淺談常規(guī)壓力容器的開孔補強設計

1、淺談常規(guī)壓力容器的開孔補強設計摘要：在壓力容器上開孔，將會使壓力容器的承壓能力降低，在其設計工藝條件下會產生危險，因此壓力容器開孔后需進行補強，本文介紹了壓力容易開孔補強的兩種方法和應注意的問題，并針對實例進行了計算演示。關鍵詞：壓力容器補強開孔隨著化工行業(yè)的發(fā)展，壓力容器在化工廠中越來越普遍，其安全性也越來越受到重視。開孔補強設計是壓力容器設計中必不可少的一部分，標準和規(guī)范中雖然對設計和計算都作了較為詳細的規(guī)定，但安全、經濟、合理的設

2、計仍是擺在我們面前的一個課題。一旦計算有誤就會造成容器的破壞，甚至引起工作人員的傷害，或者造成經濟上的浪費。按照GB1501998《鋼制壓力容器》規(guī)定，在壓力容器的設計過程中，應采用適當?shù)拈_孔補強設計。下面就對壓力容器的開孔補強進行分析。一、開孔補強方法的選擇1.壓力面積法壓力面積是西德AD規(guī)范中采用的開孔補強方法，其開孔率可達0.8，較等面積法為大。當開孔率超出等面積法適用范圍時，常采用該法進行補強：壓力面積法的意義如下。式中，AP為

3、補強有效范圍內的壓力作用面積；Aσ為補強有效范圍內的殼體、接管、補強金屬的截面積；力矩等，使邊緣的應力狀態(tài)惡化，這種附加的彎矩對孔邊應力會產生很大的影響，所以基于平板開孔問題的等面積法就不能適應。2.2等面積法從其計算意義上講，未計及開孔邊緣的應力集中問題，是僅就開孔截面的平均應力―整個截面的一次應力強度進行考慮的，對開孔局部高應力部位的安定問題未予校核。尤其是圓筒形殼體上開縱向長圓形（橢圓）孔的情況下，當長短軸之比較大時，在長軸頂點處

4、，可能產生很高的局部應力，極易發(fā)生不安定的問題，而這在等面積補強計算方法中是未能體現(xiàn)的，所以等面積補強方法通常僅適用于長短軸之比≤2的開孔情況，對于長短軸之比2的情況，孔邊局部高應力部位必須輔以安定性校核，對具有疲勞破壞的情況，則尚應考慮疲勞強度問題。二、開孔補強的設計計算在壓力容器開孔補強的具體設計中，除應考慮選擇補強方法、結構及形式外，還應計算A1A2A3≥A，若需要另補強，假設在有效補強范圍內增加A4后可使：A4A1A2A3≥A式