【文章內(nèi)容簡介】 MoNbR之間采用H08CrMoA，焊劑HJ350，13MnNiMoNbR之間采用H08Mn2MoA，焊劑SJ101。A、B類焊縫，熱影響區(qū)HV10≤220。焊接規(guī)程按JB/T47092000規(guī)定。內(nèi)筒縱縫和球底接管與球封頭焊后立即消氫處理，單層圓筒成形后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，球底接管和端部法蘭堆焊過渡層需進(jìn)行消除應(yīng)力退火熱處理，殼體組焊件消除應(yīng)力熱處理。殼體A、B類焊接接頭100%RT+20%UT+100%MT，堆焊過渡層需進(jìn)行100%UT+100%PT，堆焊面層后在進(jìn)行100%PT。熱處理前后、水壓試驗(yàn)前后殼體A、B類焊接接頭還應(yīng)進(jìn)行100%MT，符合JB/T47302005標(biāo)準(zhǔn)RT II級(jí)，底片質(zhì)量AB級(jí)，MT、PT I級(jí)。3 主要受壓元件強(qiáng)度計(jì)算及校核 筒體強(qiáng)度計(jì)算及校核 設(shè)計(jì)溫度下筒體的計(jì)算厚度由于筒體采用兩種不同材質(zhì)（14Cr1MoR和13MnNiMoNbR）熱套的，故筒體兩種材料在常溫下綜合許用應(yīng)力應(yīng)按GB1501998公式32：=計(jì)算。假定筒體由一層δ1=45mm14Cr1MoR和三層δ2=338=114mm13MnNiMoNbR熱套組成，查GB1501998表41：在20℃常溫下：14Cr1MoR（δ1=45mm）的許用應(yīng)力為=172MPa13MnNiMoNbR（δ2=342=114mm）的許用應(yīng)力為=190MPa所以：===在280℃溫度下：14Cr1MoR（δ1=45mm）的許用應(yīng)力為=13MnNiMoNbR（δ2=338=114mm）的許用應(yīng)力為=190MPa所以：===圓筒計(jì)算厚度 δ= （31）式中： Pc計(jì)算壓力，MPa；因液柱靜壓力小于5%的設(shè)計(jì)壓力，故Pc=P=Di圓筒的內(nèi)直徑，mm；按設(shè)計(jì)參數(shù)取Di=φ1600設(shè)計(jì)溫度下圓筒許用應(yīng)力，MPaφ———焊接接頭系數(shù)，按GB1501998取φ=式（31）的適用范圍為：PC≤≤= 符合式（31）的適用范圍則δ===則圓筒名義厚度取δn=159mm 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平：≤其中：σs———圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa由于筒體采用兩種不同材質(zhì)（14Cr1MoR與13MnNiMoNbR）熱套的，故筒體材料在試驗(yàn)溫度下材料屈服強(qiáng)度按屈服強(qiáng)度低的14Cr1MoR，σs =310MPa。所以：≤=1310＝279MPa試驗(yàn)壓力下圓筒應(yīng)力：= （32）式中：δe———有效厚度，mm；δe=δn（C1+C2）=156 mm———試驗(yàn)壓力，MPa；= 根據(jù)GB1501998應(yīng)取各元件比值的最小值，故取1則==1＝≈將代入（32）得：=== ＜ 故圓筒強(qiáng)度滿足液壓時(shí)強(qiáng)度要求 球形封頭強(qiáng)度計(jì)算及校核封頭的計(jì)算厚度 δ= （33）式中：Di———封頭的內(nèi)直徑，mm；按設(shè)計(jì)參數(shù)取Di=φ1600mm———設(shè)計(jì)溫度下圓筒的許用應(yīng)力，=157MPaφ———焊接接頭系數(shù) ，φ=式(33)的適用范圍為Pc≤≤157= 符合GB1501998公式適用范圍則δ===設(shè)計(jì)厚度δd=δ+C2 C2腐蝕裕量，mm；按設(shè)計(jì)參數(shù)取C2=3mm所以δd=+2= 圓整后取封頭的有效厚度δe=88mm根據(jù)經(jīng)驗(yàn)球形封頭沖壓時(shí)減薄量取16mm，故球形封頭名義厚度最終定為δn =108mm 端部強(qiáng)度計(jì)算及校核 主螺栓受力計(jì)算墊片壓緊力作用中心圓直徑：=+2B （34）式中： ———雙錐環(huán)內(nèi)圓柱面直徑， =1545mm；A———雙錐環(huán)高度， A=108mm；B ———雙錐環(huán)厚度， B=43mm；C ———雙錐環(huán)外側(cè)面高度， C=54mm；α———雙錐環(huán)密封面錐角，α=30176。；代入式（34）得 ==雙錐環(huán)的截面積f：f=AB=；徑向間隙g：g=（%～%） ，此處取g= % =；內(nèi)壓引起的總軸向力F：F===64322785N （35）雙錐環(huán)自緊作用的軸向分力 ：= （36）式中：b ———雙錐環(huán)的有效厚度，mm；b=（A+C）=81mm；ρ———摩擦角，按GB150：鋼鋁ρ=15176。；=81tg(30176。15176。)=1728421N；雙錐環(huán)回彈力的軸向分力 ：=(αρ) （37）式中E ———彈性模量，MPa；查GB1501998表F5得E=103MPa=191600tg15176。=1361570MPa；作用于法蘭內(nèi)徑界面上的流體壓力引起的軸向力：=其中：———端部法蘭計(jì)算內(nèi)直徑，=1600mm；代入得 =63101440N； 由以上計(jì)算可得操作狀態(tài)下螺栓受力： =+=64322785+1728421+1361570=67412775N； 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓受力： =其中：y ———比壓力，y==（10854）=； 操作狀態(tài)下所需螺栓總截面積： = 其中： ——— 設(shè)計(jì)溫度下主螺栓許用應(yīng)力，=261MPa= =258286 mm2； 預(yù)緊狀態(tài)下所需螺栓總截面積 ： =其中： ———常溫下主螺栓許用應(yīng)力，=306MPa==22907 mm2 ； 需要的螺栓面積應(yīng)取與之間最大值，故=258286mm2； 實(shí)際螺栓總截面積 ： ==24=342516mm2 ；其中：———主螺栓光桿部分直徑，=；n———主螺栓數(shù)量，n=24個(gè)；=24=342516mm2 ；因?yàn)?，所以主螺栓合格 預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷： =。 端部法蘭的強(qiáng)度計(jì)算和校核1 端部法蘭與筒體連接處的名義厚度δn的計(jì)算根據(jù)GB1501998規(guī)定：端部法蘭與筒體連接處的名義厚度δn不得小于按內(nèi)壓確定的名義厚度，故δn ≥+C, C=C1+C2； 考慮堆焊=1600mm；焊縫系數(shù)φ=1；端部法蘭是鍛件 C1=0 ，內(nèi)表面堆焊為不銹鋼，C2=0，因而C=0；查GB150表43端部法蘭設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力=177MPa，δn ≥+C=+0=取δn =159mm 2 應(yīng)力校核 其中： ———端部法蘭外徑，=2080mmB==240mm679240=162960mm1590=159mm mm2mm4 == mm4 mm mm mm =34 mm = mm mm==16717583000mm4（3）作用于端部法蘭縱向截面的彎矩： = （4）端部法蘭縱向截面的抗彎截面系數(shù):（5）端部法蘭縱向截面的彎曲應(yīng)力校核： ==280 Mpa；合格 頂蓋的強(qiáng)度計(jì)算和校核1 螺栓連接的圓形平蓋計(jì)算該頂蓋屬于GB1501998表77中13螺栓連接的圓形平蓋預(yù)緊時(shí)的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：=其中：———螺栓中心至墊片壓緊力作用中心線的徑向距離，=操作時(shí)的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：=+ + 平蓋危險(xiǎn)徑向截面上各開孔寬度之和：Σb==280+100=380平蓋開孔強(qiáng)度削弱系數(shù)：V==考慮開孔后K系數(shù)：預(yù)緊時(shí)的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：===操作時(shí)的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：==預(yù)緊時(shí)狀態(tài)下計(jì)算厚度:———設(shè)計(jì)溫度下頂蓋許用應(yīng)力，Mpa；=197Mpa=操作狀態(tài)下頂蓋計(jì)算厚度：mm頂蓋計(jì)算厚度：=max()=470mm頂蓋設(shè)計(jì)厚度 δ=+=470+2=472mm頂蓋名義厚度 δn =480mm2 作用于平蓋aa環(huán)向的截面當(dāng)量應(yīng)力校核 =346mm； 彎曲應(yīng)力： =其中： ———螺栓中心圓直徑，=1850mm；= MPa 剪應(yīng)力： == MPa作用于頂蓋aa環(huán)向截面的當(dāng)量應(yīng)力校核：按GB1501998式（G6）： =[σ]t = MPa結(jié)論：頂蓋aa環(huán)向截面的當(dāng)量應(yīng)力合格。 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 接管a和兩孔連線的截面的聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算1 接管a與其中心線垂直的截面的單孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管a與其中心線垂直的截面的單孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管內(nèi)徑：接管內(nèi)徑為350mm考慮堆焊層故=366mm，假定接管的名義厚度=130mm；接管材料為14Cr1Mo鍛件，在280℃設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力=，因?yàn)橛?jì)算壓力Pc≤=1=，故接管的計(jì)算厚度：==mm接管的有效厚度：=（C1+C2 ）= 130（0+0）=130mm 開孔直徑：d=396+2 C2 =366+20=366mm所以，最大有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：最大有效補(bǔ)強(qiáng)寬度：B=max（2d，d+2+2）= max（2366，366+2108+2130）=842mm最大有效外伸或內(nèi)伸長度：mm強(qiáng)度削弱系數(shù)：=min()=min（(）=殼體多余金屬面積：= =(842366)()2130()(11) = mm2注：由于該接管是安放式接管，故此處取=接管實(shí)際外伸720，則有效外伸=220mm；接管實(shí)際內(nèi)伸0，則有效內(nèi)伸0mm；接管多余金屬面積：==mm2接管與封頭焊角高定為8mm，所以補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫金屬面積為：=64mm2；可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積：=++=++64= mm2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=A==366+0= mm2注：由于該接管是安放式接管，故此處取=因?yàn)榭勺鳛檠a(bǔ)強(qiáng)的截面積＞開孔所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積A，所以單孔補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。2 接管與其中心線垂直的截面的單孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 接管內(nèi)徑：接管內(nèi)徑為=180mm，假定接管名義厚度=90mm；接管材料為14Cr1Mo鍛件，在280℃設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力=，因?yàn)橛?jì)算壓力Pc≤=1=，故接管的計(jì)算厚度：==mm接管的有效厚度：=（C1+C2 ）= 90（0+2）=88mm 開孔直徑：d=180+2 C2 =180+22=184mm所以，最大有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：最大有效補(bǔ)強(qiáng)寬度：B=max（2d，d+2+2）= max（2184，184+2108+290）=580mm最大有效外伸或內(nèi)伸長度：=強(qiáng)度削弱系數(shù)：=min()=min（）=殼體多余金屬面積：= =mm2 注：由于該接管是安放式接管，故此處取=接管實(shí)際外伸220，則有效外伸=135mm；接管實(shí)際內(nèi)伸0，則有效內(nèi)伸0mm；接管多余金屬面積：==mm2接管與封頭焊角高定為8mm，所以補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫金屬面積為：=64 mm2；可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積：=++=++64= mm2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A==184+0= mm2注：由于該接管是安放式接管，故此處取=因?yàn)榭勺鳛檠a(bǔ)強(qiáng)的截面積＞開孔所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積A，所以單孔補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。3 接管a和兩孔連線的截面的聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算按圖放樣接管開孔直徑=197 mm，a接管開孔直徑=366mm因?yàn)閮煽字行木?00＜，且兩孔中心距大于兩孔平均直徑，故采用聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)。滿足GB1501998聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)條件。所以，最大有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：=max（2，+2+2）=580mm= max（2，+2+2）=842mm強(qiáng)度削弱系數(shù)：=min()=總的殼體多余金屬面積：== mm2兩孔之間的殼體多余金屬面積： == mm2 聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)，的計(jì)算：總的為兩孔單孔補(bǔ)強(qiáng)之和，兩孔之間的為兩孔單孔補(bǔ)強(qiáng)之和的一半。根據(jù)a和單孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算結(jié)果：總的接管多余金屬面積：= ；兩孔之間的接管多余金屬面積：= ；總的補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫金屬面積： =128 mm2 兩孔之間的補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫金屬面積：=64 mm2總的可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積：=++=++128= mm2兩孔之間的可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積：=++ =++64= mm2總的開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=兩孔各單獨(dú)補(bǔ)強(qiáng)面積之和=+= mm2兩孔之間的開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=50%總的開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積的50%= mm2因?yàn)椋嚎偟目勺鳛檠a(bǔ)強(qiáng)的截面積＞總的開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A, 且兩孔之間可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積＞兩孔之間的開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A，所以聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。 接管a和b兩孔連線的截面的聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算1 接管b與其中心線垂直的截面的單孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管內(nèi)徑：接管內(nèi)徑為125mm考慮堆焊層故=396mm，假定接管的名義厚度=90mm；接管材料