【文章內容簡介】 原則： (1)工作溫度不大于 230℃ ，且無腐蝕要求時，可選用鐵素體鋼（碳鋼或合金結構鋼）緊固件。 （ 2）溫度高于上述值時，應選用與法蘭材料有相近線膨脹系數的材料制作緊固件，以防止二者線膨脹量差別過大，導致螺栓附加力增大、壓壞墊片或造成墊片壓緊力減小，密封失效。 （ 3） A270，由于奧氏體鋼經冷作硬化，其機械性能會隨溫度升高而降低，故使用溫度不超過 100℃ （ 4）未經冷作硬化的奧氏體鋼緊固件只適用于非金屬平墊片、聚四氟乙烯包覆墊和柔性石墨復合墊。 開孔補強與設備凸緣 在化工設備上，由于各種工藝上和結構上的要求，需要開或者安裝接管。例如人孔、手孔、裝、卸料口和各種介質出入口等。一方面由于器壁材料被削弱會引起應力增加和容器強度的減弱；另一方面由于結構的連續(xù)性破壞，在開孔和接管處將產生較大的附加彎曲應力。這種局部應力有時再加上接管上還受到其他外部載荷（例如安裝的附加彎矩、熱應力等）以及開孔結構在制造過程中所難免產生的殘余應力等，于是開孔附近成為容器的破壞源 主要是疲勞破壞和脆性裂口。 因此對開孔及接管附近的應力應給予足夠的重視。 一、問題的提出 容器接管附近的應力集中 單向受拉平板小孔邊緣處的應力集中現(xiàn)象 . 受拉平板開小孔時，小孔邊緣處應力的分布規(guī)律 . 324EIPcr D? 環(huán) 324EIPcr D? 環(huán)324EIPcr D? 環(huán)平板開有圓孔 這是最簡單的開孔問題，彈性力學中已有無限板開小圓孔的應力集中問題的解。 單向拉伸平板開小圓孔時的應力集中系數，如下圖所示，只要板寬在孔徑的 5倍以上，孔附近任意點（ｒ ,θ ）的應力分量為： Ix I? minIx I?minIx I?單位體截取方法：由兩個環(huán)向截面（ ab和 bc）和兩個徑向（ ab和 cd）以及平板上下截面截成 在小孔邊緣處，即在 ρ =a處 當 時（圖中 A點） , 當 0 時 （圖中 B點） , q 2 2 42 2 42424241 c os 2 1 4 3221 c os 2 1 322si n 2 1 2 32rrq a q a aq a q aq a a????? ? ???????????? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ???????? ?01 2 c o s 20rrq??????????????????/2???max 3q? ??? min? ???B點出現(xiàn)切向壓縮應力，中央小孔有變成橢圓趨勢 力分布 衰減情況 ?? ?? 應力集中系數 （二）、容器接管附近的應力集中 容器上開孔邊緣處出現(xiàn)的是多種應力疊加的較為復雜的受力狀態(tài) .(P324) 上述討論有兩個前提： 1是孔半徑 a相對殼體的曲率半徑很小，從而把殼體當平板對待。 2開孔處沒有安裝接管。 實際上，殼體自身的曲率必須考慮，同時只開孔不裝接管的設備較為少見。所以對于接管開孔邊緣處的應力集中影響也必須考慮。 為了便于應用，通常把各種不同尺寸的開孔接管附近的應力峰值，根據理論計算或通過實測把它們找出來，然后以應力集中系數的形式繪成曲線。 3 3tqkq?? 曲線的橫坐標是 ρ ，稱為開孔系數。 式中 r/R 是接管尺寸 (即開孔 )的相對大小， R/δ則與殼體的剛度有聯(lián)系，殼體剛度越差，接管直徑越大時，開孔系數值一般越大，越大后應力集中越嚴重。 rRR? ??r接管中徑的 1/2 R殼體中徑的 1/2 殼體壁厚 t接管壁厚 從上圖可知，增加 t可減小 k值 （三）、應力集中對容器安全使用的影響 在應力有較大波動條件下工作的接管根部，應使該處的金屬工作時處于安定狀態(tài)。（ P325） 二、補強結構與計算 開孔補強就是用局部或整體的增加壁厚的方法來減少由于開孔補強所造成的應力集中。 常用補強結構有三種：補強圈補強，加強管補強，整鍛件補強 . 1補強圈補強 （ P326圖 125（ a）（ b）（ c）） 補強圈材料一般與殼體材料相同，補強圈與殼體間應貼合很好，所有焊縫應連續(xù)焊接，特別是補強圈內緣與接管和殼體三者之間的連續(xù)焊縫應該焊透。補強圈結構見書 P295圖 1311，表 131列出補強圈尺寸。 特點：補強圈結構簡單，材料易得，制造簡單，且具有一 定效果，應用相對廣泛。當與另外兩種補強結構相比，補強后的 應力集中系數較高，抗疲勞性能差，只適用于靜載，常溫的容器 上。 制作補強圈所用鋼板的常溫抗拉強度 ，補強圈 的厚度不超過殼體壁厚的 ，且不大于 38mm。 補強管補強 結構見 P326圖 125（ d）（ e）（ f） 這種補強結構是在開孔處焊接一段加厚的接管。用加厚的管壁 金屬截面來承受殼壁開孔周圍的高應力，從而達到降低開孔周圍殼 壁應力集中系數的目的。 用加強管補強結構簡單，焊縫少，焊接質量容易檢驗。從焊接 施工及補強效果來看，補強管補強優(yōu)于補強圈補強。不足之處：厚 壁管的供應不象補強板那么容易 。 540b M Pa? ?3 、整鍛件補強 結構見圖 125 （ g）（ h）（ i） 這種結構優(yōu)點是補強金屬集中于開孔應力最大的部位，補強 后的應力集中系數小，由于采用對接焊，而且焊縫及熱影響區(qū)都 可以設計得原理最大應力點位置，所以抗疲勞性能好。 這種結構由于需要焊件，且機械加工量大，所以一般只用于 有嚴格要求的設備上。 4 、等面積法補強計算 補強圈補強計算依據的是等面積補強原則，是一個經驗性的 設計準則，使用最早，適用范圍較廣。 這種方法規(guī)定：處于補強有效區(qū)內可起補強作用的金屬截 面積 As 應該等于或者大于開孔處所削去的殼體承壓所需的理 論截面積 A 。 它的含義是恢復殼壁的平均強度，它可以減少應力峰值， 但不能完全解決應力集中的問題。當補強金屬集中于開孔接管 根部時，補強效果較好，當補強金屬分散時，則不能非常有效 的降低應力集中系數。 單個開孔的補強計算： 開孔補強原則： 則開孔不需要補強 開孔需要補強 (a)有效補強范圍 : 有效寬度 B值取二者中較大者 1 2 3A A A A? ? ?1 2 3A A A A? ? ?222n n tdBd ????? ?????? 有效高度取式中較小值： 外側高度 內側高度 ： 接管名義厚度 ： 殼體開孔處名義厚度 d：開孔直徑，圓形孔取接管內直徑加 2倍厚度附加量，橢圓孔或長圓孔取所考慮平面上的尺寸（弦長，包括厚度附加量） (b)內壓容器：圓筒或球殼開孔所需補強面積 A 1ntdh ?????? ????接 管 實 際 外 伸 高 度2ntdh ?????? ????接 管 實 際 內 伸 高 度nt?n?? ?21e t rA d f? ? ?? ? ? ： 內壓容器圓筒或球殼開孔處的計算厚度，取殼體計算厚度 ：接管有效厚度 ： 強度削弱系數，等于設計溫度下接管材料與殼體材料許用應力之比值 .當該比值大于 ，取 . 錐殼： 筒體： 球封或半球封： 橢封： 碟封： ?et?rf? ?2 Cc CQ P D P? ??? ?? ?2 Ci CPD P? ??? ?? ?4 Cit CPD P? ??? ?? ?2 0 .5Ci CP KD P? ??? ? ? ?2 0 .5ci cM a P D P? ??? ? (c) 外壓容器圓筒或球殼開孔所需補強面積 A