【正文】 m； Z非圓平蓋的形狀系數(shù)；Z=，且Z≤； B 非圓平蓋的長軸長度，mm。7．5．6 若干說明 1）受內(nèi)壓作用錐殼與圓筒的薄膜應(yīng)力的異同兩者的相同處都是它們的環(huán)向應(yīng)力等于經(jīng)向（軸向）應(yīng)力的兩倍，且沿壁厚均布。不同點是圓筒各橫截面的經(jīng)向應(yīng)力都是相同的，而錐殼的環(huán)向應(yīng)力和經(jīng)向應(yīng)力則隨橫截面直徑的大小成線性關(guān)系，大端最大，小端最小，與相同直徑的圓筒比較，錐殼的應(yīng)力為圓筒的1/cosα倍，其中α為半頂角，應(yīng)小于60186。當(dāng)α≥60186。時，殼中的應(yīng)力變?yōu)橐詮澢鷳?yīng)力為主的狀態(tài)，薄膜理論不適用，應(yīng)按圓平蓋計算。 2）圓筒和錐蓋連接處應(yīng)力分布情況復(fù)雜，其一是兩元件的經(jīng)向應(yīng)力方向不一致，使連接處產(chǎn)生橫向剪力，隨之對錐殼母線起彎曲作用，使錐殼大端的徑向產(chǎn)生收縮，雖可緩和大端的環(huán)向應(yīng)力，但大端的經(jīng)向應(yīng)力和彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，并且彎曲應(yīng)力隨α角的增大而加大，有可能使經(jīng)向總應(yīng)力超過安全控制值3[σ]。在小端因剪力向外，使直徑擴大，因疊加而加大小端的環(huán)向應(yīng)力，[σ]。故本標(biāo)準(zhǔn)采用圖表控制方式解決。其二是兩元件受壓徑向位移的不同要協(xié)調(diào)會產(chǎn)生較復(fù)雜的應(yīng)力和應(yīng)力集中。 關(guān)于應(yīng)力增值系數(shù)Q的來源和相關(guān)圖表的繪制依據(jù)，在“全國壓力容器設(shè)計審核人資格考核培訓(xùn)教材”2000年2月版中有解釋，可見該教材第9395頁的“—錐形封頭的邊界效應(yīng)”一節(jié)8．開孔和開孔補強 8．1開孔的作用①檢查孔:為檢查壓力容器使用過程中是否產(chǎn)生裂紋，變形，腐蝕等缺陷.②安裝安全附件的接口。③工藝性接管的接口。④安裝，檢修內(nèi)件用孔。8．2 開檢查孔的要求8．2．1 檢查孔的最低數(shù)量和最小尺寸（引自《容規(guī)》）：內(nèi)直徑Dimm檢查孔最少數(shù)量檢查孔最小尺寸 mm備注人孔手孔300＜Di≤500手孔2個ф75或長圓孔75X50500＜Di≤1000人孔1個，或手孔2個（當(dāng)容器無法開人孔時）ф400或長圓孔400X250 380X280ф100或長圓孔100X80Di＞1000人孔1個，或手孔2個（當(dāng)容器無法開人孔時）ф400或長圓孔400X250 380X280ф150或長圓孔150X100球罐人孔最小500mm8．2．2屬于下列情況之一者可不開檢查孔：①筒體的Di≤300 mm者；②容器上可拆件的尺寸不小于上述開孔的相應(yīng)要求者；③無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理者；④制冷裝置用的壓力容器；⑤換熱器；⑥因特殊情況不能開檢查孔，但同時進(jìn)行下列處理者：（1）對每條縱，環(huán)焊縫做100%無損檢測（射線或超聲）；（2）設(shè)計圖樣上注明計算厚度，檢查時應(yīng)進(jìn)行測厚；（3）相應(yīng)縮短檢驗周期。8．2．3 檢查孔的位置要求：開在封頭上或筒體接近封頭處，便于觀察或清理內(nèi)部的部位。8．3 開孔的形狀和尺寸限制8．3．1 形狀：應(yīng)為圓形，長徑/短徑≤2的橢圓形、長圓形及類似形狀。8．3．2 適用的開孔范圍： 1）筒體 當(dāng)Di≤1500 mm時，開孔最大直徑d≤1/2 Di,且d≤520mm。 當(dāng)Di＞1500 mm時，開孔最大直徑d≤1/3Di,且d≤1000mm。2）凸形封頭或球殼，開孔最大直徑d≤1/2 Di,當(dāng)開孔處于封頭過渡部位時，孔中心線宜垂直封頭表面。3）錐形封頭或錐殼，開孔最大直徑d≤1/3Di（Di為開孔中心線處的錐體內(nèi)直徑）。開孔直徑d是：對圓形孔， d=接管內(nèi)直徑+接管的2倍厚度附加量CC = C1（厚度負(fù)偏差）+C2（腐蝕裕量）8．4 補強要求8．4．1 開孔的影響：①開孔使截面積減少，平均應(yīng)力增大；②開孔處由于安裝接管或人孔，在操作情況下，接管的受力變形的大小和方向與筒體不同，在連接處產(chǎn)生綜合變形進(jìn)行協(xié)調(diào)，因此產(chǎn)生局部應(yīng)力；③在連接處還產(chǎn)生高的應(yīng)力集中，峰值應(yīng)力的數(shù)值很高。研究開孔處的強度問題是很復(fù)雜的，我們只要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開孔范圍和補強方法進(jìn)行補強，對D級壓力容器設(shè)計是可行的。注：（1）應(yīng)力分類中關(guān)于一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力的概念。一次應(yīng)力是為平衡壓力與其它機械載荷所必須的法向應(yīng)力或剪應(yīng)力。它分為：① 一次總體薄膜應(yīng)力，它是影響范圍遍及整個結(jié)構(gòu)的一次薄膜應(yīng)力，它會直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞；② 一次局部薄膜應(yīng)力，它是影響范圍僅限于結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的一次薄膜應(yīng)力，會因局部過量塑性變形而導(dǎo)致破壞；③ 一次彎曲應(yīng)力，它為平衡壓力與其它機械載荷所需的沿截面厚度線性分布的彎曲應(yīng)力。二次應(yīng)力是為滿足外部約束條件或結(jié)構(gòu)本身變形連續(xù)要求所須的法向應(yīng)力或剪應(yīng)力，它具有自限性，即局部屈服和小量變形就可使約束條件得到滿足，只要不反復(fù)加載，不會導(dǎo)致破壞。峰值應(yīng)力是由局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)或局部熱應(yīng)力影響而引起的附加在一次或二次應(yīng)力上的應(yīng)力增量，它具有自限性和局部性，不會引起明顯的變形，可能導(dǎo)致疲勞裂紋或脆性破裂，必須加以控制。8．4．2 不另行補強的條件 開孔在符合下列全部條件下，可不補強： 1）設(shè)計壓力P≤； 2) 兩相鄰開孔中心的距離（對曲面間距以弧長計算）為L，L應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；即 L≥2(d1+d2)； 3）接管的公稱外直徑do≤89 mm； 4）接管壁厚的最小值為： mm接管公稱外徑253238454857657689 最小壁厚 注：接管的腐蝕裕量為1 mm8．4．3 開孔補強結(jié)構(gòu)①殼體的開孔補強的結(jié)構(gòu)有：補強圈補強和整體補強。②補強圈補強通常采用的材料與殼體一致，厚度與殼體厚度相同，便于備料、焊接和等面積補強的計算。也可用厚壁管代替補強圈進(jìn)行補強。③整體補強是通過增加殼體的厚度（如常用的分氣缸），或用全焊透的結(jié)構(gòu)型式將厚壁管或整體補強鍛件與殼體相焊。補強件與接管殼體的焊接結(jié)構(gòu)可參考附錄J（提示的附錄）《焊接結(jié)構(gòu)》中的有關(guān)部分。8．4．3 殼體開孔補強的要求開孔補強就是補足殼體因開孔而導(dǎo)致抗力削弱的部分，在開孔前經(jīng)計算多余的部分，可用于補強，不足部分用開孔補強結(jié)構(gòu)補足。采用等力量補強的方法，在補強材料的許用應(yīng)力與殼體比較，相等或較大的條件下，則簡化為采用等面積補強法：需要補強的面積，是指通過開孔中心，且垂直于殼體表面的截面上所需的最小補強面積。設(shè)A為開孔削弱所需補強的面積，Ac是在有效的補強范內(nèi)，可用作補強的截面積，則補強面積為AeAe ≥ A Ac8．4. 3. 1 內(nèi)壓容器開孔補強量的要求 1）圓筒或球殼開孔需要補強的面積A A=dδ+2δδet(1fr) 81式中：δ—按受內(nèi)壓厚度計算公式計算出在開孔處的計算厚度mm； d –開孔直徑，對圓形孔，取d=接管內(nèi)直徑+接管的2倍厚度附加量Cδet –接管有效厚度， δet=δnt C mmfr 強度削弱系數(shù)，fr=[σ]tt/[σ]t ，當(dāng) fr＞1時，取 fr=1 [σ]tt–接管在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力,MPa。[σ]t –圓筒在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力,MPa.2）錐殼開孔需要補強的面積按81式計算 在計算錐殼厚度δ時，公式中的直徑應(yīng)為孔中心處的殼體內(nèi)直徑。3）橢圓封頭和碟形封頭開孔需要補強的面積，也按81式計算。 在計算厚度δ時，則與開孔的位置有關(guān)， ①位于橢圓封頭中心為中心的80%封頭內(nèi)之直徑的范圍內(nèi)： 82K1是長短軸比值決定的系數(shù)（，受外壓（凸面受壓）的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭中的表格）。當(dāng)比值為2時，K1=。4）孔開在碟形封頭的球面部分時，δ按下式計算： 835）當(dāng)孔開在上述范圍以外時，則應(yīng)按計算橢圓封頭和碟形封頭的厚度公式計算： 橢圓封頭計算厚度： 碟形封頭計算厚度：8．4. 3. 2 外壓容器開孔補強量的要求 圓筒或球殼開孔所需的補強面積，取受內(nèi)壓的一半，即：A=[dδ+2δδet(1fr)]式中：δ為圓筒或球殼開孔處的計算厚度，mm對于內(nèi)壓與外壓相間的容器，應(yīng)同時滿足內(nèi)壓和外壓的補強要求。8．5 有效補強范圍及補強面積8．5．1 有效補強范圍 既然需要補強，就有有效補強范圍問題，即在哪個范圍內(nèi)補強才有效，才能列入計算補償面積。 通常用有效寬度B、接管外伸有效長度h1和內(nèi)伸有效長度h2表示； B=2d，或 B=d+2δn+2δnt 中選大者， ,若管實際外伸長度小于h1（由殼面最高處起算），則按管的實際外伸長度計算， ，若管實際內(nèi)伸長小于h2（由內(nèi)表面最高處起算），則按管的實際內(nèi)伸長度計算8．5．2 補強面積Ae（見GB150圖81） Ae = A1 + A2 + A3 殼體可用作補償?shù)慕孛娣e為A1：A1 = (Bd)(δeδ) 2δet(δeδ)(1fr)接管可用作補償?shù)慕孛娣e為A2：A2 = 2h1(δetdt)fr + 2h2(δetC2)frA3 焊縫金屬截面積（在有效范圍內(nèi)）如果Ae ≥ A ，開孔可不另加補強；如Ae ＜ A，則用加補強圈補強，補強面積為A4，其值A(chǔ)4 ≥ A Ae8．6 多個開孔的補強 多孔補強分兩種情況：多個開孔和排孔。1）多個開孔的補強要求：如相鄰兩孔的中心距小于兩孔平均直徑的兩倍，此時兩孔之間的補強范圍重疊，可采用聯(lián)合補強法，即補強面積最少等于兩單孔所須補強面積之和，且兩孔之間的補強面積應(yīng)至少等于兩孔所須補強面積的一半；如兩個以上相鄰開孔的中心距小于兩孔平均直徑的兩倍。此時補強面積應(yīng)為須補強面積之和，且任意兩孔之間的補強面積應(yīng)至少等于兩孔所須補強面積的一半；兩個以上相鄰開孔的中心距小于兩孔平均直徑的兩倍，則應(yīng)作一其直徑包括相鄰所有孔的孔作為假想孔進(jìn)行補強計算，所有接管金屬均不得用作補強。且假想孔的范圍不得超出開孔的規(guī)定。2）排孔的補強要求：開設(shè)排孔時，應(yīng)對圓筒的強度進(jìn)行校核，校核時，用排孔削弱系數(shù)υ代替圓筒計算厚度公式中的焊接接頭系數(shù)φ，排孔削弱系數(shù)υ的數(shù)值與孔的排列方式有關(guān)，排管的排列方式有：a) 在圓筒平行于軸線的開孔每排孔節(jié)距都相等時。式中：S1相鄰孔間距，d 為開孔直徑任意一排管孔間距不相等時，式中；S2排孔間距，n為S2長度內(nèi)的管孔數(shù)。b)在相鄰縱向上開孔時，應(yīng)校核對角及環(huán)向的排孔削弱。可采用最小的當(dāng)量縱向排孔削弱系數(shù)來確定所需的厚度和最大允許工作壓力。c)在圓筒上開孔形成對角線孔帶時（見GB150圖87對角線排列例）其排孔削弱系數(shù)按圖88和圖89確定。圖88用于確定在兩邊界內(nèi)的縱向和對角向排孔削弱系數(shù)υ2 %；其中，一邊界上為對角向與縱向排孔削弱系數(shù)相等，另一邊界上為對角向與環(huán)向排孔削弱系數(shù)相等。對角向排孔削弱系數(shù)υ2 也可用下式計算：，其中對角向與環(huán)向排孔削弱系數(shù)相等時，計算公式為：，其中圖89用于確定對角線孔帶的當(dāng)量縱向排孔削弱系數(shù)υ3 %。該系數(shù)用于內(nèi)壓計算公式中調(diào)整所需的厚度和最大允許工作壓力。當(dāng)量縱向排孔削弱系數(shù)υ3查圖89上的曲線，也可按下式計算：，式中θ為對角線與殼體軸線的夾角，范圍為0至90176。； 平蓋中心開單個圓形孔，且孔徑d，如用螺栓連接的平蓋，可按法蘭處理。 9 法蘭連接9．1簡介GB150的法蘭連接設(shè)計中規(guī)定，按下列壓力容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4700～4707選用時，可免除GB150第9章計算：JB/T47002000 《壓力容器法蘭分類與技術(shù)條件》JB/T47012000 《甲型平焊法蘭》JB/T47022000 《乙型平焊法蘭》JB/T47032000 《長頸對焊法蘭》JB/T47042000 《非金屬軟墊片》JB/T47052000 《纏繞式墊片》JB/T47062000 《金屬包墊片》JB/747072000 《等長雙頭螺栓》 GB150的第9章法蘭連接，適用于承受流體靜壓力及墊片壓緊力作用的螺栓法蘭連接，設(shè)計計算中包括的內(nèi)容有：①確定墊片材料、型式及尺寸；②確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量；③確定法蘭材料、密封面型式及結(jié)構(gòu)尺寸；④進(jìn)行應(yīng)力效核。螺栓法蘭的選材應(yīng)符合 GB150 第四章的規(guī)定。法蘭連接計算中所有尺寸均未包括腐蝕裕量。 法蘭連接密封原理法蘭連接滲漏的原因是連接處的內(nèi)外兩側(cè)存在壓力差，客觀上存在流體由高壓向低壓流動的可能性，另一原因是連接的接觸面存在通道（溝紋或溝槽），壓力差和通道是法蘭連接滲漏的原因，必須在設(shè)計中解決，才能達(dá)到密封。1）溝槽的產(chǎn)生及防止措施 法蘭接觸面不管經(jīng)過多么精密的加工，總有一定的粗糙度，存在環(huán)向溝紋或溝槽；法蘭密封面如受到刻、碰，還可能產(chǎn)生縱向溝槽。為此，在接觸面放上軟墊片（相對法蘭的硬度而言），在一定壓力下，將溝槽填充，在壓力差方面，則在墊片上施加密封壓力，從而對介質(zhì)的流出產(chǎn)生阻力，消除壓力差，如通過接觸面的壓力降大于或等于內(nèi)外壓力差，則流體不會從接觸面中滲出。2）法蘭連接密封有加壓密封和自緊（自壓）密封兩種，在附錄G（提示的附錄）《密封結(jié)構(gòu)》中，規(guī)定了容器圓筒幾種常用密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計。加壓密封即采用強制密封，即通過擰緊螺栓，對墊片施加壓力達(dá)到密封，有兩種情況，即容器使用（加壓）前的預(yù)緊密封和操作時的密封。3）預(yù)密封 預(yù)緊密封的目的，是通過一定的預(yù)壓力，使墊片在單位面積的壓緊力下產(chǎn)生變形，填沒溝槽所需的單位面積上的壓緊力，通常稱比壓力，用y表示，單位為MPa。比壓力隨墊片材料和硬度而異，總預(yù)緊力與法蘭直徑墊片接觸面寬度和比壓力有關(guān)，需要的預(yù)緊力為： FG = N式中：FG 墊片壓緊力 N DG