GB-T 150.3-2011 壓力容器 第3部分：設(shè)計(jì)

ICS23.020.30J74中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB150.3—2011部分代替GB150—1998壓力容器第3部分:設(shè)計(jì)Pressurevessels—Part3:Design2011-11-21發(fā)布2012-03-01實(shí)施GB150.3—2011前言 Ⅰ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼 14外壓圓筒和外壓球殼 35封頭 236開(kāi)孔與開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 607法蘭 91附錄A(規(guī)范性附錄)非圓形截面容器 125附錄B(規(guī)范性附錄)鋼帶錯(cuò)繞筒體 152附錄C(資料性附錄)密封結(jié)構(gòu) 155附錄D(資料性附錄)焊接接頭結(jié)構(gòu) 197附錄E(規(guī)范性附錄)關(guān)于低溫壓力容器的基本設(shè)計(jì)要求 221ⅠGB150.3—2011GB150.3—2011本標(biāo)準(zhǔn)的本部分附錄C、附錄D為推薦性的,其余為強(qiáng)制性的。本標(biāo)準(zhǔn)GB150《壓力容器》分為以下四個(gè)部分:—第1部分:通用要求;—第2部分:材料;—第3部分:設(shè)計(jì);—第4部分:制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。本部分為GB150《壓力容器》的第3部分:設(shè)計(jì)。本部分按照GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》給出的規(guī)則起草。本部分在GB150—1998第5章至第9章、附錄C、附錄D、附錄G和附錄J的基礎(chǔ)上,結(jié)合壓力容器基本受壓元件設(shè)計(jì)的實(shí)際需要及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂提案,同時(shí)為滿足《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求,進(jìn)行修訂編制。與GB150—1998相比,主要變化如下:—對(duì)應(yīng)于原GB150—1998第5章:內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼,本部分第3章增加了按外徑進(jìn)行壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算的相應(yīng)公式?！獙?duì)應(yīng)于原GB150—1998第6章:外壓圓筒與外壓球殼,本部分第4章主要變化內(nèi)容為:a)修訂了外壓曲線圖,增加了對(duì)應(yīng)于高強(qiáng)度材料的外壓曲線;b)增加了相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力系數(shù)B曲線圖選用表;c)加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了部分修改?！獙?duì)應(yīng)于原GB150—1998第7章:封頭,本部分第5章中主要變化內(nèi)容為:a)增加了偏心錐殼、低壓折邊平封頭、帶筋平封頭和拉撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法;b)調(diào)整了部分平蓋的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)K;c)增加了適用于平封頭與筒體全焊透連接結(jié)構(gòu)的塑性分析設(shè)計(jì)方法;d)增加了δ/R<0.002時(shí),球冠形封頭與錐殼的設(shè)計(jì)方法?！獙?duì)應(yīng)于原GB150—1998第8章:開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng),本部分第6章對(duì)開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充,引入了筒體徑向接管的整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法,開(kāi)孔率適用范圍可達(dá)0.9?！獙?duì)應(yīng)于原GB150—1998第9章:法蘭,本部分第7章中主要內(nèi)容變化為:a)增加了整體法蘭和按整體法蘭計(jì)算的任意法蘭的剛度校核計(jì)算要求:b)增加了波齒墊片設(shè)計(jì)選用參數(shù)?！獙B150—1998附錄C“低溫壓力容器”中與設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容調(diào)整為本部分的附錄E。—將GB150—1998附錄D、附錄G和附錄J內(nèi)容納入本部分的附錄A、附錄C和附錄D。主要調(diào)整或變化內(nèi)容為:a)增加附錄B“鋼帶錯(cuò)繞筒體設(shè)計(jì)”;b)附錄C擴(kuò)大了雙錐密封的適用范圍;c)附錄D焊接結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了整理和補(bǔ)充。本部分由全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC262)提出并歸口。本部分起草單位:中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、中國(guó)石化工程建設(shè)公司、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司、中國(guó)石油寰球工程公司。本部分所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為:—GB150—1989、GB150—1998。1壓力容器第3部分:設(shè)計(jì)1范圍GB150.3規(guī)定了壓力容器基本受壓元件的設(shè)計(jì)要求。本部分適用于內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼、外壓圓筒和外壓球殼、封頭、開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)以及法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算。本部分給出了非圓形截面容器(規(guī)范性附錄A)、鋼帶錯(cuò)繞筒體(規(guī)范性附錄B)、常用密封結(jié)構(gòu)(資料性附錄C)和焊接接頭結(jié)構(gòu)(資料性附錄D)的基本設(shè)計(jì)要求。本部分還給出了關(guān)于低溫壓力容器的基本設(shè)計(jì)要求(規(guī)范性附錄E)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB150.1—2011壓力容器第1部分:通用要求GB150.2壓力容器第2部分:材料GB150.4壓力容器第4部分:制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收GB/T985.1氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口GB/T985.2埋弧焊的推薦坡口JB/T4700壓力容器法蘭與技術(shù)條件JB/T4701甲型平焊法蘭JB/T4702乙型平焊法蘭JB/T4703長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭JB/T4704非金屬軟墊片JB/T4705纏繞墊片JB/T4706金屬包墊片JB/T4707等長(zhǎng)雙頭螺柱JB/T4736補(bǔ)強(qiáng)圈3內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼3.1本章計(jì)算公式適用于單層、多層包扎、套合圓筒和球殼的計(jì)算。鋼帶錯(cuò)繞筒體設(shè)計(jì)計(jì)算按附錄B進(jìn)行。3.2術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)3.2.1GB150.1中的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本部分。3.2.2符號(hào)C—厚度附加量(按GB150.1),mm;對(duì)多層包扎圓筒和套合圓筒只考慮內(nèi)筒的C值;Di—圓筒或球殼的內(nèi)直徑,mm;Do—圓筒或球殼的外直徑(Do=Di+2δn),mm;2GB150.3—2011pc—計(jì)算壓力,MPa;[pw]—圓筒或球殼的最大允許工作壓力,MPa;δ—圓筒或球殼的計(jì)算厚度,mm;δe—圓筒或球殼的有效厚度,mm;δi—多層包扎圓筒內(nèi)筒或套合圓筒內(nèi)筒的名義厚度,mm;δn—圓筒或球殼的名義厚度,mm;δo—多層包扎圓筒層板層和套合圓筒套合層總厚度,mm;σt—設(shè)計(jì)溫度下圓筒或球殼的計(jì)算應(yīng)力,MPa;[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下圓筒或球殼材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;[σi]t—設(shè)計(jì)溫度下多層包扎圓筒內(nèi)筒或套合圓筒內(nèi)筒材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;[σo]t—設(shè)計(jì)溫度下多層包扎圓筒層板層或套合圓筒套合層材料的許用應(yīng)力,MPa;?—焊接接頭系數(shù);?i—多層包扎圓筒和套合圓筒內(nèi)筒的焊接接頭系數(shù);?o—多層包扎圓筒層板層和套合圓筒套合層的焊接接頭系數(shù)。3.3圓筒計(jì)算本節(jié)公式的適用范圍為pc≤0.4[σ]t?。設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算厚度按式(3-1)或式(3-2)計(jì)算:δ…………(3-1)δ…………(3-2)圓筒的計(jì)算應(yīng)力按式(3-3)或式(3-4)計(jì)算:σt…………(3-3)σt…………(3-4)σt值應(yīng)小于或等于[σ]t?。多層包扎圓筒及套合圓筒的[σ]t?值按式(3-5)計(jì)算:[σ]t?[σi]t?i+[σo]t?o…………(3-5)工作壓力按式(3-6)或式(3-7)計(jì)算:[pw]…………(3-6)[pw]…………(3-7)3.4球殼計(jì)算本節(jié)公式的適用范圍為Pc≤0.6[σ]t?。設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算厚度按式(3-8)或式(3-9)計(jì)算:δ…………(3-8)δ…………(3-9)球殼的計(jì)算應(yīng)力按式(3-10)或(3-11)計(jì)算:σt…………(3-10)σt…………(3-11)3σt值應(yīng)小于或等于[σ]t?。設(shè)計(jì)溫度下球殼的最大允許工作壓力按式(3-12)或式(3-13)計(jì)算:[pw][pw]…………(3-12)…………(3-13)4外壓圓筒和外壓球殼4.1本章規(guī)定適用于外壓圓筒(包括管子)和外壓球殼的設(shè)計(jì)。4.2術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)4.2.1GB150.1中的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本章。4.2.2符號(hào)A—外壓應(yīng)變系數(shù);As—加強(qiáng)圈的橫截面積,mm2;B—外壓應(yīng)力系數(shù),MPa;C—厚度附加量(按GB150.1),mm;Di—圓筒內(nèi)直徑,mm;Do—圓筒外直徑(Do=Di+2δn),mm;Et—設(shè)計(jì)溫度下材料的彈性模量,MPa;hi—封頭曲面深度,mm;I—加強(qiáng)圈與圓筒組合段所需慣性矩,mm4;Is—加強(qiáng)圈與圓筒起加強(qiáng)作用的有效段的組合截面對(duì)通過(guò)與圓筒軸線平行的該截面形心軸的慣性矩,mm4;L—圓筒計(jì)算長(zhǎng)度,應(yīng)取圓筒兩相鄰支撐線之間的距離(見(jiàn)圖4-1),mm;pc—計(jì)算外壓力(按GB150.1的通用要求),MPa;[p]—許用外壓力,MPa;Ro—球殼外半徑,mm;δn—圓筒或球殼的名義厚度,mm;δe—圓筒或球殼的有效厚度,mm;[σ]t—圓筒或管子材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力(按GB150.2材料),MPa;ReL(Rp0.2)—圓筒或管子材料標(biāo)準(zhǔn)在室溫下的屈服強(qiáng)度(或0.2%非比例延伸強(qiáng)度),MPa;RL(R0.2)—圓筒或管子材料在設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度(或0.2%非比例延伸強(qiáng)度),MPa。4.3外壓圓筒的穩(wěn)定性校核4.3.1計(jì)算長(zhǎng)度的確定圓筒計(jì)算長(zhǎng)度,應(yīng)取圓筒上兩相鄰支撐線之間的距離,見(jiàn)圖4-1。其中應(yīng)滿足:圖a-2)和圖c-2)中錐殼或折邊段的有效厚度不得小于相連接圓筒的有效厚度;圖b)、e)和f)中錐殼與圓筒的連接處的慣性矩,按5.6.6的規(guī)定;計(jì)算時(shí)應(yīng)采用圖示的L、各段直徑和相應(yīng)的厚度。a)如圖4-1a)所示,當(dāng)圓筒部分沒(méi)有加強(qiáng)圈(或可作為加強(qiáng)的構(gòu)件)時(shí),取圓筒的總長(zhǎng)度加上每個(gè)凸形封頭曲面深度的1/3;b)如圖4-1c)所示,當(dāng)圓筒部分有加強(qiáng)圈(或可作為加強(qiáng)的構(gòu)件)時(shí),取相鄰加強(qiáng)圈中心線間的最大距離;4GB150.3—2011c)如圖4-1d)所示,取圓筒第一個(gè)加強(qiáng)圈中心線與凸形封頭切線間的距離加凸形封頭曲面深度的1/3;d)如圖4-1b)、e)、f)所示,當(dāng)圓筒與錐殼相連接,若連接處可作為支撐線時(shí),取此連接處與相鄰支撐線之間的最大距離;圖4-1f)中的LX系指錐殼段的軸向長(zhǎng)度,其外壓計(jì)算長(zhǎng)度取當(dāng)量長(zhǎng)度Le見(jiàn)5.6.6;e)如圖4-1g)所示,對(duì)帶夾套的圓筒,則取承受外壓的圓筒長(zhǎng)度;若帶有凸形封頭,還應(yīng)加上封頭曲面深度的1/3;若有加強(qiáng)圈(或可作為加強(qiáng)的構(gòu)件)時(shí),則按圖4-1c)、d)計(jì)算。注:支撐線系指該處的截面有足夠的慣性矩,以確保外壓作用下該處不出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。a-1)c-1)e)a-2)c-2)f)b)d)g)圖4-1外壓圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度54.3.2Do/δe≥20的圓筒4.3.2.1確定外壓應(yīng)變系數(shù)Aa)根據(jù)L/Do和Do/δe由圖4-2或表4-2查取外壓應(yīng)變系數(shù)A值(遇中間值用內(nèi)插法);4.3.2.2確定外壓應(yīng)力系數(shù)Bb)若L/Do值大于50,則用L/Do=50查圖;若L/Do值小于0.05,則用L/Do=0.05查圖4.3.2.2確定外壓應(yīng)力系數(shù)Ba)按所用材料,查表4-1確定對(duì)應(yīng)的外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線圖(圖4-3~圖4-11),由A值查取B值(遇中間值用內(nèi)插法);b)若A值超出設(shè)計(jì)溫度曲線的最大值,則取對(duì)應(yīng)溫度曲線右端點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為B值;c)若A值小于設(shè)計(jì)溫度曲線的最小值,則按式(4-1)計(jì)算B值:B…………(4-1)表4-1外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線圖選用表序號(hào)鋼號(hào)ReL(Rp0.2)/MPa設(shè)計(jì)溫度范圍/℃適用B曲線圖110205≤475圖4-3220245≤475圖4-53Q245R245≤475圖4-54Q345R,Q345D345≤475圖4-45Q370R370≤150150~350圖4-6圖4-5612CrMo205≤475圖4-3712Cr1MoVG12Cr1MoVR225≤475圖4-5815CrMo235≤475圖4-5915CrMoR295≤150150~400圖4-6圖4-5101Cr5Mo195≤475圖4-31109MnD270≤150圖4-61209MnNiD280≤150圖4-61308Cr2AlMo250≤300圖4-51409CrCuSb245≤200圖4-51518MnMoNbR390≤150150~475圖4-6圖4-51613MnNiMoR390≤150150~400圖4-6圖4-51714Cr1MoR300≤150150~475圖4-6圖4-51812Cr2Mo1280≤150150~475圖4-6圖4-51912Cr2Mo1R310≤150150~475圖4-6圖4-56GB150.3—2011表4-1(續(xù))序號(hào)鋼號(hào)ReL(Rp0.2)/MPa設(shè)計(jì)溫度范圍/℃適用B曲線圖2012Cr2Mo1VR415≤150150~475圖4-6圖4-52116Mn,16MnDR315≤150150~350圖4-6圖4-52215MnNiDR325≤150150~200圖4-6圖4-52315MnNiNbDR370≤150150~200圖4-6圖4-52409MnNiDR300≤150150~350圖4-6圖4-52508Ni3DR320≤100圖4-62606Ni9DR575≤100圖4-72707MnMoVR490≤200圖4-72807MnNiVDR490≤200圖4-72912MnNiVR490≤200圖4-73007MnNiMoDR490≤200圖4-731S11348170≤400圖4-332S11306205≤400圖4-533S11972275≤350圖4-534S3040300Cr19Ni10180≤42535S304080Cr18Ni9205≤650圖4-836S30409205≤650圖4-837S316080Cr17Ni12Mo2205≤650圖4-938S3160300Cr17Ni14Mo2180≤42539S316680Cr18Ni12Mo2Ti205≤450圖4-940S310080Cr25Ni20205≤650圖4-941S317080Cr19Ni13Mo3205≤650圖4-942S3170300Cr19Ni13Mo3205≤42543S321680Cr18Ni10Ti205≤650圖4-944S39042220≤650圖4-97GB150.3—2011表4-1(續(xù))序號(hào)鋼號(hào)ReL(Rp0.2)/MPa設(shè)計(jì)溫度范圍/℃適用B曲線圖45S21953440≤30046S22253450≤30047S22053450≤30048S25073550≤300491Cr19Ni9205≤650圖4-84.3.2.3確定許用外壓力[p]根據(jù)B值,按式(4-2)計(jì)算許用外壓力[p]:[p]…………(4-2)計(jì)算得到的[p]應(yīng)大于或等于pc,否則須調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù),重復(fù)上述計(jì)算,直到滿足設(shè)計(jì)要求。4.3.3Do/δe<20的圓筒4.3.3.1確定外壓應(yīng)變系數(shù)Aa)對(duì)Do/δe≥4.0的圓筒,用與4.3.2.1相同的步驟得到系數(shù)A值;b)對(duì)Do/δe<4.0的圓筒,按式(4-3)計(jì)算系數(shù)A值:A=…………(4-3)用與4.3.2.2相同的步驟得到系數(shù)B值。4.3.3.3確定許用外壓力[p]按式(4-4)計(jì)算許用外壓力[p]值:[p]=min{-0.0625B,1-}………………(4-4)式中,σ0應(yīng)力,取以下兩值中的較小值:σ0=2[σ]tp0或等于pc,否則須調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù),重復(fù)上述計(jì)算,直到滿足設(shè)計(jì)要求。4.4外壓球殼的計(jì)算4.4.1確定外壓應(yīng)變系數(shù)A根據(jù)Ro/δe,用式(4-5)計(jì)算系數(shù)A值:A= (Ro/δe)…………(4-5)4.4.2確定外壓應(yīng)力系數(shù)Ba)按所用材料,查表4-1確定對(duì)應(yīng)的外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線圖,由A值查取B值(遇中間值用內(nèi)插法);b)若A值超出設(shè)計(jì)溫度曲線的最大值,則取對(duì)應(yīng)溫度曲線右端點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為B值;c)若A值小于設(shè)計(jì)溫度曲線的最小值,則按式(4-1)計(jì)算B值。4.4.3確定許用外壓力[p]根據(jù)B值,按式(4-6)計(jì)算許用外壓力[p]值:[p]…………(4-6)計(jì)算得到的[p]應(yīng)大于或等于pc,否則須調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù),重復(fù)上述計(jì)算,直到滿足設(shè)計(jì)要求。8GB150.3—2011圖4-2外壓應(yīng)變系數(shù)A曲線9注:用于屈服強(qiáng)度ReL<207MPa的碳素鋼和S11348鋼等。圖4-3外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線注:用于Q345R鋼。圖4-4外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線10GB150.3—2011注:用于除圖4-4注明的材料外,材料的屈服強(qiáng)度ReL>207MPa的碳鋼、低合金鋼和S11306鋼等。圖4-5外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線注:用于除圖4-4注明的材料外,材料的屈服強(qiáng)度ReL>260MPa的碳鋼、低合金鋼等。圖4-6外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線11注:用于07MnMoVR鋼等。圖4-7外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線注:用于S30408鋼等。圖4-8外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線12GB150.3—2011注:用于S31608鋼等。圖4-9外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線注:用于S30403鋼等。圖4-10外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線13注:用于S31603鋼等。圖4-11外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線注:用于S21953鋼等。圖4-12外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線4.5外壓圓筒加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)4.5.1加強(qiáng)圈的計(jì)算4.5.1.1慣性矩計(jì)算選定加強(qiáng)圈材料與截面尺寸,計(jì)算其橫截面積As和加強(qiáng)圈與圓筒有效段組合截面的慣性矩Is,圓筒有效段系指在加強(qiáng)圈中心線兩側(cè)有效寬度各為0.55Doδe的殼體。14GB150.3—2011若加強(qiáng)圈中心線兩側(cè)圓筒有效寬度與相鄰加強(qiáng)圈的圓筒有效寬度相重疊,則該圓筒的有效寬度中相重疊部分每側(cè)按一半計(jì)算。4.5.1.2確定外壓應(yīng)力系數(shù)B按式(4-7)計(jì)算B值:B…………(4-7)式中:Ls—從加強(qiáng)圈中心線到相鄰兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離之和的一半,若與凸形封頭相鄰,在長(zhǎng)度中還應(yīng)計(jì)入封頭曲面深度的1/3,mm。4.5.1.3確定外壓應(yīng)變系數(shù)Aa)按所用材料,查表4-1確定對(duì)應(yīng)的外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線圖,由B值查取A值(遇中間值用內(nèi)插法);b)若B值超出設(shè)計(jì)溫度曲線的最大值,則取對(duì)應(yīng)溫度曲線右端點(diǎn)的橫坐標(biāo)值為A值;c)若B值小于設(shè)計(jì)溫度曲線的最小值,則按式(4-8)計(jì)算A值:A…………(4-8)4.5.1.4確定所需的慣性矩I按式(4-9)計(jì)算加強(qiáng)圈與圓筒組合段所需的慣性矩I值:I=A…………(4-9)Is應(yīng)大于或等于I,否則選用較大慣性矩的加強(qiáng)圈,重復(fù)上述步驟,直到Is大于且接近I為止。4.5.2加強(qiáng)圈的設(shè)置4.5.2.1加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的內(nèi)部或外部,應(yīng)整圈圍繞在圓筒的圓周上。加強(qiáng)圈兩端的接合形式應(yīng)按圖4-13中A、B所示。4.5.2.2容器內(nèi)部的加強(qiáng)圈,若布置成圖4-13中C、D、E或F所示的結(jié)構(gòu)時(shí),則應(yīng)取具有最小慣性矩的截面進(jìn)行計(jì)算。4.5.2.3在加強(qiáng)圈上需要留出如圖4-13中D、E及F所示的間隙時(shí),則不應(yīng)超過(guò)圖4-14規(guī)定的弧長(zhǎng),否則須將容器內(nèi)部和外部的加強(qiáng)圈相鄰兩部分之間接合起來(lái),采用如圖4-13中C所示的結(jié)構(gòu)。但若能同時(shí)滿足以下條件者可以除外:a)每圈只允許一處無(wú)支撐的殼體弧長(zhǎng);b)無(wú)支撐的殼體弧長(zhǎng)不超過(guò)90°圓周;c)相鄰兩加強(qiáng)圈的不受支撐的圓筒弧長(zhǎng)相互交錯(cuò)180°;d)圓筒計(jì)算長(zhǎng)度L應(yīng)取下列數(shù)值中的較大者:—相間隔加強(qiáng)圈之間的最大距離;—從封頭切線至第二個(gè)加強(qiáng)圈中心的距離再加上1/3封頭曲面深度。4.5.2.4容器內(nèi)部的構(gòu)件如塔盤等,若設(shè)計(jì)成起加強(qiáng)作用時(shí),也可作加強(qiáng)圈用。4.5.2.5加強(qiáng)圈與圓筒之間可采用連續(xù)或間斷的焊接,當(dāng)加強(qiáng)圈設(shè)置在容器外面時(shí),加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長(zhǎng),應(yīng)不少于圓筒外圓周長(zhǎng)的1/2,當(dāng)設(shè)置在容器里面時(shí),應(yīng)不少于圓筒內(nèi)圓周長(zhǎng)的1/3。焊腳尺寸不得小于相焊件中較薄件的厚度。間斷焊縫的布置與間距可參照?qǐng)D4-15所示的型式,間斷焊縫可以相互錯(cuò)開(kāi)或并排布置。最大間隙t,對(duì)外加強(qiáng)圈為8δn,對(duì)內(nèi)加強(qiáng)圈為12δn。15GB150.3—2011圖4-13外壓容器加強(qiáng)圈的各種布置圖16GB150.3—2011圖4-14圓筒上加強(qiáng)圈允許的間斷弧長(zhǎng)值圖4-15加強(qiáng)圈與圓筒的連接17GB150.3—2011表4-2圖4-2的曲線數(shù)據(jù)表Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值42.22.634571030509.59E-028.848.397.837.597.397.297.207.20811.622.434571020506.603.722.852.422.121.921.841.791.761.741.7415561040505.345.164.974.904.90200.240.40.60.811.2233.44571040509.82E-024.772.862.031.561.277.13E-034.463.883.423.082.872.802.752.7551.41.622.434571030509.29E-028.026.585.865.324.944.784.654.594.544.53100.560.711.222.434571016509.64E-027.204.633.712.011.651.391.241.181.141.121.111.1161.21.622.434571030508.37E-025.844.694.113.693.413.293.203.163.123.12250.20.30.50.811.2233.444.4568.77E-024.842.501.431.119.02E-035.083.232.782.352.192.041.91150.340.40.611.222.4349.68E-027.704.532.441.971.098.90E-036.915.7380.740.89.68E-028.7518GB150.3—2011表4-2(續(xù))Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值2571030501.861.801.761.7650124567810121640503.841.718.42E-046.525.485.024.784.584.494.444.404.408030501.721.721000.050.070.10.140.20.40.50.812468101425507.41E-023.982.201.338.31E-033.642.831.701.346.41E-043.051.951.421.241.141.101.10300.1620.30.40.60.811.22344.45671030509.04E-026.353.572.461.501.088.38E-036.833.882.461.771.611.471.361.301.251.221.22600.0740.10.140.20.40.60.81234678101440509.54E-025.563.231.938.12E-035.103.712.911.388.86E-046.454.093.643.413.223.103.063.061250.050.060.080.10.140.20.40.60.8124691012142040504.80E-023.442.101.489.17E-035.782.571.651.219.55E-044.592.201.419.04E-058.377.707.407.137.047.04400.120.20.30.40.60.811.2245678101640508.64E-023.852.221.559.58E-036.915.394.412.521.179.12E-048.047.567.317.086.926.886.88800.0540.070.090.10.140.20.240.40.60.81246.6810149.90E-026.083.913.281.961.209.50E-035.163.282.391.888.95E-044.242.412.051.861.761500.050.060.080.10.120.160.20.43.38E-022.441.511.088.33E-035.694.311.94500.0880.10.20.30.40.60.89.30E-027.822.631.541.086.77E-034.90GB150.3—2011表4-2(續(xù))Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值1500.6124681012162040501.257.26E-053.491.681.087.87E-056.195.535.104.984.894.89250101214162040502.932.382.101.961.841.761.765000.080.10.120.160.20.40.60.81246810121.921.451.168.30E-046.453.051.991.481.185.79E-052.821.851.371.078.80E-063000.050.060.080.10.120.20.40.60.8124681014162040509.23E-036.904.523.342.641.436.66E-044.333.212.541.246.02E-053.932.872.251.561.421.301.231.222000.050.060.080.10.140.20.30.50.812468101214162040501.96E-021.439.09E-036.594.212.721.719.76E-045.924.692.271.107.11E-055.204.033.383.092.952.832.752.756000.050.060.080.10.120.160.20.40.60.8124688.42.70E-032.081.421.088.68E-046.244.862.311.511.128.94E-054.392.161.411.049.88E-064000.050.060.080.10.120.160.20.40.60.8124681014165.49E-034.172.782.081.661.189.14E-044.292.802.071.658.08E-053.932.571.891.481.028.82E-068000.050.060.080.10.120.160.20.40.60.812455.61.65E-031.298.92E-046.825.513.983.121.499.80E-057.285.802.861.401.129.92E-062500.050.060.080.10.140.20.40.60.8124681.29E-029.55E-036.174.522.931.918.81E-045.724.223.351.637.89E-055.133.775000.050.063.70E-032.8410000.051.13E-031920GB150.3—2011表4-2(續(xù))Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值Do/δeL/DoA值10000.060.070.090.128.91E-047.335.413.8810000.160.20.40.72.822.211.065.96E-0510001244.24.142.041.019.57E-06表4-3圖4-3的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa1501.00E-056.20E-047.008.009.001.00E-031.502.009.001.00E-011.3382.792.096.01001031111131281282602.00E-021.00E-011201204255.006.007.001.00E-031.502.002.00E-021.00E-0142.745.347.052.056.060.086.086.03701.00E-054.09E-045.006.007.008.009.001.00E-031.502.002.00E-021.00E-0146.750.754.756.058.760.070.71011054753.25E-045.007.001.00E-031.502.502.00E-021.00E-010.95631.036.040.042.748.078.078.02601.00E-055.08E-046.008.001.00E-031.502.501.2468.074.785.34251.00E-053.54E-044.001.0537.340.0表4-4圖4-4的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa301.00E-051.00E-031.502.003.001.00E-021.331331511631711833001.00E-031.502.003.004.005.008.001.00E-0282.494.41011111171221291304005.007.008.001.00E-021061081104751.00E-053.90E-045.006.007.008.009.001.00E-031.502.003.004.005.006.008.001.00E-020.97737.241.344.347.149.451.877.082.686.388.72001.00E-059.30E-041.00E-031.502.002.503.004.001.00E-021.241151181321381421461511614001.00E-054.00E-045.006.007.008.009.001.00E-031.502.003.004.001.0542.146.851.254.457.260.062.873.280.088.83001.00E-055.00E-046.007.008.0058.771.275.721表4-5圖4-5的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa1501.00E-057.65E-048.009.001.00E-032.003.004.005.002.50E-021.00E-011.331011051091131371491561591641642603.008.001.00E-021.502.002.721.00E-011141321351431491561564251.00E-031.502.003.003.00E-021.00E-0182.71131134751.00E-054.27E-041.00E-031.502.003.008.003.00E-021.00E-010.95641.356.068.085.31021023701.00E-055.59E-041.00E-033.001.00E-022.501.00E-011.3974.71121281282601.00E-056.63E-049.001.00E-032.501.2482.289.01114251.00E-055.00E-041.0552.0表4-6圖4-6的曲線數(shù)據(jù)表屈服強(qiáng)度MPaA值B值MPa屈服強(qiáng)度MPaA值B值MPa屈服強(qiáng)度MPaA值B值MPa415MPa4.00E-051.00E-031.661.00E-015.33133220276380MPa1.00E-01248310MPa1.241.00E-01165207345MPa4.00E-051.00E-031.381.00E-01133184229260-275MPa4.00E-051.00E-031.00E-01133147184380MPa4.00E-051.00E-031.525.33133207310MPa4.00E-051.00E-035.33133表4-7圖4-7的曲線數(shù)據(jù)表A值B值/MPaA值B值/MPaA值B值/MPa4.00E-041.00E-031333.00E-023036.0080.02.002666.003138.001062.202931.00E-0132722GB150.3—2011表4-8圖4-8的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa301.00E-054.63E-041.50E-032.003.001.00E-021.00E-011.2960.01051151311473701.00E-053.34E-044.005.006.001.00E-032.005.006.001.00E-025.001.00E-011.0736.040.042.745.370.772.074.782.782.74801.50E-033.001.00E-022.007.001.00E-0150.756.068.06501.00E-052.78E-041.00E-032.005.001.00E-022.005.001.00E-010.93325.338.744.050.754.758.72051.00E-053.86E-042.00E-033.004.005.001.00E-025.001.00E-011.2046.476.084.089.31071074801.00E-053.09E-044.005.001.0732.036.038.7表4-9圖4-9的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa301.00E-055.88E-041.50E-032.002.503.004.005.007.001.00E-022.007.001.00E-011.2975.71031091131171201231281291361441442053.004.005.006.001.00E-025.001.00E-011041081111131171261264806.001.00E-033.004.001.00E-025.001.00E-0156.084.088.096.01081083701.00E-055.07E-041.00E-033.004.001.00E-025.006.001.00E-011.00E-051.0796.01051171201201.076501.00E-054.50E-041.00E-032.003.004.005.001.00E-027.000.93342.056.076.078.782.32051.00E-055.75E-041.00E-031.502.001.2081.396.04805.19E-04表4-10圖4-10的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa301.00E-055.24E-042.00E-036.002.00E-021.00E-011.2967.41151321402051.00E-031.00E-022.831.00E-0189.689.63151.00E-0177.74251.00E-052.70E-041.50E-031.00E-021.00E-011.0628.640.056.03151.00E-053.13E-041.00E-031.00E-0235.344.02051.00E-053.52E-041.2042.0表4-11圖4-11的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa301.00E-055.87E-047.00E-031.00E-022.005.001.00E-011.291241321431521521501.00E-025.001.00E-011031191193155.00E-031.00E-024.561.00E-0182.786.72051.00E-054.02E-047.00E-031.00E-024.001.00E-011.250.784.088.04251.00E-053.06E-045.00E-031.00E-025.001.00E-011.0656.070.870.81501.00E-054.46E-045.00E-036.001.2096.03151.00E-053.55E-0440.0表4-12圖4-12的曲線數(shù)據(jù)表溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa溫度/℃A值B值/MPa室溫1.41E-041.34E-031.502.002.503.004.006.001.00E-021.502.1018.41751771892072192392602802893002051.51E-041.17E-031.502.002.503.004.006.001.00E-021.502.308.41421451521611681791932072142213451.60E-041.20E-031.502.002.503.004.006.001.00E-021.503.4018.41381431491561641751872012072105封頭5.1范圍本章規(guī)定了受內(nèi)壓或外壓的凸形封頭、平蓋、錐形封頭(含偏心錐殼)、變徑段、緊縮口以及內(nèi)壓元件2324GB150.3—2011圖5-3)和半球形封頭。半球形封頭按第3章或第4章計(jì)算。圖5-1橢圓形封頭圖5-2碟形封頭圖5-3球冠形封頭5.2術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)5.2.1GB150.1中界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本章。5.2.2符號(hào)Di—封頭內(nèi)徑或與其連接的圓筒內(nèi)直徑,mm;Do—封頭外徑或與其連接的圓筒外直徑,mm;hi—凸形封頭內(nèi)曲面深度,mm;pc—計(jì)算壓力,MPa;[pw]—封頭的最大允許工作壓力,MPa;δ—與封頭連接的圓筒計(jì)算厚度,mm;δe—與封頭連接的圓筒有效厚度,mm;δeh—凸形封頭有效厚度,mm;δh—凸形封頭計(jì)算厚度,mm;δn—與封頭連接的圓筒名義厚度,mm;δnh—凸形封頭名義厚度,mm;δr—與封頭和圓筒連接的加強(qiáng)段或過(guò)渡段計(jì)算厚度,mm:[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下封頭材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;?—焊接接頭系數(shù)(按GB150.1)。5.3橢圓形封頭5.3.1橢圓形封頭一般采用長(zhǎng)短軸比值為2的標(biāo)準(zhǔn)型。5.3.2受內(nèi)壓(凹面受壓)橢圓形封頭封頭計(jì)算厚度按式(5-1)或式(5-2)計(jì)算:δhδh=2[σ]t?-o0.5)pc式中:K—橢圓形封頭形狀系數(shù),K2+i2,其值見(jiàn)表5-1?！?5-1)(5-2)25表5-1系數(shù)K值Di2hi2.62.52.42.32.22.12.01.91.8K1.461.371.291.211.071.000.930.87Di2hi1.71.61.51.41.31.21.0K0.810.760.710.660.610.570.530.50Di/2hi≤2的橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%,Di/2hi>2的橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.30%。但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問(wèn)題,可不受此限制。橢圓形封頭的最大允許工作壓力按式(5-3)計(jì)算:[pw]…………(5-3)5.3.3受外壓(凸面受壓)橢圓形封頭凸面受壓橢圓形封頭的厚度計(jì)算應(yīng)采用本部分第4章外壓球殼設(shè)計(jì)方法,其中Ro為橢圓形封頭的表5-2系數(shù)K1值Do2ho2.62.42.22.01.81.61.41.21.0K11.080.990.900.810.730.650.570.50注1:中間值用內(nèi)插法求得;注2:K1=0.9為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭;注3:h=h+δ。5.4碟形封頭5.4.1碟形封頭球面部分的內(nèi)半徑應(yīng)不大于封頭的內(nèi)直徑,通常取0.9倍的封頭內(nèi)直徑。封頭轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的10%,且不得小于3倍的名義厚度δnh。5.4.2受內(nèi)壓(凹面受壓)碟形封頭封頭計(jì)算厚度按式(5-4)或式(5-5)計(jì)算:δh…………(5-4)δh…………(5-5)式中:Ri—碟形封頭球面部分內(nèi)半徑,mm;Ro—碟形封頭球面部分外半徑,Ro=Ri+δnh,mm;M—碟形封頭形狀系數(shù),M3+i,其值見(jiàn)表5-3;r—碟形封頭過(guò)渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑,mm。26GB150.3—2011表5-3系數(shù)M值Rir1.01.251.501.752.02.252.502.75M1.001.031.061.08Rir3.03.253.504.04.55.05.56.0M1.201.221.251.281.311.341.36Rir6.57.07.58.08.59.09.510.0M1.391.411.441.461.481.501.521.54對(duì)于Ri/r≤5.5的碟形封頭,其有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%,其他碟形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.30%。但當(dāng)確定封頭厚度時(shí)已考慮了內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn)問(wèn)題,可不受此限制。碟形封頭的最大允許工作壓力按式(5-6)計(jì)算:[pw]…………(5-6)5.4.3受外壓(凸面受壓)碟形封頭凸面受壓碟形封頭的厚度計(jì)算應(yīng)采用本部分第4章外壓球殼設(shè)計(jì)方法,其中Ro為碟形封頭球面部分外半徑。5.5球冠形封頭5.5.1球冠形封頭可用作端封頭,也可用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭,如采用加強(qiáng)段結(jié)構(gòu),其形式如圖5-4所示。a)b)注1:圖中Ri—球冠形封頭內(nèi)半徑,mm;注2:封頭與圓筒連接的T形接頭為全焊透結(jié)構(gòu)。圖5-4球冠形封頭5.5.2球冠形封頭的計(jì)算厚度受內(nèi)壓(凹面受壓)球冠形封頭的計(jì)算厚度δh按第3章內(nèi)壓球殼計(jì)算;受外壓(凸面受壓)球冠形封頭的計(jì)算厚度δh按第4章外壓球殼計(jì)算。對(duì)于中間封頭,應(yīng)考慮封頭兩側(cè)最苛刻的壓力組合工況。如能保證在任何情況下封頭兩側(cè)的壓力同時(shí)作用,可以按封頭兩側(cè)的壓力差進(jìn)行計(jì)算。5.5.3球冠形端封頭加強(qiáng)段厚度27封頭加強(qiáng)段的計(jì)算厚度按式(5-7)計(jì)算:式中:δ—圓筒的計(jì)算厚度,按式(3-1)計(jì)算;Q—系數(shù),由圖5-5查取。δr式中:δ—圓筒的計(jì)算厚度,按式(3-1)計(jì)算;Q—系數(shù),由圖5-5查取。圖5-5球冠形端封頭Q值圖凸面受壓時(shí),封頭加強(qiáng)段的厚度應(yīng)同時(shí)不小于按5.5.2(即按第4章外壓球殼計(jì)算)確定的球殼厚度。當(dāng)2δ/Di<0.002時(shí),加強(qiáng)段厚度按5.5.5計(jì)算。要求與封頭連接的圓筒端部厚度不得小于球冠形封頭加強(qiáng)段厚度,否則應(yīng)在圓筒端部設(shè)置加強(qiáng)段過(guò)渡連接。圓筒加強(qiáng)段計(jì)算厚度一般取封頭加強(qiáng)段計(jì)算厚度,封頭加強(qiáng)段長(zhǎng)度和圓筒加強(qiáng)段長(zhǎng)度均應(yīng)不小于2Diδr。5.5.4球冠形中間封頭加強(qiáng)段厚度球冠形中間封頭加強(qiáng)段厚度的計(jì)算應(yīng)考慮封頭兩側(cè)最苛刻的壓力組合工況,按式(5-7)確定。如果凹面?zhèn)仁軌?Q值由圖5-6查取。如果凸面?zhèn)仁軌?Q值由圖5-7查取,此外還應(yīng)不小于按5.5.2(即按28GB150.3—2011第4章外壓球殼計(jì)算)確定的球殼厚度。當(dāng)2δ/Di<0.002時(shí),加強(qiáng)段厚度按5.5.5計(jì)算。要求與封頭連接處的圓筒厚度不得小于球冠形封頭加強(qiáng)段厚度,否則應(yīng)設(shè)置圓筒加強(qiáng)段過(guò)渡連接。如圖5-4所示。圓筒加強(qiáng)段計(jì)算厚度一般取等于封頭加強(qiáng)段計(jì)算厚度,封頭加強(qiáng)段長(zhǎng)度和兩側(cè)圓筒加強(qiáng)段長(zhǎng)度均應(yīng)不小于2Diδr。5.5.52δ/Di<0.002時(shí)加強(qiáng)段厚度計(jì)算對(duì)于需要加強(qiáng)的球冠形端封頭與球冠形中間封頭,當(dāng)按照式(3-1)計(jì)算得到的δ,使得2δ/Di<0.002時(shí),按以下步驟計(jì)算加強(qiáng)段厚度:a)取δ=0.001Di;b)由pc/([σ]t?)=0.002分別查圖5-5(或圖5-6、圖5-7)得到Q值;c)將a)、b)得到的δ、Q代入式(5-7)(即δr=Qδ)計(jì)算加強(qiáng)段厚度。圖5-6球冠形中間封頭Q值圖29圖5-7球冠形中間封頭Q值圖5.6錐形封頭5.6.1一般要求5.6.1.1本節(jié)規(guī)定僅適用于錐殼半頂角α≤60°的軸對(duì)稱無(wú)折邊或折邊錐形封頭,錐形封頭可以有以下幾種形式:a)單一厚度的錐殼,見(jiàn)圖5-8;b)同一半頂角不同厚度的多段錐殼的組合;c)大端或小端帶有折邊(圓環(huán)殼)和直邊段(圓筒殼)的錐殼,見(jiàn)圖5-9、圖5-10;d)大端或小端帶有加強(qiáng)段的無(wú)折邊錐殼,見(jiàn)圖5-12、圖5-14。30GB150.3—2011圖5-8無(wú)折邊錐殼圖5-9大端折邊錐殼圖5-10兩端折邊錐殼5.6.1.2結(jié)構(gòu)要求錐形封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求按表5-4:表5-4錐形封頭折邊設(shè)置要求錐封頭半頂角α≤30°≤45°≤60°>60°錐殼大端允許無(wú)折邊應(yīng)有折邊(r≥10%DiL且≥3δr)按平蓋(或應(yīng)力分析)錐殼小端允許無(wú)折邊應(yīng)有折邊(rs≥5%Dis且≥3δr)5.6.1.3錐形封頭的厚度當(dāng)錐殼大端或大、小端同時(shí)具有加強(qiáng)段或過(guò)渡段時(shí),應(yīng)按5.6.3、5.6.4、5.6.5分別確定錐形封頭各部分厚度。若考慮只由一種厚度組成時(shí),則應(yīng)取上述各部分厚度中的最大值作為錐形封頭的厚度。在任何情況下,過(guò)渡段或加強(qiáng)段的厚度不得0.3%。對(duì)于承受外壓的錐形封頭應(yīng)首先滿足該設(shè)計(jì)條件下的強(qiáng)度要求。5.6.1.4錐殼與圓筒的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。5.6.2符號(hào)A—外壓計(jì)算應(yīng)變系數(shù);AeL—外壓計(jì)算時(shí),錐殼大端與圓筒連接處的有效加強(qiáng)截面積,mm2;Aes—外壓計(jì)算時(shí),錐殼小端與圓筒連接處的有效加強(qiáng)截面積,mm2;ArL錐殼大端需要加強(qiáng)的截面積,mm2;Ars—錐殼小端需要加強(qiáng)的截面積,mm2;As—加強(qiáng)圈橫截面積,mm2;AT—圓筒、錐殼和加強(qiáng)圈的當(dāng)量截面積,大端為ATL見(jiàn)式(5-26),小端為ATs見(jiàn)式(5-31),mm2;B—外壓計(jì)算應(yīng)力系數(shù),MPa;C—厚度附加量(按GB150.1),mm;Dc—錐殼計(jì)算內(nèi)直徑,mm;Di—圓筒內(nèi)直徑,mm;DiL—錐殼大端直邊段內(nèi)直徑,mm;31GB150.3—2011Dis—錐殼小端直邊段內(nèi)直徑,mm;DL—外壓計(jì)算時(shí),所考慮錐殼段大端外直徑(見(jiàn)圖5-16),mm;DoL—錐殼大端直邊段外直徑,mm;Dos—錐殼小端直邊段外直徑,mm;Ds—外壓計(jì)算時(shí),所考慮錐殼段小端外直徑(見(jiàn)圖5-16),mm;Ec、Er、Es—材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量,下標(biāo)c、r、s分別表示錐殼、加強(qiáng)圈及圓筒,MPa;f1—除壓力載荷外,由外載荷在錐殼大端產(chǎn)生的單位圓周長(zhǎng)度上軸向力,N/mm;f2—除壓力載荷外,由外載荷在錐殼小端產(chǎn)生的單位圓周長(zhǎng)度上軸向力,N/mm;I—圓筒-錐殼或加強(qiáng)圈-圓筒-錐殼組合段所需的慣性矩,mm4;Is—圓筒-錐殼或加強(qiáng)圈-圓筒-錐殼組合段有效橫截面對(duì)平行于殼體軸線的形心軸的慣性矩,mm4;k—系數(shù),見(jiàn)式(5-13);Lc—沿錐殼表面度量的錐殼上兩加強(qiáng)圈之間的長(zhǎng)度,mm;Le—錐殼當(dāng)量長(zhǎng)度,mm;LL—與錐殼大端相連圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度,mm;Lsm—與錐殼小端相連圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度,mm;Lx—錐殼段軸向長(zhǎng)度(見(jiàn)圖5-16),mm;QL—pcDL和f1的代數(shù)和,N/mm;Qs—pcDs和f2的代數(shù)和,N/mm;R—圓筒中面半徑,mm;RL—錐殼大端直邊段中面半徑,mm;RoL—錐殼大端直邊段外半徑,mm;Ros—錐殼小端直邊段外半徑,mm;Rs—錐殼小端直邊段中面半徑,mm;r—折邊錐殼大端過(guò)渡段轉(zhuǎn)角半徑(見(jiàn)圖5-10),mm;rs—折邊錐殼小端過(guò)渡段轉(zhuǎn)角半徑(見(jiàn)圖5-10),mm;α—錐殼半頂角,(°);Δ—錐殼端部與圓筒連接處需要加強(qiáng)的指數(shù)值,當(dāng)Δ≥α?xí)r,該連接處不需要加強(qiáng)(見(jiàn)表5-5,表5-8),(°);δc—錐殼計(jì)算厚度,mm;δec—錐殼當(dāng)量有效厚度,mm;δnc—錐殼名義厚度,mm;[σ]—設(shè)計(jì)溫度下錐殼所用材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;[σ]—設(shè)計(jì)溫度下加強(qiáng)圈所用材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;[σ]—設(shè)計(jì)溫度下圓筒所用材料的許用應(yīng)力(按GB150.2),MPa;?—焊接接頭系數(shù)(按GB150.1)。5.6.3受內(nèi)壓錐殼厚度錐殼的計(jì)算厚度按式(5-8)計(jì)算:δc·…………(5-8)GB150.3—2011當(dāng)錐殼由同一半頂角的幾個(gè)不同厚度的錐殼段組成時(shí),式中Dc分別為各錐殼段大端內(nèi)直徑。5.6.4受內(nèi)壓無(wú)折邊錐殼5.6.4.1受內(nèi)壓無(wú)折邊錐殼大端厚度無(wú)折邊錐殼大端與圓筒連接時(shí),應(yīng)按以下步驟確定連接處錐殼大端的厚度:按圖5-11確定是否需要在連接處進(jìn)行加強(qiáng);注:曲線系按最大等效應(yīng)力(主要為軸向彎曲應(yīng)力)繪制,控制值為3[σ]t。圖5-11確定錐殼大端連接處的加強(qiáng)圖無(wú)需加強(qiáng)時(shí),錐殼大端厚度按式(5-8)計(jì)算;需要增加厚度予以加強(qiáng)時(shí),應(yīng)在錐殼與圓筒之間設(shè)置加強(qiáng)段,錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)具有相同的厚度δr,步驟如下:a)按照式(3-1)計(jì)算與錐殼相連接的圓筒厚度δ,該式中的Di取錐殼大端內(nèi)直徑DiL;b)按式(5-9)計(jì)算:式中:δr=Q1δ…………(5-9)Q1—大端應(yīng)力增值系數(shù),由圖5-12查取。當(dāng)δ/RL<0.002時(shí),按5.6.4.3確定加強(qiáng)段厚度。在任何情況下,加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強(qiáng)段的長(zhǎng)度L1應(yīng)不小于 2DiLδrcosα;圓筒加強(qiáng)段的長(zhǎng)度L應(yīng)不小于2DiLδ2DiLδr5.6.4.2受內(nèi)壓無(wú)折邊錐殼小端厚度無(wú)折邊錐殼小端與圓筒連接時(shí),應(yīng)按以下步驟確定連接處錐殼小端的厚度:按圖5-13確定是否需要在連接處進(jìn)行加強(qiáng);無(wú)需加強(qiáng)時(shí),錐殼小端厚度按式(5-8)計(jì)算;3233注:曲線系按最大等效應(yīng)力繪制,控制值為3[σ]t。圖5-12錐殼大端連接處的Q1值圖需要增加厚度予以加強(qiáng)時(shí),則應(yīng)在錐殼與圓筒之間設(shè)置加強(qiáng)段,錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)具有相同的厚度δr,步驟如下:a)按照式(3-1)計(jì)算與錐殼相連接的圓筒厚度δ,該式中的Di取錐殼小端內(nèi)直徑Dis;b)按式(5-10)計(jì)算:δr=Q2δ…………(5-10)式中:Q2—小端應(yīng)力增值系數(shù),由圖5-14查取。當(dāng)δ/Rs<0.002時(shí),按5.6.4.3確定加強(qiáng)段厚度。在任何情況下,加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強(qiáng)段的長(zhǎng)度L1應(yīng)不小于 2Disδr;圓筒加強(qiáng)段的長(zhǎng)度L應(yīng)不小于2Disδr。cosα5.6.4.3當(dāng)δ/R<0.002時(shí),無(wú)折邊錐殼加強(qiáng)段的計(jì)算。對(duì)于需要加強(qiáng)的無(wú)折邊錐殼,當(dāng)δ/RL<0.002或δ/Rs<0.002時(shí),在計(jì)算無(wú)折邊錐殼加強(qiáng)段時(shí),應(yīng)按式(5-11)或(5-12)分別計(jì)算大端或小端加強(qiáng)段厚度:上兩式中的Q1與Q2由pc/[σ]?=0.002分別查圖5-12與圖5-14得到。t上兩式中的Q1與Q2由pc/[σ]?=0.002分別查圖5-12與圖5-14得到。34GB150.3—2011注:曲線系按連接處的等效局部薄膜應(yīng)力(由平均環(huán)向拉應(yīng)力和平均經(jīng)向壓應(yīng)力計(jì)算所得)繪制,控制值為1.1[σ]t。圖5-13確定錐殼小端連接處的加強(qiáng)圖注:曲線系按連接處的等效局部薄膜壓力(由平均環(huán)向拉應(yīng)力和平均經(jīng)向壓應(yīng)力計(jì)算所得)繪制,控制值為1.1[σ]t。圖5-14錐殼小端連接處的Q2值圖355.6.4.4在內(nèi)壓和軸向載荷共同作用下無(wú)折邊錐殼與圓筒連接處的加強(qiáng)設(shè)計(jì)本節(jié)計(jì)算方法適用于半頂角α≤30°的無(wú)折邊錐殼、在內(nèi)壓與其他軸向載荷(如偏心重量、風(fēng)載荷、地震載荷等)共同作用時(shí),與圓筒連接處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力校核計(jì)算。在進(jìn)行錐殼與圓筒連接處的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)分別滿足按5.6.3、5.6.4.1~5.6.4.3計(jì)算的錐殼厚度?？紤]加強(qiáng)圈、錐殼、圓筒間材料不同對(duì)加強(qiáng)計(jì)算的影響,引入系數(shù)k,見(jiàn)式(5-13)。k=y/([σ]Er)不小于1不需要增加加強(qiáng)面積時(shí)………………需要增加加強(qiáng)面積時(shí)(5-13)式中:y—錐殼與圓筒連接系數(shù),加強(qiáng)圈設(shè)置在圓筒上:y=[σ]Es;本節(jié)伸載荷的情況(即二者為正值);同時(shí),f1、f2為軸向拉伸時(shí)取正值,反之取負(fù)值。5.6.4.4.1錐殼大端與圓筒連接處的加強(qiáng)設(shè)計(jì)用pc/[σ]?的比值從表5-5查得Δ值,若Δ值小于錐殼半頂角α?xí)r,應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)(中間值用內(nèi)插法)。需要的加強(qiáng)面積最小值按式(5-14)確定。ArL=1-…………(5-14)式中,?=1.0。錐殼大端與圓筒連接處的有效加強(qiáng)截面積可按式(5-15)計(jì)算,如設(shè)置加強(qiáng)圈,還應(yīng)計(jì)入加式中,?=1.0。面積。AeL=0.71(δn-δ-C)DiLδn+0.71(δnc-δc-C)校核條件:AeL≥ArL。表5-5α≤30。錐殼端部與圓筒連接處Δ值 DiLδnccosα………(5-15)大端pc/[σ]?0.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009Δ/(°)11161823pc/[σ]?0.0100.0120.013Δ/(°)262930小端pc/[σ]?0.0020.0050.0100.020.040.080.10.125Δ/(°)469242730注:對(duì)于更大的pc/[σ]?值,取Δ=30°。錐殼與圓筒上所有能用于加強(qiáng)的截面都應(yīng)在距錐殼與圓筒連接處為DiLδn/2的范圍之內(nèi),并且要求加強(qiáng)面積的形心應(yīng)在距連接處0.25DiLδn/2的范圍之內(nèi)。5.6.4.4.2錐殼小端與圓筒連接處的加強(qiáng)設(shè)計(jì)用pc/[σ]?的比值從表5-5查得Δ值,若Δ值小于錐殼半頂角α?xí)r,應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)(中間值用內(nèi)插法)。需要的加強(qiáng)面積最小值按式(5-16)計(jì)算:36GB150.3—2011Ars=1-…………(5-16)錐殼小端與圓筒連接處的有效加強(qiáng)截面積可按式(5-17)計(jì)算,如設(shè)置加強(qiáng)圈,還應(yīng)計(jì)入加強(qiáng)圈截面積。Aes=0.55(δn-δ-C)Disδn+0.55(δnc-δc-C) Disδnccosα…………(5-17)校核條件:Aes≥Ars。錐殼及圓筒上所有能用于加強(qiáng)的面積都應(yīng)在距錐殼與圓筒連接處為Disδn/2的范圍之內(nèi),并且要求加強(qiáng)截面積的形心在距連接處0.25Disδn/2的范圍內(nèi)。5.6.5受內(nèi)壓折邊錐殼5.6.5.1受內(nèi)壓折邊錐殼大端厚度折邊錐殼大端厚度按式(5-18)、式(5-19)計(jì)算,取其較大值:a)過(guò)渡段厚度:δr=…………(5-18)式中:K—系數(shù),見(jiàn)表5-6。表5-6系數(shù)K值αr/DiL0.100.150.200.300.400.5010°20°30°35°40°45°50°55°60°0.66440.69560.75440.79800.85470.92531.02701.16081.35000.61110.63570.68190.71610.76040.81810.89440.99801.14330.57890.59860.63570.66290.69810.74400.80450.88591.00000.54030.55220.57490.59140.61270.64020.67650.72490.79230.51680.52230.53290.54070.55060.56350.58040.60280.63370.5000注:中間值用內(nèi)插法。b)與過(guò)渡段相接處的錐殼厚度:δr=[σ]cD0iL5pc…………(5-19)式中:f系數(shù),f=1-cosα),其值見(jiàn)表5-7。37表5-7系數(shù)f值αr/DiL0.100.150.200.300.400.5010°20°30°35°40°45°50°55°60°0.50620.52570.56190.58830.62220.66570.72230.79730.90000.50550.52250.55420.57730.60690.64500.69450.76020.85000.50470.51930.54650.