有誤就會造成容器的破壞，甚至引起工作人員的傷害，或者造成經(jīng)濟(jì)上的浪費。按照GB1501998《鋼制壓力容器》規(guī)定，在壓力容器的設(shè)計過程中，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)拈_孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。下面就對壓力容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行分析。一、開孔補(bǔ)強(qiáng)方法的選擇1.壓力面積法壓力面積是西德AD規(guī)范中采用的開孔補(bǔ)強(qiáng)方法，其開孔率可達(dá)0.8，較等面積法為大。當(dāng)開孔率超出等面積法適用范圍時，常采用該法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)：壓力面積法的意義如下。式中，AP為

3、補(bǔ)強(qiáng)有效范圍內(nèi)的壓力作用面積；Aσ為補(bǔ)強(qiáng)有效范圍內(nèi)的殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)金屬的截面積；力矩等，使邊緣的應(yīng)力狀態(tài)惡化，這種附加的彎矩對孔邊應(yīng)力會產(chǎn)生很大的影響，所以基于平板開孔問題的等面積法就不能適應(yīng)。2.2等面積法從其計算意義上講，未計及開孔邊緣的應(yīng)力集中問題，是僅就開孔截面的平均應(yīng)力―整個截面的一次應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行考慮的，對開孔局部高應(yīng)力部位的安定問題未予校核。尤其是圓筒形殼體上開縱向長圓形（橢圓）孔的情況下，當(dāng)長短軸之比較大時，在長軸頂點處

4、，可能產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，極易發(fā)生不安定的問題，而這在等面積補(bǔ)強(qiáng)計算方法中是未能體現(xiàn)的，所以等面積補(bǔ)強(qiáng)方法通常僅適用于長短軸之比≤2的開孔情況，對于長短軸之比2的情況，孔邊局部高應(yīng)力部位必須輔以安定性校核，對具有疲勞破壞的情況，則尚應(yīng)考慮疲勞強(qiáng)度問題。二、開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算在壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的具體設(shè)計中，除應(yīng)考慮選擇補(bǔ)強(qiáng)方法、結(jié)構(gòu)及形式外，還應(yīng)計算A1A2A3≥A，若需要另補(bǔ)強(qiáng)，假設(shè)在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)增加A4后可使：A4A1A2A3≥A式