【正文】 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 。加壓密封即采用強(qiáng)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(shí)的密封。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。 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(dòng)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(jì)中解決，才能達(dá)到密封。螺栓法蘭的選材應(yīng)符合 GB150 第四章的規(guī)定。； 平蓋中心開單個(gè)圓形孔，且孔徑d，如用螺栓連接的平蓋，可按法蘭處理。該系數(shù)用于內(nèi)壓計(jì)算公式中調(diào)整所需的厚度和最大允許工作壓力。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。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。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(shí)，式中；S2排孔間距，n為S2長度內(nèi)的管孔數(shù)。2）排孔的補(bǔ)強(qiáng)要求：開設(shè)排孔時(shí)，應(yīng)對圓筒的強(qiáng)度進(jìn)行校核，校核時(shí)，用排孔削弱系數(shù)υ代替圓筒計(jì)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)此時(shí)補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)為須補(bǔ)強(qiáng)面積之和，且任意兩孔之間的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)至少等于兩孔所須補(bǔ)強(qiáng)面積的一半；兩個(gè)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(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，所有接管金屬均不得用作補(bǔ)強(qiáng)。 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(shí)際外伸長度小于h1（由殼面最高處起算），則按管的實(shí)際外伸長度計(jì)算， ，若管實(shí)際內(nèi)伸長小于h2（由內(nèi)表面最高處起算），則按管的實(shí)際內(nèi)伸長度計(jì)算8．5．2 補(bǔ)強(qiáng)面積Ae（見GB150圖81） Ae = A1 + A2 + A3 殼體可用作補(bǔ)償?shù)慕孛娣e為A1：A1 = (Bd)(δeδ) 2δet(δeδ)(1fr)接管可用作補(bǔ)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(bǔ)強(qiáng)；如Ae ＜ A，則用加補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)面積為A4，其值A(chǔ)4 ≥ A Ae8．6 多個(gè)開孔的補(bǔ)強(qiáng) 多孔補(bǔ)強(qiáng)分兩種情況：多個(gè)開孔和排孔。4）孔開在碟形封頭的球面部分時(shí)，δ按下式計(jì)算： 835）當(dāng)孔開在上述范圍以外時(shí)，則應(yīng)按計(jì)算橢圓封頭和碟形封頭的厚度公式計(jì)算： 橢圓封頭計(jì)算厚度： 碟形封頭計(jì)算厚度：8．4. 3. 2 外壓容器開孔補(bǔ)強(qiáng)量的要求 圓筒或球殼開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)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(jì)算厚度，mm對于內(nèi)壓與外壓相間的容器，應(yīng)同時(shí)滿足內(nèi)壓和外壓的補(bǔ)強(qiáng)要求。 在計(jì)算厚度δ時(shí)，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）。[σ]t –圓筒在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,MPa.2）錐殼開孔需要補(bǔ)強(qiáng)的面積按81式計(jì)算 在計(jì)算錐殼厚度δ時(shí)，公式中的直徑應(yīng)為孔中心處的殼體內(nèi)直徑。采用等力量補(bǔ)強(qiáng)的方法，在補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)法：需要補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)面積。補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。8．4．2 不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件 開孔在符合下列全部條件下，可不補(bǔ)強(qiáng)： 1）設(shè)計(jì)壓力P≤； 2) 兩相鄰開孔中心的距離（對曲面間距以弧長計(jì)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(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)①殼體的開孔補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)有：補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)和整體補(bǔ)強(qiáng)。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。 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它分為：①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。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(bǔ)強(qiáng)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。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(shí)，孔中心線宜垂直封頭表面。8．3．2 適用的開孔范圍： 1）筒體 當(dāng)Di≤1500 mm時(shí)，開孔最大直徑d≤1/2 Di,且d≤520mm。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。④安裝，檢修內(nèi)件用孔。 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(jì)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(bǔ)強(qiáng) 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。故本標(biāo)準(zhǔn)采用圖表控制方式解決。 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]。當(dāng)α≥60186。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。7．5．6 平蓋 平蓋的幾何形狀有：圓形、橢圓形、長圓形、矩形及正方形等。承受外壓錐殼（圖716）所需的有效厚度計(jì)算步驟是：①假設(shè)錐殼的名義厚度δnc；②計(jì)算錐殼的有效厚度 ③按第6章定，并以 Le/DL 代替L/Do；以 DL/δec代替Do/δe . 查圖進(jìn)行校核計(jì)算。 兩端折邊的錐殼的Le為： 式中:Lx是錐殼段軸向長度mm；Ds是所考慮的錐殼段的小端外直徑mm；DL是所考慮的錐殼段的大端外直徑mm。時(shí)，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(jì)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(jì)算，其值列于GB150的表75 取上面兩式計(jì)算結(jié)果的大值。以上，都要求加強(qiáng)。圓筒加強(qiáng)長度b)無需加強(qiáng)時(shí)，錐體大端厚度，按 計(jì)算。時(shí)，Q= 并且，δr≥δC 即錐殼加強(qiáng)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(shí)，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(jìn)行加強(qiáng)，A）需要加強(qiáng)時(shí)，則應(yīng)在錐殼與圓筒之間設(shè)置加強(qiáng)段。 錐殼厚度不分段計(jì)算的錐殼的計(jì)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(jì)算。b) 當(dāng)壓力差作用使封頭凸面?zhèn)仁軌簳r(shí)，Q查GB150圖77，同時(shí)應(yīng)能滿足受外壓的厚度要求。2)如能保證兩側(cè)壓力同時(shí)作用，則可取兩側(cè)的壓力差值進(jìn)形計(jì)算，然后取大者。 只考慮封頭凸面?zhèn)仁軌簳r(shí)，Q查GB150圖77。 只考慮封頭凹面?zhèn)仁軌簳r(shí)，Q查GB150圖76。 兩側(cè)受壓 1)如不能保證兩側(cè)同時(shí)作用，則按分別按下列兩種情況計(jì)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(qiáng)的最短長度L應(yīng)為 ，封頭和筒體連接的焊縫應(yīng)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?yàn)? 故 在封頭標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)M≤，封頭有效厚度δe≥%Di；M＞，δe≥%Di。求到當(dāng)量球外半徑Ro后，按受外壓球殼計(jì)算步驟計(jì)算。 在 x=0～x=a 的過程中，會出現(xiàn)σ2=0 的情況，經(jīng)推導(dǎo)得； 處，即 x= 處，σ2=0 橢圓封頭內(nèi)壓下的環(huán)向應(yīng)力，從中心到邊緣，逐步由正到零，隨后達(dá)到負(fù)和最大值。橢圓封頭的經(jīng)向應(yīng)力公式：經(jīng)推導(dǎo)，經(jīng)向應(yīng)力σ1的公式是：…………①式中：x是長軸上的點(diǎn)的坐標(biāo)，由中點(diǎn)為0，至x=a，其應(yīng)力變化情況是：當(dāng)x=0時(shí)， 如k=2，則（在橢圓中心）當(dāng) x=a 時(shí)，（在與圓筒交接處）經(jīng)向應(yīng)力在封頭受內(nèi)壓時(shí)均產(chǎn)生拉應(yīng)力，并且由封頭的邊緣至中心，應(yīng)力增大一倍。在GB150的封頭設(shè)計(jì)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(yīng)力與圓筒相比，有明顯的特點(diǎn)，在內(nèi)壓力作用下的圓筒體，無論軸向應(yīng)力，還是環(huán)向應(yīng)力，均為拉應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了封頭的制造和驗(yàn)收要求，被列入GB150引用標(biāo)準(zhǔn)。7．封頭的設(shè)計(jì)和計(jì)算7．1 封頭標(biāo)準(zhǔn) JB/T47462002 《鋼制壓力容器用封頭》標(biāo)準(zhǔn)，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(qiáng)圈的要求設(shè)計(jì)，也可作加強(qiáng)圈用。加強(qiáng)圈設(shè)在內(nèi)部時(shí)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(yīng)不大于圓筒名義厚度的8倍，否則，有間隙的環(huán)帶的不計(jì)入慣性矩，未帶間隙的環(huán)帶應(yīng)具有加強(qiáng)圈需要的慣性矩。若與凸形封頭相鄰，在長度中還應(yīng)計(jì)入封頭曲面深度的1/3，mm選定加強(qiáng)圈的材料和截面尺寸，計(jì)算它的橫截面積AS和加強(qiáng)圈與圓筒有效段組合截面的慣性矩IS。 對于設(shè)有加強(qiáng)圈的外壓圓筒，外壓容器計(jì)算中的支撐線，就是加強(qiáng)圈的中心線，加強(qiáng)圈的橫截面處應(yīng)有足夠的慣性矩，使在支撐線中間的圓筒部分由于加強(qiáng)圈的作用不出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。бcr=2/3在實(shí)際應(yīng)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(jì)溫度有關(guān)，故根據(jù)材料和設(shè)計(jì)溫度下的不同E值，可做出各種線圖，也稱為材料線，在63至610各圖中，其橫坐標(biāo)是A，縱坐標(biāo)是臨界應(yīng)力бcr，知A和Et 可查到бcr。5/(L/Do) ②2在對數(shù)坐標(biāo)中，以A為橫坐標(biāo)，L/Do 為縱坐標(biāo)，在長圓筒中，因①2中無L/Do,在圖62中表現(xiàn)為與橫坐標(biāo)成垂直的一組線，即僅與δe/ D0有關(guān)；而圖中的斜線組則是中圓筒部分,即由關(guān)系式②2做成的一組線。5/(L/Do)③短圓筒：L足夠短，使圓筒的破壞僅受材料的強(qiáng)度所確定，可按內(nèi)壓公式計(jì)算。5 /(L/Do) бcr/ E =(δe/ D0)1。②中等長度的圓筒，其長度L＜Lcr，此時(shí)圓筒的臨界壓力Pcr與L/ D0和δe/ D0有關(guān)，其值為： Pcr=(δe/ D0)2。 2）臨界壓力、臨界應(yīng)力與圓筒計(jì)算長度的關(guān)系①非常長的圓筒體（長圓筒），兩端的加強(qiáng)件對圓筒抗外壓的能力起不了加強(qiáng)作用，失穩(wěn)