【正文】 （見GB150圖91） b 墊片。3）預密封 預緊密封的目的，是通過一定的預壓力，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。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。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。法蘭連接計算中所有尺寸均未包括腐蝕裕量。 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)標準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進行應力效核。當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。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量縱向排孔削弱系數(shù)υ3 %。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。b)在相鄰縱向上開孔時，應校核對角及環(huán)向的排孔削弱。2）排孔的補強要求：開設(shè)排孔時，應對圓筒的強度進行校核，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。此時補強面積應為須補強面積之和，且任意兩孔之間的補強面積應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，則應作一其直徑包括相鄰所有孔的孔作為假想孔進行補強計算，所有接管金屬均不得用作補強。 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。4）孔開在碟形封頭的球面部分時，δ按下式計算： 835）當孔開在上述范圍以外時，則應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，應同時滿足內(nèi)壓和外壓的補強要求。 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）的標準橢圓封頭中的表格）。[σ]t –圓筒在設(shè)計溫度下的許用應力,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，公式中的直徑應為孔中心處的殼體內(nèi)直徑。采用等力量補強的方法，在補強材料的許用應力與殼體比較，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。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。也可用厚壁管代替補強圈進行補強。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。二次應力是為滿足外部約束條件或結(jié)構(gòu)本身變形連續(xù)要求所須的法向應力或剪應力，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，只要不反復加載，不會導致破壞。一次應力是為平衡壓力與其它機械載荷所必須的法向應力或剪應力。研究開孔處的強度問題是很復雜的，我們只要按標準規(guī)定開孔范圍和補強方法進行補強，對D級壓力容器設(shè)計是可行的。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）。 當Di＞1500 mm時，開孔最大直徑d≤1/3Di,且d≤1000mm。8．3 開孔的形狀和尺寸限制8．3．1 形狀：應為圓形，長徑/短徑≤2的橢圓形、長圓形及類似形狀。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（當容器無法開人孔時）ф400或長圓孔400X250380X280ф100或長圓孔100X80Di＞1000人孔1個，或手孔2個（當容器無法開人孔時）ф400或長圓孔400X250380X280ф150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，檢查時應進行測厚；（3）相應縮短檢驗周期。③工藝性接管的接口。其二是兩元件受壓徑向位移的不同要協(xié)調(diào)會產(chǎn)生較復雜的應力和應力集中。在小端因剪力向外，使直徑擴大，因疊加而加大小端的環(huán)向應力，[σ]。時，殼中的應力變?yōu)橐詮澢鷳橹鞯臓顟B(tài)，薄膜理論不適用，應按圓平蓋計算。不同點是圓筒各橫截面的經(jīng)向應力都是相同的，而錐殼的環(huán)向應力和經(jīng)向應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，錐殼的應力為圓筒的1/cosα倍，其中α為半頂角，應小于60186。1) 圓形平蓋厚度δp 按下式計算： mm 式中：DC – 平蓋計算直徑，與蓋的連接結(jié)構(gòu)有關(guān)，見GB150表77； K – 結(jié)構(gòu)特性系數(shù)，查表77； 2) 非圓平蓋厚度δp 按下式計算： mm a非圓平蓋的短軸長度，mm； 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。7．5．5 錐殼與圓筒連接處的外壓加強設(shè)計錐殼與圓筒連接處的外壓是否需要加強，如何加強。r和rs分別為大端和小端的過渡段轉(zhuǎn)角半徑。時，Q值按圖715）查取。）無折邊和有折邊，均按上述考慮，有折邊過度段可按式79計算，式中的Q值按圖714查取。a)大端過渡段的厚度： （710） K 系數(shù)，查表74b)與過渡段相接的錐殼厚度： （711） f—系數(shù),按下式計算，其值列于GB150的表75 取上面兩式計算結(jié)果的大值。以上，都要求加強。圓筒加強長度b)無需加強時，錐體大端厚度，按 計算。時，Q= 并且，δr≥δC 即錐殼加強段厚度不得小于相連接的錐殼厚度。 受內(nèi)壓無折邊的錐體 1)受內(nèi)壓無折邊的錐體大端與圓筒連接時，首先根據(jù)Pc/[σ]tφ和α角查GB150的圖711 確定是否需要在連接處進行加強，A）需要加強時，則應在錐殼與圓筒之間設(shè)置加強段。 錐殼厚度不分段計算的錐殼的計算厚度為： （77） 通常取Dc=Di（取錐體大端內(nèi)直徑） 對于大型錐殼，可以采用分段計算。b) 當壓力差作用使封頭凸面?zhèn)仁軌簳r，Q查GB150圖77，同時應能滿足受外壓的厚度要求。2)如能保證兩側(cè)壓力同時作用，則可取兩側(cè)的壓力差值進形計算，然后取大者。b) 只考慮封頭凸面?zhèn)仁軌簳r，Q查GB150圖77。 兩側(cè)受壓 1)如不能保證兩側(cè)同時作用，則按分別按下列兩種情況計算后取大者。 受內(nèi)壓（凹面受壓） Q—系數(shù)， Q是封頭厚度相對于筒體厚度的倍數(shù)。7．4 球冠形封頭 要求與球冠形封頭連接的圓筒厚度不得小于封頭的厚度δ；連接處兩側(cè)加強的最短長度L應為 ，封頭和筒體連接的焊縫應為T形全焊透的結(jié)構(gòu)的焊縫。M值與Ri/r的關(guān)系見下表： Ri/r M Ri/r M Ri/r M如令 則因為 故 在封頭標準JB/T4746中，M=KC DHA型 Ri= r= Kc= DHB型 Ri= r= Kc=～。最小有效厚度與碟形封頭形狀系數(shù)M有關(guān)，當M≤，封頭有效厚度δe≥%Di；M＞，δe≥%Di。求到當量球外半徑Ro后，按受外壓球殼計算步驟計算。 在 x=0～x=a 的過程中，會出現(xiàn)σ2=0 的情況，經(jīng)推導得； 處，即 x= 處，σ2=0 橢圓封頭內(nèi)壓下的環(huán)向應力，從中心到邊緣，逐步由正到零，隨后達到負和最大值。橢圓封頭的經(jīng)向應力公式：經(jīng)推導，經(jīng)向應力σ1的公式是：…………①式中：x是長軸上的點的坐標，由中點為0，至x=a，其應力變化情況是：當x=0時， 如k=2，則（在橢圓中心）當 x=a 時，（在與圓筒交接處）經(jīng)向應力在封頭受內(nèi)壓時均產(chǎn)生拉應力，并且由封頭的邊緣至中心，應力增大一倍。在GB150的封頭設(shè)計中規(guī)定：K≤1的橢圓封頭的有效厚度,%；K＞1的橢圓封頭的有效厚度，%其中K為橢圓封頭的的形狀系數(shù)， 其值列于表71。在內(nèi)壓作用下。7．2 橢圓形封頭橢圓封頭在內(nèi)壓作用下，其膜應力與圓筒相比，有明顯的特點，在內(nèi)壓力作用下的圓筒體，無論軸向應力，還是環(huán)向應力，均為拉應力，內(nèi)壓筒體各部分總是膨脹，直徑總是增大。凸形封頭中包括：橢圓形封頭（標準型和非標準形）、碟形封頭、球冠形封頭（無折邊球面封頭）和半球封頭。r=。r=。該封頭標準詳細規(guī)定了封頭的制造和驗收要求，被列入GB150引用標準。7．封頭的設(shè)計和計算7．1 封頭標準 JB/T47462002 《鋼制壓力容器用封頭》標準，包括并代替原JB473795 《橢圓形封頭》、JB/T472994 《旋壓封頭》、JB57664 《碟形封頭》、JB/T473895 《900折邊錐形封頭》、 JB/T473995 《600折邊錐形封頭》。容器內(nèi)部的構(gòu)件，若按加強圈的要求設(shè)計，也可作加強圈用。加強圈設(shè)在內(nèi)部時要考慮流液通道；不論設(shè)在外部或內(nèi)部，沿其斷面開孔或間隙應不大于圓筒名義厚度的8倍，否則，有間隙的環(huán)帶的不計入慣性矩，未帶間隙的環(huán)帶應具有加強圈需要的慣性矩。若與凸形封頭相鄰，在長度中還應計入封頭曲面深度的1/3，mm選定加強圈的材料和截面尺寸，計算它的橫截面積AS和加強圈與圓筒有效段組合截面的慣性矩IS。 對于設(shè)有加強圈的外壓圓筒，外壓容器計算中的支撐線，就是加強圈的中心線，加強圈的橫截面處應有足夠的慣性矩，使在支撐線中間的圓筒部分由于加強圈的作用不出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。бcr=2/3在實際應用中，需要的是許用壓力[P]，故令[P]=Pcr/m, （m為穩(wěn)定安全系數(shù)，取m=3.）。由于A =бcr/ E，其中彈性模量E與材料及設(shè)計溫度有關(guān)，故根據(jù)材料和設(shè)計溫度下的不同E值，可做出各種線圖，也稱為