GB 150.3-2011 壓力容器 第3部分：設計

部分代替GB150—1998壓力容器第3部分：設計89GB150.3—2011前言 1范圍 2規(guī)范性引用文件 3內壓圓筒和內壓球殼 4外壓圓筒和外壓球殼 5封頭 6開孔與開孔補強 7法蘭 附錄A(規(guī)范性附錄)非圓形截面容器 附錄B(規(guī)范性附錄)鋼帶錯繞筒體 244附錄C(資料性附錄)密封結構 附錄D(資料性附錄)焊接接頭結構 289附錄E(規(guī)范性附錄)關于低溫壓力容器的基本設計要求 本標準的本部分附錄C、附錄D為推薦性——第1部分：通用要求；——第4部分：制造、檢驗和驗收。本部分為GB150《壓力容器》的第3部分：設計。本部分按照GB/T1.1—2009《標準化工作導則》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的基礎上，結合壓力容器基本受壓元件設計的實際需要及相關標準修訂提案，同時為滿足《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī) 對應于原GB150—1998第5章：內壓圓筒和內壓球殼，本部分第3章增加了按外徑進行壁厚設計計算的相應公式。 -對應于原GB150—1998第6章：外壓圓筒與外壓球殼，本部分第4章主要變化內容為：a)修訂了外壓曲線圖，增加了對應于高強度材料的外壓曲線；b)增加了相對應的應力系數B曲線圖選用表；c)加強圈的結構設計作了部分修改。 對應于原GB150—1998第7章：封頭，本部分第5章中主要變化內容為：a)增加了偏心錐殼、低壓折邊平封頭、帶筋平封頭和拉撐結構的設計計算方法；b)調整了部分平蓋的結構特征系數K;c)增加了適用于平封頭與筒體全焊透連接結構的塑性分析設計方法；d)增加了δ/R<0.002時，球冠形封頭與錐殼的設計方法。 對應干原GB150—1998第8章：開孔和開孔補強，本部分第6章對開孔和開孔補強設計計算方法內容進行了擴充，引入了筒體徑向接管的整體補強設計方法，開孔率適用范圍可達0.9。 對應于原GB150—1998第9章：法蘭，本部分第7章中主要內容變化為a)增加了整體法蘭和按整體法蘭計算的任意法蘭的剛度校核計算要求：b)增加了波齒墊片設計選用參數。—將GB150—1998附錄C“低溫壓力容器”中與設計相關的內容調整為本部分的附錄E。 主要調整或變化內容為：b)附錄C擴大了雙錐密封的適用范圍；c)附錄D焊接結構根據實際情況進行了整理和補充。本部分由全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會(SAC/TC262)提出并歸口。本部分起草單位：中國特種設備檢測研究院、中國石化工程建設公司、清華大學、浙江大學、浙江工業(yè)大學、中國石化集團上海工程有限公司、中國石油寰球工程公司。本部分主要起草人：壽比南、楊國義、李世玉、薛明德、徐鋒、鄭津洋、高增梁、桑如苞、秦叔經、本部分所代替標準的歷次版本發(fā)布情況為： 1范圍計算本部分給出了非圓形截面容器(規(guī)范性附錄A)、鋼帶錯繞筒體(規(guī)范性附錄B)、常用密本部分還給出了關于低溫壓力容器的基本設計要求(規(guī)范性附錄E)。下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB150.1—2011壓力容器第1部分：通用要求JB/T4700壓力容器法蘭與技術條件JB/T4705纏繞墊片JB/T4707等長雙頭螺柱C——厚度附加量(按GB150.1),mm;對多層包扎圓筒和套合圓筒只考慮內筒的C值 GB150.3—2011σ值應小于或等于[o]φ。設計溫度下球殼的最大允許工作壓力按式(3-12)或式(3-13)計算： (3-12) (3-134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)和外壓球殼的設計。4.2.1GB150.1中的術語和定義適用于本章。4.2.2符號A——外壓應變系數；C——厚度附加量(按GB150.1),mm;E*----設計溫度下材料的彈性模量，MPa;I——加強圈與圓筒組合段所需慣性矩，mm?;I?——加強圈與圓筒起加強作用的有效段的組合截面對通過與圓筒軸線平行的該截面形心軸的慣L----圓筒計算長度，應取圓筒兩相鄰支撐線之間的距離(見圖4-1),mm;pe——計算外壓力(按GB150.1的通用要求),MPa;[o]+——圓筒或管子材料在設計溫度下的許用應力(按GB150.2材料),MPa;R(R??)——圓筒或管子材料標準在室溫下的屈服強度(或0.2%非比例延伸強度),MPa;R(Ro?)——圓筒或管子材料在設計溫度下的屈服強度(或0.2%非比例延伸強度),MPa。4.3外壓圓筒的穩(wěn)定性校核4.3.1計算長度的確定圓筒計算長度，應取圓筒上兩相鄰支撐線之間的距離，見圖4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；計算時應采用圖示的L、各段直徑和相應的厚度。a)如圖4-1a)所示，當圓筒部分沒有加強圈(或可作為加強的構件)時，取圓筒的總長度加上每個凸形封頭曲面深度的1/3;b)如圖4-1c)所示，當圓筒部分有加強圈(或可作為加強的構件)時，取相鄰加強圈中心線間的最c)如圖4-1d)所示，取圓筒第一個加強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d)如圖4-1b)、e)、f)所示，當圓筒與錐殼相連接，若連接處可作為支撐線時，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度，其外壓計算長度取當量長度曲面深度的1/3;若有加強圈(或可作為加強的構件)時，則按圖4-1c)、d)計算。c-1)a-2)c-2)b)圖4-1外壓圓筒的計算長度GB150.3—20114.3.2D。/δ?≥20的圓筒4.3.2.1確定外壓應變系數Aa)根據L/D。和D。/δ。由圖4-2或表4-2查取外壓應變系數A值(遇中間值用內插法);b)若L/D。值大于50,則用L/D。=50查圖；若L/D。值小于0.05,則用L/D。=0.05查圖。4.3.2.2確定外壓應力系數Ba)按所用材料，查表4-1確定對應的外壓應力系數B曲線圖(圖4-3～圖4-11),由A值查取B值(遇中間值用內插法);b)若A值超出設計溫度曲線的最大值，則取對應溫度曲線右端點的縱坐標值為B值；c)若A值小于設計溫度曲線的最小值，則按式(4-1)計算B值：表4-1外壓應力系數B曲線圖選用表R(Rpo.z)/MPa設計溫度范圍/℃1圖4-32圖4-53Q245R圖4-54Q345R,O345D圖4-45Q370R圖4-6圖4-56圖4-37圖4-58圖4-59圖4-6圖4-5圖4-309MnD圖4-609MnNiD圖4-608Cr2AlMo圖4-509CrCuSb圖4-5圖4-6圖4-5圖4-6圖4-5圖4-6圖4-5圖4-6圖4-5圖4-6圖4-5表4-1(續(xù))Rel(Rpo.2)/MPa設計溫度范圍/℃圖4-6圖4-516Mn,16MnDR圖4-6圖4-5圖4-6圖4-5圖4-6圖4-509MnNiDR圖4-6圖4-508Ni3DR圖4-606Ni9DR圖4-707MnMoVR圖4-707MnNiVDR圖4-7圖4-707MnNiMoDR圖4-7S11348圖4-3S11306圖4-5S11972圖4-5S3040300Cr19Ni10圖4-10S304080Cr18Ni9圖4-8S30409圖4-8S316080Cr17Ni12Mo2圖4-9S3160300Cr17Nil4Mo2圖4-11S316680Cr18Nil2Mo2Ti圖4-9S310080Cr25Ni20圖4-9S317080Cr19Nil3Mo3圖4-9S3170300Cr19Nil3Mo3圖4-11S321680Cr18Nil0Ti圖4-9S39042圖4-9表4-1(續(xù))Rel(Rpo.z)/MPa設計溫度范圍/℃圖4-12圖4-12圖4-12圖4-12…………(4-2)4.3.3.1確定外壓應變系數A用與4.3.2.2相同的步驟得到系數B值。σ?=2[o]to?=0.9R或0.9Ro24.4.1確定外壓應變系數Aa)按所用材料，查表4-1確定對應的外壓應力系數B曲線圖，由A值查取B值(遇中間值用內插法);…………(4-6)0.70.350.18D?/Dδ=/6-8曾召2D./0-20D。/6-5名系數A宮圖4-2外壓應變系數A曲線B/MPaB/MPaB/MPaB/MPa1.0E-0.41.0E-0.3系數A注：用于屈服強度R<207MPa的碳素鋼和S11348鋼等。圖4-3外壓應力系數B曲線系數A圖4-4外壓應力系數B曲線B/MPaB/MPaB/MPaB/MPa1.0E-031.0E-03系數A注：用于除圖4-4注明的材料外，材料的屈服強度R>207MPa的碳鋼、低合金鋼和S11306鋼等。圖4-5外壓應力系數B曲線1.0E-041.0E-031.0E-021.0E-01系數A注：用于除圖4-4注明的材料外，材料的屈服強度R>260MPa的碳鋼、低合金鋼等。圖4-6外壓應力系數B曲線1.0E-031.0E-02系數A圖4-7外壓應力系數B曲線系數A圖4-8外壓應力系數B曲線圖4-10外壓應力系數B曲線B/MPaB/MPa系數A注：用于S31603鋼等。圖4-11外壓應力系數B曲線系數A注：用于S21953鋼等。圖4-12外壓應力系數B曲線4.5外壓圓筒加強圈的設計4.5.1加強圈的計算4.5.1.1慣性矩計算選定加強圈材料與截面尺寸，計算其橫截面積A,和加強圈與圓筒有效段組合截面的慣性矩I?,圓筒有效段系指在加強圈中心線兩側有效寬度各為0.55GB150.3—2011……(4-8)………(4-9)此截面應具有加強圈需要的慣性矩圖4-13外壓容器加強圈的各種布置圖圖4-15加強圈與圓筒的連接表4-2圖4-2的曲線數據表D。/δcA值A值A值434579.59E-028.848.398123457564.974.904.901234579.82E-024.777.13E-034.465234579.29E-028.024.944.784.654.594.544.531234579.64E-024.636234578.37E-024.694.1112348.77E-024.849.02E-0312349.68E-024.538.90E-0389.68E-028.75表4-2(續(xù))D。/δ.D。/δ.D。/δ.724567812468212345671234678124694.80E-0212456781248表4-2(續(xù))D。/δ.246824688.30E-048.80E-06124689.23E-036.66E-046.02E-05124689.09E-039.76E-04124682.70E-038.68E-048.94E-059.88E-06124689.14E-048.08E-058.82E-0612458.92E-049.80E-059.92E-06124689.55E-038.81E-04表4-2(續(xù))D。/δ.A值D。/δ.A值D。/δA值8.91E-045.96E-051244.149.57E-06表4-3圖4-3的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值6.20E-048.009.002.009.0082.792.096.02.00F-024256.002.002.00E-0242.745.347.060.086.086.04.09E-046.008.009.002.002.00E-0246.760.061.366.74753.25E-042.502.00E-020.95640.042.748.05.08E-046.008.002.5062.768.085.393.34253.54E-044.0040.0表4-4圖4-4的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值2.002.004.008.0082.494.44008.0099.24753.90E-046.008.009.002.004.006.008.000.97741.344.347.149.462.968.682.686.388.792.694.79.30E-042.002.504.004004.00E-046.008.009.002.004.0042.146.860.062.880.088.895.25.00E-046.008.0065.6表4-5圖4-5的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值7.65E-044.002.50E-023.00E-024.27E-043.00E-020.95641.35.59E-046.63E-045.00E-04表4-6圖4-6的曲線數據表屈服強度MPaA值MPa屈服強度MPaA值B值MPa屈服強度MPaA值MPa415MPa4.00F-054.00E-05260-275MPa4.00E-054.00E-054.00E-05表4-7圖4-7的曲線數據表A值A值A值4.00E-043.00E-02表4-8圖4-8的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值4.63E-0460.097.33.34E-044.006.006.0040.042.745.361.382.782.748065.368.02.78E-040.93344.062.762.73.86E-042.00E-034.0046.484.089.393.398.74803.09E-044.00表4-9圖4-9的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值5.88E-044.004.006.004806.004.0066.784.088.096.05.07E-044.006.0093.396.04.50E-044.000.93342.066.782.387.15.75E-0468.681.390.796.04805.19E-04表4-10圖4-10的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值5.24E-042.00E-032.00E-0294.789.689.62.70E-0440.03.13E-0444.03.52E-0442.0表4-11圖4-11的曲線數據表溫度/℃溫度/℃溫度/℃5.87E-047.00E-035.00E-034.5666.282.786.74.02E-047.00E-034.0084.088.098.798.74253.06E-045.00E-0362.74.46E-045.00E-036.0093.396.03.55E-0440.0表4-12圖4-12的曲線數據表溫度/℃A值溫度/℃A值溫度/℃A值室溫4.006.004.006.004.006.00的拉撐結構設計方法。其中，凸形封頭包括橢圓形封頭、碟形封頭、球冠形封頭(見圖5-1、圖5-2、半球形封頭按第3章或第4章計算。5.3.1橢圓形封頭一般采用長短軸比值為2的標準型。GB150.3—2011表5-1系數K值D;KKD;/2h;≤2的橢圓形封頭的有效厚度應不小于封頭內直徑的0.15%,D;/2h;>2的橢圓形封頭的有效厚度應不小于封頭內直徑的0.30%。但當確定封頭厚度時已考慮了內壓下的彈性失穩(wěn)問題，可不受橢圓形封頭的最大允許工作壓力按式(5-3)計算：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算應采用本部分第4章外壓球殼設計方法，其中R。為橢圓形封頭的K?——由橢圓形長短軸比值決定的系數，見表5-2。表5-2系數K?值0.990.900.810.730.650.570.50注1:中間值用內插法求得；注2:K?=0.9為標準橢圓形封頭；注3:h。=h;+δm。5.4碟形封頭5.4.1碟形封頭球面部分的內半徑應不大于封頭的內直徑，通常取0.9倍的封頭內直徑。封頭轉角內半徑應不小于封頭內直徑的10%,且不得小于3倍的名義厚度δ。5.4.2受內壓(凹面受壓)碟形封頭封頭計算厚度按式(5-4)或式(5-5)計算：…………(5-5)R;——碟形封頭球面部分內半徑，mm;,其值見表5-3;M——碟形封頭形狀系數,其值見表5-3;r——碟形封頭過渡段轉角內半徑，mm。表5-3系數M值rMMRrM對于R;/r≤5.5的碟形封頭，其有效厚度應不小于封頭內直徑的0.15%,其他碟形封頭的有效厚度應不小于封頭內直徑的0.30%。但當確定封頭厚度時已考慮了內壓下的彈性失穩(wěn)問題，可不受此式如圖5-4所示。a)b)注1:圖中R;——球冠形封頭內半徑，mm;注2:封頭與圓筒連接的T形接頭為全焊透結構，頭的計算厚度δ按第4章外壓球殼計算。對于中間封封頭加強段的計算厚度按式(5-7)計算：Q——系數，由圖5-5查取。P/[o]φ(≈28/D))圖5-5球冠形端封頭Q值圖凸面受壓時，封頭加強段的厚度應同時不小于按5.5.2(即按第4章外壓球殼計算)確定的球殼當2δ/D;<0.002時，加強段厚度按5.5.5計算。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段厚度，否則應在圓筒端部設置加強段過渡連接。圓筒加強段計算厚度一般取封頭加強段計算厚度，封頭加強段長度和圓筒加強段長度均應5.5.4球冠形中間封頭加強段厚度第4章外壓球殼計算)確定的球殼厚度。當2δ/D;<0.002時，加強段厚度按5.5.5計算。要求與封頭連接處的圓筒厚度不得小于球冠形封頭加強段厚度，否則應設置圓筒加強段過渡連接。如圖5-4所示。圓筒加強段計算厚度一般取等于封頭加強段計算厚度，封頭加強段長度和兩側圓筒加5.5.52δ/D;<0.002時加強段厚度計算對于需要加強的球冠形端封頭與球冠形中間封頭，當按照式(3-1)計算得到的δ,使得2δ/D;<代入式(5-7)(即δ=Q?)計算加強段厚度?！鲌D5-6球冠形中間封頭Q值圖〇P?/[o]φ(≈2δ/D?)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°的軸對稱無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，見圖5-9、圖5-10;d)大端或小端帶有加強段的無折邊錐殼，見圖5-12、圖5-14。圖5-9大端折邊錐殼圖5-10兩端折邊錐殼5.6.1.2結構要求錐形封頭的結構設計要求按表5-4;表5-4錐形封頭折邊設置要求錐封頭半頂角α>60°錐殼大端允許無折邊應有折邊(r≥10%Da且≥3δ)按平蓋(或應力分析)錐殼小端允許無折邊應有折邊(rs≥5%D。且≥3δ)在任何情況下，過渡段或加強段的厚度不得小于與其連接的錐殼厚度并不小于圓筒內直徑的對于承受外壓的錐形封頭應首先滿足該設計條件下的強度要求。5.6.1.4錐殼與圓筒的連接應采用全焊透結構。Ae——外壓計算時，錐殼大端與圓筒連接處的有效加強截面積，mm2;An——錐殼大端需要加強的截面積，mm2;A?——錐殼小端需要加強的截面積，mm2;Ar——圓筒、錐殼和加強圈的當量截面積，大端為Am.見式(5-26),小端為Ars見式(5-31),mm2;C--厚度附加量(按GB150.1),mm; r——折邊錐殼大端過渡段轉角半徑(見圖5-1……當錐殼由同一半頂角的幾個不同厚度的錐殼段組成時，式中D。分別為各錐殼段大端內直徑。5.6.4受內壓無折邊錐殼5.6.4.1受內壓無折邊錐殼大端厚度無折邊錐殼大端與圓筒連接時，應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行加強；圖5-11確定錐殼大端連接處的加強圖需要增加厚度予以加強時，應在錐殼與圓筒之間設置加強段，錐殼加強段與圓筒加強段應具有相同的厚度δ,步驟如下：a)按照式(3-1)計算與錐殼相連接的圓筒厚度δ,該式中的D;取錐殼大端內直徑Dπ;在任何情況下，加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強段的長度L?應不小于 ;圓筒加強段的長度L應不小于√2Dnδ。無折邊錐殼小端與圓筒連接時，應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行加強；oPe/[o]'φ=8/R?圖5-12錐殼大端連接處的Q,值圖需要增加厚度予以加強時，則應在錐殼與圓筒之間設置加強段，錐殼加強段與圓筒加強段應具有相同的厚度δ,步驟如下：δ,=Q?δ在任何情況下，加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強段的長度L?應不小于δ,=0.001Q?DL………(5-11)δ=0.001Q?D?…………(5-12)上兩式中的Q?與Q?由pa/[o]φ=0.002分別查圖5-12與圖5-14得到0最大角度a注：曲線系按連接處的等效局部薄膜應力(由平均環(huán)向拉應力和平均經向壓應力計算所得)繪制，控制值為1.1[o]'。圖5-13確定錐殼小端連接處的加強圖C0.0050.0080.05注：曲線系按連接處的等效局部薄膜壓力(由平均環(huán)向拉應力和平均經向壓應力計算所得)繪制，控制值為1.1[o]。圖5-14錐殼小端連接處的Q?值圖GB150.3—20115.6.4.4在內壓和軸向載荷共同作用下無折邊錐殼與圓筒連接處的加強設計本節(jié)計算方法適用于半頂角a≤30°的無折邊錐殼、在內壓與其他軸向載荷(如偏心重量、風載荷、地震載荷等)共同作用時，與圓筒連接處的結構應力校核計算。在進行錐殼與圓筒連接處的加強結構設計時，首先應分別滿足按5.6.3、5.6.4.1～5.6.4.3計算的……………y——錐殼與圓筒連接系數，本節(jié)內壓加強設計僅適用于Q、Q,為拉伸載荷的情況(即二者為正值);同時，fi、f?為軸向拉伸時5.6.4.4.1錐殼大端與圓筒連接處的加強設計用pe/[o]φ的比值從表5-5查得△值，若△值小于錐殼半頂角α時，應進行加強設計(中間值用內需要的加強面積最小值按式(5-14)確定。錐殼大端與圓筒連接處的有效加強截面積可按式(5-15)計算，如設置加強圈，還應計入加強圈截表5-5a≤30°錐殼端部與圓筒連接處△值大端pe/[o];小端pe/[o]469注：對于更大的pe/[o];φ值，取△=30 錐殼與圓筒上所有能用于加強的截面都應在距錐殼與圓筒連接處為√Duδ,/2的范圍之內，并且要求加強面積的形心應在距連接處0.25√D?δn/2的范圍之內。5.6.4.4.2錐殼小端與圓筒連接處的加強設計用p./[o]φ的比值從表5-5查得△值，若△值小于錐殼半頂角α時，應進行加強設計(中間值用內需要的加強面積最小值按式(5-16)計算：……面積。αr/Dμ0.100.150.200.300.400.5040°45°60°0.66440.69560.75440.79800.85470.92530.61110.63570.68190.71610.76040.81810.89440.99800.57890.59860.63570.66290.69810.74400.80450.88590.54030.55220.57490.59140.61270.64020.67650.72490.79230.51680.52230.53290.54070.55060.56350.58040.60280.63370.5000注：中間值用內插法。其值見表5-7。表5-7系數f值ar/Dμ0.100.150.200.300.400.5040°45°60°0.50620.52570.56190.58830.62220.66570.72230.79730.90000.50550.52250.55420.57730.60690.64500.69450.76020.85000.50470.51930.54650.56630.59160.62430.66680.72300.80000.50320.51280.53100.54420.56110.58280.61120.64860.70000.50170.50640.51550.52210.53050.54140.55560.57430.60000.5000注：中間值用內插法。5.6.5.2受內壓折邊錐殼小端厚度當錐殼半頂角a≤45°時，如需采用折邊，其小端過渡段厚度按式(5-10)計算，式中Q?值由圖5-145.6.6受外壓錐殼a)無折邊錐殼或錐殼上相鄰兩加強圈之間錐殼段(見圖5-16a)和b]]的當量長度按式(5-20)b)大端折邊錐殼[見圖5-16c]]的當量長度按式(5-21)計算：…………(5-21)c)小端折邊錐殼(見圖5-16d)]的當量長度按式(5-22)計算：…………(5-22)d)折邊錐殼(見圖5-16e)]的當量長度按式(5-23)計算：P?/[o]φ=8/R注：曲線系按連接處的等效局部薄膜應力(由平均環(huán)向拉應力和平均徑向壓應力計算所得)繪制，控制值圖5-15錐殼小端帶過渡段連接的Q?值圖a)b)b)計算δ=(δ-C)cosa;加強圈的設置應滿足4.5.2的規(guī)定。用pe/[o]φ的比值從表5-8查△值，若△值小于錐殼半頂角α時，應進行加強設計(中間值用內pe/[o];φ00.0020.0050.010.020.040.08△/(°)057pe/[o];φ0.100.1250.150.200.250.300.35△/(°)注：pe/[o]φ>0.35時取△=60°。1)確定外壓應力系數B式中：F?=pM+f?tanaA=1.5B/E, (5-27) (5-28)a)b)錐殼及圓筒上所有能用于加強的面積都應在距錐殼與圓筒連接處為求加強截面積的形心在距連接處0.25√D,δ/2的范圍內。5.6.6.5.2錐殼小端與圓筒連接處作為支撐線的判定a)當錐殼小端與圓筒連接處不作為支撐線時，應按圖4-1c-2)所示確定外壓計算長度；否則按b)選取錐殼小端與圓筒連接處的加強結構，確定與錐殼連接的外壓圓筒計算長度Lsm(見圖5-17)。c)按以下步驟計算錐殼小端與圓筒連接處慣性矩：1)確定外壓應力系數B由錐殼小端與圓筒連接處的當量截面積Ars,按式(5-31)計算系數B值………(5-31)F?=p.N+f?tana2)確定外壓應變系數A按所用材料，查表4-1確定對應的外壓應力系數B曲線圖，由B值查取A值；若B值超出設計溫度下曲線的最大值，則取對應溫度曲線右端點的橫坐標值為A值；若B值小于設計溫度曲3)確定所需的慣性矩I按式(5-32)計算錐殼-圓筒或錐殼-加強圈-圓筒組合截面所需的慣性矩I值 d)計算錐殼小端與筒體連接處組合結構的有效慣性矩I?,應滿足I,≥I;否則應選取更大慣性矩的組合加強結構重新計算I。直至滿足要求。有效慣性矩I。的計算可計入圓筒與錐殼連接線兩側各為0.55√D。δ,的殼體，若兩側殼體有效寬度與相鄰加強圈的殼體有效寬度相重疊，則重疊部分每側各按一半計算。5.6.6.6錐殼與圓筒相連的外壓計算框圖見圖5-18。確定支撐線的位置按圖4-1確定計算長度根據各段參數確定各段厚度否所考慮的段中否是否含錐亮是有錐亮大端有有無折邊無錐殼大端與圓簡連接處加強設計有錐殼小端有有無折邊無錐殼小端與圓筒連接處加強設計否否是計算所需的加強面積At計算所需的加強面積As計算有效加強面積Aes是增加Aes計算有效加強面積Aet是否否否否是無有無折邊有調整幾何參數否是是否作為支撐線考慮是計算慣性矩II(5.6.6.4.2)否是是是無否是否作為支撐線考慮是有無折邊有計算慣性矩II?(5.6.6.5.2)I?≥I?≥幾何參數是完成錐殼大端與陶筒連接處的設計完成錐殼小端與圓簡連接處的設計按5.6.6.2節(jié)的外壓錐殼的計算(或按第4章),完成設計計算圖5-18錐殼與圓筒連接處外壓計算框圖5.7偏心錐殼5.7.1本節(jié)適用于連接具有平行軸線兩圓筒的非軸對稱偏心錐殼(見圖5-19),同時滿足以下要求a)兩筒體軸線間距L應不大于兩筒體內直徑差值的1/2;b)對內壓情況偏心錐殼與筒體間夾角大值a?≤30°,對于外壓情況a?≤60°;圖5-19偏心錐殼a)錐殼半頂角α取偏心錐殼與筒體間夾角α?、α?的大值；b)按5.6.3要求確定偏心錐殼厚度；c)按5.6.4.1要求確定偏心錐殼大端厚度；d)按5.6.4.2要求確定偏心錐殼小端厚度；5.7.3受外壓偏心錐殼厚度計算5.8變徑段圖5-20反向曲線變徑段K——結構特征系數；L——非圓形平蓋螺栓中心連線周長，mm;r——平蓋過渡區(qū)圓弧半徑，mm;Lq——螺栓中心至墊片壓緊力作用中心線的徑向距離(見表5-9中簡圖),mm;W——預緊狀態(tài)時或操作狀態(tài)時的螺栓設計載荷(按第7章),N;Z——非圓形平蓋的形狀系數；[o]*——設計溫度下平蓋材料的許用應力(按GB150.2的規(guī)定),MPa。5.9.3圓形平蓋厚度………(5-33)對于表5-9中序號9、10所示平蓋，應分別取其操作狀態(tài)及預緊狀態(tài)的K值代入式(5-33)進行計對于表5-10中序號11、12、13、14所示平蓋宜采用鍛件加工制造。如采用軋制板材直接加工制造，則應提出抗層狀撕裂性能的附加要求。表5-9平蓋系數K選擇表固定方法序號結構特征系數K與圓筒一體或對焊1焊縫中心切線8僅適用于圓形平蓋力。<0.6MP斜度1:3表5-9(續(xù))固定方法序號結構特征系數K角焊縫或組合焊縫連接2圓形平蓋0.44m(m=δ/δe),且不小于0.3;非圓形平蓋0.443吲D圓形平蓋：0.44m(m=δ/δe),且不小于0.3非圓形平蓋：0.44f≥δ.4D圓形平蓋：0.5m(m=δ/δ。),且不小于0.3非圓形平蓋：0.5f≥0.78.5吲鎖底對接焊縫630.44m(m=δ/δe),且不小于0.37]30°3XD.表5-9(續(xù))固定方法序號結構特征系數K螺栓連接8圓形平蓋或非圓形平蓋9Ja圓形平蓋：預緊時非圓形平蓋：操作時,0.32+預緊時,是表5-10平蓋系數K選擇表序號結構參數要求δ?！?8mm時，r≥10mm;δ。>38mm時，r≥0.258。,且不超過20mm查圖5-21Dc表5-10(續(xù))序號簡圖結構參數要求Der≥3δ;注：查圖5-21時，以δ作為與平蓋相連接的圓筒有效厚度δ。查圖Der≥3δ要求全截面熔透接頭查圖ee<圖5-21平封頭結構特征系數圖5-22平封頭結構特征系數5.9.4非圓形平蓋厚度…………(5-34)b)對于表5-9中序號9、10所示平蓋，按式(5-35)計算，5.9.5加筋圓形平蓋厚度對于如圖5-23所示的加筋平蓋厚度按式(5-36)計算，且平蓋厚度值不小于6mm。式中，當量直徑d取圖5-23所示d?和d?中較大者。圖5-23加筋平蓋結構示意圖筋板與平蓋之間應采用雙面焊；如采用矩形截面筋板，其高厚比一般為5～8,且筋板與平蓋組合截面(平蓋有效寬度見圖5-23中L?)抗彎模量W應滿足式(5-38):平蓋中心加強圓環(huán)截面的抗彎模量不小于加強筋板的截面抗彎模量。5.10鍛制緊縮口封頭5.10.1范圍及一般要求緊縮口封頭的結構形式見圖5-24,直邊段的厚度按式(3-1)計算，但其有效厚度不得小于與之對接的圓筒有效厚度；直邊段長度l一般應不小于50mm。圖5-25所示范圍及內容進行強度校核。Y—圖5-24帶直邊的緊縮口封頭其余尺寸可按結構要求確定。此形式封頭可按圖5-25不帶直邊的緊縮口封頭5.10.2符號b——墊片有效密封寬度(見第7章),mm;Dc——墊片壓緊力作用中心圓直徑，mm;Fp——作用于法蘭內徑截面上的流體靜壓軸向力，N;H——不包括直邊段的封頭高度，mm;M——作用于縱向截面的彎矩，N·mm;m——墊片系數(見表7-2);pe--計算壓力(見GB150.1),MPa;F=0.785D2p。F=0.785DpF。=6.28Dcbmp.An=ZAniI=2[2I?+Z(L2A;)]截面面積A;由中性軸至截面最外端距離SShShh2bh3☆b☆b23(b?+b)36(b?+b)AbAb3bh3bb0.2146r20.7767r0.0075r?ShSh0.5754r0.0552r?5.11帶法蘭的凸形封頭5.11.1適用范圍本節(jié)適用于帶法蘭凸形封頭的設計，封頭形式如圖5-26所示。b)c)圖5-26帶法蘭凸形封頭Dc——墊片壓緊力作用中心圓直徑，mm;Fo——封頭壓力載荷引起的作用在法蘭環(huán)內直徑上的軸向分力(Fp=0.785D2pe),N;F,-封頭壓力載荷引起的作用在法蘭環(huán)內直徑上的徑向分力(見表5-12),N;Lo——F?對螺栓中心的力臂，mm;L,——F,對法蘭環(huán)截面形心的力臂，mm;δ--法蘭計算厚度，mm;GB150.3—20115.11.3受內壓帶法蘭凸形封頭…………(5-43)式中：M。按7.5.3計算。……………(5-45)…………(5-46) ……………(5-48)…………(5-49) ……(5-50)b)法蘭應力按表5-12校核。a)封頭厚度按4.4計算；F(Lp-Lc)+Fr(Lr-Lc)-F?L,;式中L,的計算同表5-12。墊片及螺栓計算計算壓力pe=MPa墊片材料設計溫度t=℃外徑×內徑×厚度m=法蘭材料假設法蘭有效厚度δ=mm封頭有效厚度δ=mm許用應力螺栓材料螺栓直徑dg=mm螺栓數量n=個許用應力Am=(F+Fp)/[o],=mm2W=0.5(Am+A)[o],=N預緊情況法蘭受力力臂力矩操作情況Mo=FpLp=N·mmMc=FsLc=N·mmMr=FrLr=N·mmF=Fcotβ?=NM?=F?L,=N·mm操作情況下法蘭總力矩M。=Mp+Mc+Mr-M,=N·mm表5-12(續(xù))墊片及螺栓計算法蘭厚度1/4(D。+D;)假設的法蘭有效厚度δ≥max{δ,δp}且δ≥2δ,否則應重新假設δ,直至滿足要求。Fp作用點形心/2D;R注：表中符號及其值的取法凡未列入本節(jié)的符號說明者均按第7章。5.12.1范圍5.12.3.1規(guī)則拉撐布置的L,K取值圖5-27規(guī)則的拉撐布置表5-13典型拉撐結構型式及參數序號K1夾套設計壓力p≤1.6MPa;夾套板厚≤12mm;角焊縫根部完全熔合，焊腳尺寸不小于夾套壁厚2應完全焊透應完全焊透適用于焊接棒狀或板狀拉撐，且板厚δ≤30mm;角焊縫的軸向受剪面積不小于拉桿橫截面積的1.4倍3角焊縫的軸向受剪面積不小于拉桿橫截面積的1.4倍466間加裝密封材料或涂料。適用于可能出現滲漏的低壓場合。貫穿平封頭的螺紋結構拉撐，平封頭內外側均有螺母和墊圈，墊圈厚度不小于6mm。墊圈外徑不小于螺栓直徑的2.5倍內外均有螺母，但僅外側有墊圈(其余條件同上)5.12.3.2不規(guī)則拉撐布置的L,K取值a)取通過任意3個相鄰支撐點的最大當量圓(其內部無拉撐)直徑為de,則支撐的間距L=d?/√2;圖5-28不規(guī)則支撐設置表5-14與支撐點類型相關的系數K支撐點類型K支撐點在封頭圓弧過渡的起點管板外周的固定線管排中心線管狀支撐其他支點按表5-135.12.4拉撐的支承截荷W接頭焊縫截面面積不得小于拉撐所需最小截面面積的1.4倍。b)拉撐間距一般不大于30倍拉桿直徑。5.13焊接結構封頭與筒體的焊接結構除滿足前述要求外，不允許采用如圖5-29所示結構圖5-29不允許采用的焊接結構6開孔與開孔補強6.1范圍及一般要求6.1.1等面積法適用范圍a)當圓筒內徑D≤1500mm時，開孔最大直徑do≤D,/2,且dw≤520mm;當圓筒內徑D?>b)凸形封頭或球殼開孔的最大允許直徑do≤D;/2:c)錐形封頭開孔的最大直徑dop≤D:/3,D?為開孔中心處的錐殼內直徑。6.1.2分析法適用范圍d,dop/mmd,dop/mmD,D;/mm圖6-1圓筒開孔補強分析法與等面積法適用范圍a)設計壓力p≤2.5MPa;b)兩相鄰開孔中心的間距(對曲面間距以弧長計算)應不小于兩孔直徑之和；對于3個或以上相c)接管外徑小于或等于89mm;d)接管壁厚滿足表6-1要求，表中接管壁厚的腐蝕裕量為1mm,需要加大腐蝕裕量時，應相應增接管外徑接管壁厚6.1.4開孔附近的焊接接頭容器上的開孔宜避開容器焊接接頭。當開孔通過或鄰近容器焊接接頭時，則應保證在開孔中心的2d?范圍內的接頭不存在有任何超標缺陷。6.2.1GB150.1通用要求中界定的術語和定義適用于本章。C——厚度附加量(按GB150.1規(guī)定),mm:f;——強度削弱系數；g-—接管補強系數；K——等效總應力集中系數Km等效薄膜應力集中系數；nn——等效薄膜應力校核系數；ny——等效總應力校核系數；pe——計算壓力(按第3章),MPa;R球殼或半球形封頭內半徑，橢圓形封頭當量球面或碟形封頭球面內半徑，mmS?——孔帶的單位長度(見圖6-6、圖6-7),mm;殼體開孔處的計算厚度，mm;δ——接管有效厚度，mm;φ——焊接接頭系數(按GB150.1規(guī)定);v?——軸向排孔削弱系數；v?——當量軸向排孔削弱系數；v?——對角向排孔削弱系數；f兩相鄰開孔中心線與殼體軸線之夾角，()6.3單個開孔補強的等面積法6.3.1單個開孔的適用范圍6.3.2補強結構型式與補強件材料6.3.2.1補強圈補強補強圈與接管、殼體的焊接結構參見附錄D和JB/T4736。采用該結構補強時，應符合下列規(guī)定a)低合金鋼的標準抗拉強度下限值Rm<540MPa;b)補強圈厚度小于或等于1.5δm;6.3.2.2整體補強6.3.2.3補強件材料對于接管材料與殼體材料不同時，引入強度削弱系數f,=[o]:/[o]',表6.3.3殼體開孔補強寸(弦長)加2倍厚度附加量。式中：GB150.3—2011a)對于圓筒或球殼開孔，為開孔處的殼體計算厚度；b)對于錐殼(或錐形封頭)開孔，由式(5-8)計算，式中D。取開孔中心處錐殼內直徑c)若開孔位于橢圓形封頭中心80%直徑范圍內，δ按式(6-2)計算，否則按式(5-1)計算。K?——橢圓形長短軸比值決定的系數，由表5-2查得；………(6-3)6.3.3.3外壓容器殼體開孔所需補強面積按式(6-4)計算：對安放式接管取f=1.0;6.3.3.4容器存在內壓與外壓兩種設計工況時，開孔所需補強面積應同時滿足6.3.3.2和6.3.3.3的6.3.4平蓋開孔補強6.3.4.1平蓋開單個孔，且開孔直徑do≤0.5D。(D。取平蓋計算直徑，對非圓形平蓋取短軸長度)時，所需最小補強面積按式(6-5)計算：A=0.5doδ………………(6-5)δ,-—平蓋計算厚度，按第5章計算，mm。6.3.4.2平蓋開單個孔，且開孔直徑dop>0.5D。時，其設計計算按6.5的要求。6.3.5有效補強范圍及補強面積計算開孔補強時，有效補強范圍及補強面積按圖6-2中矩形WXYZ范圍確定。6.3.5.1有效補強范圍a)有效寬度B按式(6-6)計算，取二者中較大值；b)有效高度按式(6-7)和式(6-8)計算，分別取式中較小值。外伸接管有效補強高度， …………(6-7)內伸接管有效補強高度；…………(6-8)b)圖6-2有效補強范圍6.3.5.2補強面積A:Ao+Ag(1-f)8888An:26·δatA?:A?+A??fAu:(B-dp)(Se-δ)-2δ(δe-δ)A?:Az?*f+Az?°fA2?:2h?(δc?-δ?)A??:2h?(δct-C)在有效補強范圍內，可作為補強的截面積按式(6-9)計算：A?殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積，按式(6-10)計算，mm2;A?=(B-do)(δ。-δ)—2δ(δ。-δ)(1-f?)………………(6A,接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積，按式(6-11)計算，mm2;A?——焊縫金屬截面積(見圖6-2),mm2。若Aa≥A,則開孔不需另加補強；若A。<A,則開孔需另加補強，其另加補強面積按式(6-12)計算：A?——有效補強范圍內另加的補強面積(見圖6-2),mm2。6.4多個開孔補強的等面積法6.4.1殼體多個開孔補強a)當任意兩個相鄰開孔的中心距小于兩孔直徑之和，而使其補強范圍彼此重疊時(見圖6-3),在通過兩孔中心點連線的殼體法截面內采用聯合補強。聯合補強的總面積應不小于各孔單獨補強所需面積(按6.3.3和6.3.5計算)之和，且兩孔之間的補強面積不小于兩孔所需總補強面積的50%。多個開孔中心連線在同一直線上時，按逐次配對的開孔處理，重疊部分的面積應按該相鄰兩孔的直徑比分攤。b)對3個及以上開孔，若兩兩相鄰開孔的中心距小于該兩孔直徑之和，且采用聯合補強時(見圖6-4),則這些相鄰開孔的中心距應至少等于其平均直徑的4/3倍。任意相鄰兩孔之間的補強面積應至少等于該兩孔所需總補強面積的50%。若任意兩相鄰開孔中心距小于其平均直徑的4/3倍，則該兩孔之間的任何金屬均不得用作補d)圓筒上一系列規(guī)則排列的開孔，其每個開孔又無法進行單獨補強時，應采用6.4.2的方法圖6-3相鄰開孔圖6-4多個開孔6.4.2排孔的補強要求圓筒全長(或部分)范圍內開設排孔時，應用排孔削弱系數代替式(3-1)中的焊接接頭系數φ,對該圓筒(或該部分)厚度進行校核。圖6-5每排孔節(jié)距都相等示例圖6-6每第二排孔節(jié)距不等示例軸向圖6-7每第二、第三排孔節(jié)距不等示例圖6-8對角線排列示例a)排孔沿軸向規(guī)則分布，管孔節(jié)距每排相等時(見圖6-5),軸向排孔削弱系數v?按式(6-13)計算；任意一排管孔節(jié)距不均勻時(見圖6-6、圖6-7),平均排孔削弱系數v?按式(6-14)計算.式中：n——S?長度內的管孔數。b)對規(guī)則的多排軸向開孔或對角線孔帶(見圖6-8),還應校核當量軸向排孔削弱與對角向排孔1)當量軸向排孔削弱系數v?根據θ角與S?/do。由圖6-9確定；2)按式(6-13)計算軸向排孔削弱系數v?,對角向排孔削弱系數v?按圖6-10由S?/S?和v?值查?。划斄枯S向排孔削弱系數以/%當量軸向排孔削弱系數以/%1)在長度等于圓筒內直徑(當圓筒內直徑超過1500mm,按1500mm)的任意排孔段，計算各段孔排削弱系數，取最小者作為平均排孔削弱系數；2)在長度等于圓筒內半徑(當圓筒內半徑超過750mm,按750mm)的任意排孔段，計算各段孔排削弱系數，取最小者的1.25倍作為平均排孔削弱系數；e)必要時，還應校核：圓筒環(huán)向排孔間承受的軸向應力不得超過圓筒排孔間承受環(huán)向應力的注1:當量軸向排孔削弱系數也可用注2的公式計算，但不允許超出圖中橫坐標及縱坐標所示范圍。注2:當量軸向排孔削圖6-9對角向排孔當量軸向排孔削弱系數計算圖32+u.其中6.4.3平蓋上開多個孔采用增加平蓋厚度進行補強的方法適用于：平蓋危險徑向截面上各開孔寬度總和不超過D;/2,任意相鄰兩孔中心距大于兩孔平均直徑的1.5倍且小于或等于2倍。若平蓋厚度按式(5-33)～式(5-35)計算，式中平蓋結構特征系數K應考慮開孔削弱。按式(6-15)計算削弱系數v:…………(6-15)D.——平蓋計算直徑，見表5-9或表5-10,mm;Zb——平蓋危險徑向截面上各開孔寬度之總和，mm。按表5-9或表5-10查取K后確定系數K?:當K?/v≤0.5時，如K?/v>K,則以K?/u代替式(5-33)～式(5-35)中的K,否則直接取K值計算6.5平蓋中心單個圓形開孔(d≥0.5D。)6.5.1用螺栓連接的平蓋按第7章作為法蘭結構進行計算。6.5.2表5-9序號2～7,表5-10所示平蓋(若與圓筒對接焊接連接，應是全焊透結構),開孔帶有接管的平蓋(平蓋與接管連接處應是整體結構或用全焊透連接)或無接管(見圖6-11)的平蓋，均按以下步驟進行計算，其各項應力及其開口結構需滿足相應要求(計算中未注明符號的定義同7.3)。圖6-11中心大開孔的整體平蓋示意圖6.5.2.1略去與平蓋連接的圓筒，根據法蘭計算的原理，確定平蓋的計算力矩和計算應力。a)計算力矩按式(6-16)計算：式中：…………(6-18)δ?——厚度(取接管處，見圖6-11),mm;Fr——作用力，按式(6-19)計算，N;b)取K=D。/d,計算應力按式(6-21)～式(6-23)計算：…………(6-22)……………(6-23)式中：對不帶接管的開孔平蓋，其σn=0R=0;按照平蓋開孔處的接管參數確定，Y、Z查相應圖表得到；δ?——厚度(取接管處，見圖6-11),mm。6.5.2.2按下列步驟計算圓筒與平蓋連接處的應力。a)按式(6-24)或式(6-25)計算(EO):帶接管：…………(6-24)無接管：…………(6-25)——厚度(取接管處，見圖6-11),mm;V?、f、h。——由平蓋開孔處的接管參數確定，(見7.3)。b)按式(6-26)計算MH:……)由平蓋外徑處圓筒的參數確定(見7.3);δ-—厚度(取圓筒處，見圖6-11),mm。c)按式(6-27)計算x?:x?——參數；F?、h?！善缴w外徑處圓筒的參數確定，(見7.3).d)按式(6-28)～式(6-30)計算平蓋和圓筒連接處的圓筒頸部軸向應力σs、平蓋外徑處的徑向應………………(6-29)由平蓋外徑處圓筒的參數確定，(見7.3);δ?、δ——厚度(取圓筒處，見圖6-11),mm;Z?——系數，按式(6-31)計算：K——系數，按式(6-32)計算：6.5.2.3計算平蓋開孔處的應力…………(6-31)平蓋開孔處接管的頸部軸向應力σ、開孔處平蓋的徑向應力σg。和環(huán)向應力σro,按式(6-33)～式(6-35)計算：σHo=X?OHσRo=Z1GRF?、h?！善缴w外徑處圓筒的參數確定，見7.3, (6-34) (6-356.5.2.4應力校核………(6-36)7.5.3.4的要求。6.6圓筒徑向接管開孔補強設計的分析法本節(jié)給出了內壓作用下圓筒具有徑向平齊接管開孔補強設計的另一種方法，本計算方法是根據彈性薄殼理論得到的圓筒開孔補強的應力分析法，力學模型如圖6-12a)。在本方法涵蓋的補強適用范圍本計算方法可保守地用于帶有徑向內伸接管的補強計算。本節(jié)給出兩種等效的補強計算途徑，根據需要可任擇其一：a)等效應力校核；b)補強結構尺寸設計。有特殊要求(如核能裝置中可按本標準進行設計的容器)的壓力容器圓筒開孔補強計算，僅可采用等效應力校核方法。對于內壓與接管外載荷共同作用下的圓筒接管開孔補強計算分析方法，將另行單獨發(fā)布。6.6.1適用范圍a)適用于內壓作用下具有單個徑向接管的圓筒；b)當圓筒具有兩個或兩個以上開孔時，相鄰兩開孔邊緣的間距不得小于2√D?δc)圓筒、接管或補強件的材料，其標準室溫屈服強度與標準抗拉強度下限值之比Re/Rm≤0.8;d)接管或補強件與殼體應采用截面全熔透焊縫，從而確保補強結構的整體性；f)圓筒與接管之間角焊縫的焊腳尺寸應分別不小于δ。/2和δ/2,接管內壁與圓筒內壁交線處圓角半徑在δ/8和δ/2之間，見圖6-12b);g)本設計方法適用下列參數范圍：p≤0.smax[0.5,p]≤δ/δ≤2b)圖6-12開孔補強設計分析法力學模型D=D;+δ.+2C?…(6-37)d=d?-δ………c)由p,λ,δ/δ。查曲線圖組6-13,得Kn和K;……(6-40)Sn≤nn[o]………(6-41)ny——取2.6;6.6.2.3等效應力校核計算表(見表6-2)表6-2圓筒開孔補強等效應力校核計算表一、已知條件設計壓力MPa設計溫度℃圓筒接管材料許用應力MPa內徑(外徑)mmD?=名義厚度mm厚度附加量mmC?=二、參數計算圓筒接管有效厚度mm中面直徑mmD:+δ.+2Csd?-δ?環(huán)向薄膜應力MPa材料許用應力MPamin([o];,[o])參數參數D/δ.=開孔率p三、查圖路徑一路徑二p向下、上圓整至P(a)P(2)P(i)P(2)查圖，Km=Km(1)Km(2)Km(t)Km(2)查圖，K=K(a)K(2)K(?)K(2)Km(按p內插)K(按p內插)四、結果及校核等效薄膜應力MPaKmG?Kmσ?等效總應力MPaKo?Ko?許用值[Sπ]MPa許用值[Sv]MPa2.6[o]'2.6[o]1校核Sv≤[Sv]注：表中并列路徑一、路徑二，可任擇其一。b)圖6-134……………64……………6圖6-13(續(xù))圖6-13(續(xù))λ900D/δ.400圖6-13(續(xù))j)k)圖6-13(續(xù))λm)n)圖6-13(續(xù))λKp)圖6-13(續(xù))λD/δλD/δ169177.78169177.78r)圖6-13(續(xù))p=d/D=r/Rδ=R/Uδ=r/Ug(0)=δ(0)/δ6.6.3.2補強結構尺寸設計表(見表6-3)表6-3圓筒開孔補強結構尺寸設計計算表一、已知條件設計壓力MPap=設計溫度℃圓筒接管材料許用應力MPa內徑(外徑)mmD?=d.=名義厚度mm壁厚附加量mmC?=二、參數計算圓筒接管有效厚度mm80)=8()=中面直徑mmD=D?+δe’+2Cs材料許用應力MPamin([o];,[o]!)中間參數MPaU=Sm/p計算厚度mmR/Ur/U補強系數h(0)=0/δg?)=開孔率p三、查圖及結果p向下、上圓整至P(2)=方式一令h=h(0)由p,U,h查曲線得g查圖，由U、h查得gg(u)=g[U,h,pa]]g(2)=g[U,h,p(z)]按p內插得gmingmin=需接管最小壁厚(δ)minmmgminδ校核要求δ≥(δ)min方式二令g=g?)由p,U,g查曲線得h接管中徑d(n)mmd(i)=Dp(?)d(2)=Dp(2)接管計算厚度δ(n)mmd(u)/2Udo/2U計算g(n)g(1)g(2)=8(0)/δ(2)查圖，由U,g(m)查得hh(u)=h(z)=按p內插得hmiimmhmin=需筒體最小厚度δminhminδ校核b)圖6-14[o]/p=R/T?圖6-14(續(xù))[o]'/p=R/T?圖6-14(續(xù))[o]/p=R/T?[o]'/p=R/T?h)圖6-14(續(xù))圖6-14(續(xù))7法蘭7.1.1本章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的設計。當選用JB/T4700~7.1.4帶頸法蘭應采用熱軋或鍛件經機加工制成，加工后的法蘭c)圓環(huán)的對接接頭應采用全焊透結構；d)圓環(huán)對接接頭應經焊后熱處理及100%射線或超聲檢測，合格標準按JB/T4700的規(guī)定。7.1.5碳素鋼或低合金鋼制法蘭在下列任一情況下應經正火熱處理：a)法蘭斷面厚度大于50mm;b)鍛制法蘭。7.1.6用碳素鋼或低合金鋼板材或型材制造的法蘭環(huán)對接接頭、焊制整體法蘭7.1.7螺栓的公稱直徑應不小于M12,當公稱直徑大于M48時，應采用細牙螺紋。7.2法蘭分類7.2.1窄面法蘭：墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內，常用的窄面法蘭結構型式見圖7-1、圖7-2,計算方法按7.5;對于特殊結構形式的窄面法蘭，如反向法蘭計算方法按7.6;筒體端部結構計算按7.7。7.3.1GB150.1通用要求中的術語和定義適用于本章。A?——實際使用的螺栓總截面積，mm2;b?！獕|片基本密封寬度(見表7-1),mm;E——法蘭材料的彈性模量(見GB150.2),MPa;f——整體法蘭頸部應力校正系數(法蘭頸部小端應力與大端應力的比值)Fp——內壓引起的作用于法蘭內徑截面上的軸向力，N;F?——整體法蘭系數，由圖7-3、表7-8查得或按表7-7計算；F?——帶頸松式法蘭系數，由圖7-5查得或按表7-7計算；J——法蘭剛度指數；——相鄰螺栓間距(見表7-3),mm;LA——螺栓中心至法蘭頸部(或焊縫)與法蘭背面交點的徑向距離(見表7-3),mm;Lp-—螺栓中心至Fp作用位置處的徑向距離(見圖7-1),mm;L。——螺栓中心至法蘭外徑處的徑向距離(見表7-3),mm;Le——螺栓中心至Fg作用位置處的徑向距離(見圖7-1),mm;Lr——螺栓中心至Fr作用位置處的徑向距離(見圖7-1),mm;M—-作用于筒體端部縱向截面的彎矩，N·mm;N——墊片接觸寬度，(見表7-1),mm;n——螺栓數量；T—與K相關系數，由圖7-8或表7-9查得；U——與K相關系數，由圖7-8或表7-9查得；Z——與K相關系數，由表7-9或圖7-8查得；[o]n——室溫下圓筒材料的許用應力(按GB150.2),MPa;[o]:——設計溫度下圓筒材料的許用應力(按GB150.2),MPa;7.4法蘭型式松式法蘭及其載荷作用位置見圖7-1a-1)、b-1),典型的松式法蘭——活套法蘭結構如圖7-1a-1)不帶頸的型式(即實線部分),其計算按表7-6進行。對帶頸的松式法蘭可按整體法蘭(表7-5)計算，但各種型式的整體法蘭及載荷作用位置見圖7-1c)、d)、e)、f)、g),其計算按表7-5進行。下列條件時也可按活套法蘭(表7-6)計算：a)δ?≤15mm,D;/δ≤300;b)p≤2MPa;c)設計溫度小于或等于370℃。單面或雙面全焊透圖7-1法蘭型式b-2)整體法蘭c)g)圖7-1(續(xù))任意式法蘭h)k)圖7-1(續(xù))圖7-2法蘭結構F?≥0.7δ,b-1)正面和反面焊接的法蘭c-1)對焊法蘭c-2)對焊法蘭(由板材制成)II不按比例不按比例注1:圖a-1)、a-2)、b-1)、b-2)法蘭內徑與圓筒外徑間的間隙不得大于3mm,且兩側徑向間隙之和不得大于4.5mm。隙之和不得大于4.5mm。圖7-2(續(xù))序號IⅡNNNN2N2NNNQ8Nw+δ?2小—一/N最大4UZ最大4①N2o≤N/2Nw+N4w+3N83NN484NN85NNN486①①α8表7-2常用墊片特性參數墊片材料墊片系數m比壓力yMPa簡圖壓緊面形狀(見表7-1)類別(見表7-1)無織物或含少量石