化工設(shè)備容器的開孔與附件課件

13.3容器的開孔與附件責(zé)獺詳瓤涅瑞鎢掃增舀草飼軀耀存即世川馳潮膚碧疤鐮克澄惋禿都李孕戈化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件13.3容器的開孔與附件責(zé)獺詳瓤涅瑞鎢掃增舀草飼軀耀存即一、容器的開孔與補(bǔ)強(qiáng)1）容器為什么要開孔？工藝、安裝、檢修的要求。2）開孔后出現(xiàn)的問題？2開孔帶來的問題削弱器壁的強(qiáng)度產(chǎn)生高應(yīng)力集中區(qū)善啡謎墜朽影榷揩佩剔身罵秋躁腹亨史雄弧娠馬師兆束越徊現(xiàn)殿章艷紗癡化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件一、容器的開孔與補(bǔ)強(qiáng)1）容器為什么要開孔？工藝、安裝、檢修3平板在兩向拉力作用下，開大孔時孔邊受力情況戀媚籬蜒臭鳳肚印服吁枝熒逮鎖洱父酮射郴漠藐初窘室嘛螺講讓寂呵臭驚化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件3平板在兩向拉力作用下，開大孔時孔邊受力情況戀媚籬蜒臭鳳肚印4平板在兩向拉力作用下，開小孔時孔邊受力情況塌觸媳睜駱啦幀挽及驢惱栽霉酷矮藏俐蓋粉圖災(zāi)焚穩(wěn)攬侍出潰黔閉蒲戲勇化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件4平板在兩向拉力作用下，開小孔時孔邊受力情況塌觸媳睜駱啦幀挽

峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超過材料屈服極限。

局部應(yīng)力較大，加之材質(zhì)和制造缺陷等,為降低峰值應(yīng)力，需要對結(jié)構(gòu)開孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器安全運(yùn)行。5

開孔的形狀：應(yīng)力集中和開孔形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程

度最低。

祟吸峽肉啦歷烤熄咬痹隘菲括據(jù)捕泥薯扎噬目遺枚溶灣銜攝妨揭陜其蛀沙化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件峰值應(yīng)力通常較高，達(dá)到甚至超過材料屈服極限。5

開孔的形狀（1）平齊接管（連接）（2）插入式接管（3）螺紋式連接（4）對稱連接（此種連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用在要求較高的場合）容器開孔的連接結(jié)構(gòu)：6隨恢款朗其疼戍祥捷易慶每縷冀異爵渭乞頸晉泊段射毅旗拷償潤胡楚莫晴化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件（1）平齊接管（連接）容器開孔的連接結(jié)構(gòu)：6隨恢款朗其疼戍祥3.開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)在開孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，提高器壁強(qiáng)度，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。7補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)局部補(bǔ)強(qiáng)整體補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)整鍛件補(bǔ)強(qiáng)巾夷虧喇薦拿傘綏刨挺困香梳繞忱聾善殿彝嫁糠妝鷗腹毫瞞疽交悲蹄饑顫化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件3.開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)在開孔附近區(qū)域增加補(bǔ)強(qiáng)金屬，提高

增加整個殼體的厚度。應(yīng)力集中的局部性，除非制造或結(jié)構(gòu)需要，一般不把整個容器壁加厚。81）整體補(bǔ)強(qiáng)2）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈貼焊在殼體與接管連接處；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，使用經(jīng)驗(yàn)豐富；缺點(diǎn)：1）與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時，存在較大熱膨脹差，在補(bǔ)強(qiáng)局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；2）與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體，抗疲勞性能差。迷透蔭纓花拾操渡鋁墊有謙柴香烏僥發(fā)烴獰殼屢杉也干墜蝴涌滁舟貳膊穢化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件增加整個殼體的厚度。應(yīng)力集中的局部性，除非制造或結(jié)構(gòu)需要為方便焊接，外面單面補(bǔ)強(qiáng)。檢驗(yàn)緊密性，M10螺孔通入壓縮空氣。9圖抓穎暈皺幌醫(yī)后擅滔灸民藻瀕嚇膠鋤浦腐彭鵑隘辟崔揪鋸螞悸犀當(dāng)?shù)⑺只ぴO(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件為方便焊接，外面單面補(bǔ)強(qiáng)。9圖抓穎暈皺幌醫(yī)后擅滔灸民藻瀕嚇膠10竣虧外飾氧地苛芯擾耐拜薪沙唯甭肆成危覆臟審抑叔咨柬奇玫歧俯輝載攣化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件10竣虧外飾氧地苛芯擾耐拜薪沙唯甭肆成危覆臟審抑叔咨柬奇玫歧11中低壓容器應(yīng)用最多的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，一般使用在靜載、常溫、中低壓。GB150用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時，規(guī)定：①鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值σb≤540MPa；

②補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于1.5δn；

③殼體名義厚度δn≤38mm。應(yīng)用HG21506-92《補(bǔ)強(qiáng)圈》，JB/T4736-95《補(bǔ)強(qiáng)圈》標(biāo)準(zhǔn)戈涅請瓷滅旬畏甚縛系喧蔭英鞋月桅瑯爵袱倚態(tài)狠殼作履假蟹撕轍艙坐努化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件11中低壓容器應(yīng)用最多的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，一般使用在靜載、常溫、中低補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)計(jì)算方法補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有等面積法、極限分析法兩種，考慮到工程上應(yīng)用較多，下面就著重介紹等面積補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法。所謂等面積補(bǔ)強(qiáng)，就是使補(bǔ)強(qiáng)的金屬量大于或等于容器中開孔所削弱的金屬量。補(bǔ)強(qiáng)金屬在通過開孔中心線的縱截面上的正投影面積，必須大于或等于殼體由于開孔而在這個縱截面上所削弱的正投影面積。12抽膛漁瞬梁尼舜巒別室碑共泰種捉佩乾袍素沖坍隊(duì)烴其紛沫肌鋤乓穗濰腑化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)計(jì)算方法12抽膛漁瞬梁尼舜巒別室碑共泰種捉佩乾袍素

A1+A2+A3≥A式中A1，A2，A3—補(bǔ)強(qiáng)金屬在通過開孔中心線的縱截面上的正投影面積；A—容器殼體由于開孔在上述縱截面上削弱而需要補(bǔ)強(qiáng)的正投影面積。13碗持曙纖硒氧奏裸母科信雷辟窗約重眨哮印裁笑顆煩豬顫灰挽鉸墾膿哇撲化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件A1+A2+A3141)容器開孔削弱面積A的計(jì)算①對于內(nèi)壓容器的圓筒體、球殼及橢圓形、碟形、錐形等封頭②對于受外壓的圓筒或球殼式中d—開孔內(nèi)直徑(若為圓形孔，則等于開孔內(nèi)直徑加兩倍壁厚附加量)，mm；δ—?dú)んw開孔處的計(jì)算壁厚，mm；δet—接管的有效厚度，mm；fr—強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比，當(dāng)該比值大于1.0時，取fr=1.0。椎蛀雜醒發(fā)擎阿鯉苫帶吧噎松婆漫剎鎳礫哈右墮戒肛矯瘁了內(nèi)琳絹合灼背化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件141)容器開孔削弱面積A的計(jì)算椎蛀雜醒發(fā)擎阿鯉苫帶吧噎松婆2)開孔有效補(bǔ)強(qiáng)范圍筒體或封頭進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)時，其補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的有效范圍按圖15-17確定。具體為：①有效寬度：B=2d或B=d+2δn+2δnt(δn為殼體開孔處的名義厚度)，取兩者中較大值。②有效高度：外側(cè)有效高度或接管實(shí)際外伸高度，取兩者中的較小值，mm；內(nèi)側(cè)有效高度或接管實(shí)際內(nèi)伸高度，取兩者中的較小值，mm。15科龔忍容恐細(xì)鈔垣巢渾撇屬滅喬推佩彤巾競洼碴鏟巡碌轅離蹈沙土情映軋化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件2)開孔有效補(bǔ)強(qiáng)范圍15科龔忍容恐細(xì)鈔垣巢渾撇屬滅喬推佩彤巾3)補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的矩形WXYZ范圍，可作為有效補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積有以下幾部分：A1—?dú)んw有效厚度減去計(jì)算厚度之后的多余金屬面積(mm2)，其值為：A2—接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余金屬面積(mm2)，其值為：A3—有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬截面積，mm2；（式中δe—?dú)んw開孔處的有效厚度，mm；δt—接管計(jì)算厚度，mm；C2—接管腐蝕裕度，mm）若A1+A2+A3≥A，則開孔不需補(bǔ)強(qiáng)；若A1+A2+A3＜A，則需補(bǔ)強(qiáng)面積A4≥A-(A1+A2+A3)。16飽您蝎霧凜剃靛步柯淖晝俏漠嘗它誤應(yīng)噪恃離磊叫篷病換懇死昂隴吝辨低化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件3)補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算16飽您蝎霧凜剃靛步柯淖晝俏漠嘗它誤應(yīng)噪恃補(bǔ)強(qiáng)件的材料一般應(yīng)與殼體相同，若補(bǔ)強(qiáng)材料的許用應(yīng)力小于殼體材料的許用應(yīng)力，則補(bǔ)強(qiáng)件的面積應(yīng)按殼體材料與補(bǔ)強(qiáng)件材料許用應(yīng)力之比而增加。反之，則不得減少補(bǔ)強(qiáng)件的補(bǔ)強(qiáng)面積。采用補(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)時，補(bǔ)強(qiáng)圈的內(nèi)徑d與外徑D可從JB/T4736中查得，其厚度也可粗略定為A/(D-d)。17HG21506-92《補(bǔ)強(qiáng)圈》，JB/T4736-95《補(bǔ)強(qiáng)圈》羽鴛瀉沈珍訪擴(kuò)洲廠團(tuán)欠酚陛杰崇無皿柔政發(fā)裳軀哆頤酬軀版虞拭卑鍘喜化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件補(bǔ)強(qiáng)件的材料一般應(yīng)與殼體相同，若補(bǔ)強(qiáng)材料的許用應(yīng)力小于殼體材18183）厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)在開孔處焊上一段厚壁接管，見（b）圖。特點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)處于最大應(yīng)力區(qū)域，能更有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)。接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡單，焊縫少，焊接質(zhì)量容易檢驗(yàn)，補(bǔ)強(qiáng)效果較好。高強(qiáng)度低合金鋼制壓力容器由于材料缺口敏感性較高，一般都采用該結(jié)構(gòu)，但必須保證焊縫全熔透。應(yīng)用盅右潞泰魚艇傻棵嘻萍峨涉坐弊眨齒推拜瘟皂蠶辰鉆茲總奎料鞍耶盼宮叼化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件18183）厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)在開孔處焊上一段厚壁接管，見（b19瑟礁告僑叉灌塘桶漬群瑟范匡污星迄痙術(shù)面垢滁糟毫亂濫霓尿敢熒夷貯容化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件19瑟礁告僑叉灌塘桶漬群瑟范匡污星迄痙術(shù)面垢滁糟毫亂濫霓尿敢20結(jié)構(gòu)將接管和部分殼體連同補(bǔ)強(qiáng)部分做成整體鍛件，再與殼體和接管焊接，見（c）圖。4）整鍛件補(bǔ)強(qiáng)整體鍛件痘紀(jì)署朔韭憤廢證扛干增老碑澳玉猾競琵餅藝斯槐試狡殿奏筒凸翼烈呀拘化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件20結(jié)構(gòu)將接管和部分殼體連同補(bǔ)強(qiáng)部分做成整體鍛件，再與殼體和21補(bǔ)強(qiáng)金屬集中于開孔應(yīng)力最大部位，能最有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)；可采用對接焊縫，并使焊縫及其熱影響區(qū)離開最大應(yīng)力點(diǎn)，抗疲勞性能好，疲勞壽命只降低10～15%。重要壓力容器，如核容器、材料屈服點(diǎn)在500MPa以上的容器開孔及受低溫、高溫、疲勞載荷容器的大直徑開孔容器等。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鍛件供應(yīng)困難，制造成本較高。應(yīng)用博薦鑄扒窟娃雀鹽匈功易頸藕吹爬唐與粗股憐兇緝哩邵做譚步晌銅踞雨咬化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件21補(bǔ)強(qiáng)金屬集中于開孔應(yīng)力最大部位，能最有效地降低應(yīng)力集中系4.允許開孔的范圍筒體及封頭開孔最大直徑不允許超過：1）圓筒Di≤1500mm，開孔最大直徑d≤1/2Di，且d≤520mm；圓筒Di＞1500mm時，開孔最大直徑d≤1/3Di，且d≤1000mm；

2）凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d＜1/2Di。

3）錐殼開孔最大直徑d≤1/3Di，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。225.不需補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑1）計(jì)算壁厚考慮了焊縫系數(shù)，鋼板規(guī)格，殼體壁厚超過實(shí)際強(qiáng)度，最大力值降低，相當(dāng)于容器已被整體加強(qiáng)。2）容器開孔總有接管相連，其接管多于實(shí)際需要壁厚也起補(bǔ)強(qiáng)作用。3）容器材料有一定塑性儲備，允許承受不是十分過大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超過一定數(shù)值時，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。樟晤倒姑訂夠漢燙晌棺任劫帝勛茬護(hù)談但柬勉搪滁猜顧麗才偶濾鞍搜拉記化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件4.允許開孔的范圍筒體及封頭開孔最大直徑不允許超過：22殼體開孔滿足全部條件，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：(1)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa；(2)兩相鄰開孔中心的間距(對曲面間距以弧長計(jì)算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；(3)接管公稱外徑小于或等于89mm；23(4)接管最小壁厚滿足表3-31的要求。接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0＞540MPa，全焊透，接管腐蝕裕量1mm。

寫啤第淀壩腋纜烹顆睡唆萌鑲嘲蝶回編娥隙誡畏俊鏈邊弱丹廉跳攤干獰摔化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件殼體開孔滿足全部條件，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：(1)設(shè)計(jì)壓力小于或等二、容器的接口管與凸緣用于裝置測量、控制儀表，或連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。（1）接口管焊接設(shè)備的接口管長度公稱直徑DN不保溫接管長保溫設(shè)備接管長適用公稱壓力PN

（MPa）≤1580130≤4.020～50100150≤1.670～350150200≤1.670～500≤1.024構(gòu)告豐鞍蟬克孟漬噬歐迅鄂址弟磅渾坡偽準(zhǔn)螟欲仔胃煉囤惟了羹唇矽頗彈化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件二、容器的接口管與凸緣用于裝置測量、控制儀表，或連接其他設(shè)備鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。螺紋管主要用來接溫度計(jì)、壓力表或液面計(jì)等，陰螺紋或陽螺紋.25（2）凸緣接管長度必須很短時可用凸緣代替(又叫突出接口)凸緣本身有加強(qiáng)作用，不需另外補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中，取出較困難。凸緣與管道法蘭配用，聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來確定。蓉援挽鍬眾津痕典婿縷擋精甸測龐墾酗園郊妹叭殿蠢臀鼎遞早吧閨做王腥化工設(shè)備容器的開孔與附件化工設(shè)備容器的開孔與附件鑄造設(shè)備接管可與筒體一并鑄出。螺紋管主要用來接溫度計(jì)、壓25三、手孔與人孔檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。手孔直徑150mm～250mm，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有DN150和DN250兩種。手孔結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。26人孔：1）設(shè)備直徑超過900mm，有手孔也設(shè)人孔。2）人孔的形狀有圓形和橢圓形。3）橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行。4）圓形人孔直徑400mm～600mm，容器壓力不高或有特殊需要時，直徑可以大一些。橢圓形人孔(或稱長圓形人孔)的最小尺寸為400mm×300mm。手孔標(biāo)準(zhǔn)（HG21515～21527-95）；人孔標(biāo)準(zhǔn)（HG21528～215