压力容器设计中开孔补强设计的应用分析

本文概括叙述压力容器设计中开孔补强设计,比较说明了整体补强和局部补强两种常见的补强方法,结合实际工作经验,提出压力容器设计过程中开孔补强设计应注意的问题。并从补强圈补强设计、厚壁接管补强设计、整体锻件补强设计三个方面详细地介绍不同的开孔补强方法在压力容器设计过程中的应用,为压力容器设计过程中的开孔补强设计提供借鉴和帮助。     

开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析

开孔补强设计是压力容器设计中必不可少的一部分,压力容器的设计制造中对开孔补强设计的计算和标准要求做出了相关规定。但是实际上开孔补强的设计是否具有安全性、经济性、合理性,需要通过实验验证得知。本文就开孔补强的方法进行分析研究,探讨在压力容器的设计中开孔补强的运用,以便提高压力容器的适用性、安全性、经济性。     

对ASME压力容器规范Ⅷ-1大开孔补强计算方法的质疑

关于压力容器大开孔的补强计算,中国的HG20582与欧盟的EN13445基本相同,美国的ASME规范Ⅷ-1附录1—7中的方法与前者有所不同。本刊2004年第3期刊载的“压力容器大开孔补强设计的压力面积法与ASME法的分析比较”一文曾对此进行过讨论。本刊编委福州市煤气公司吴大声高工对ASME计算方法持有异议,撰写了“对ASME压力容器规范Ⅷ-1大开孔补强计算方法的质疑”一文与有关专家探讨。清华大学陆明万教授和中石化工程建设公司桑如苞高工应本刊的邀请撰写了“关于ASME开孔计算中环向弯矩项的来源”一文做出了解释。本刊现将两篇文章一并刊出,希望业内专家进一步切磋交流。     

压力容器壳体的开孔补强型式

对压力容器壳体开孔补强型式的选择及计算分析分别作了说明。     

压力容器开孔补强设计的应用分析

随着我国化工业的快速发展,压力容器的应用范围越来越广,开孔结果设计对压力容器非常重要。在压力容器设计方面,需要加强对开孔补强进行相应的优化,才能达到标准、规范的要求,从而实现开孔补强设计的有效性。本文主要分析压力容器设计中开孔补强设计的运用,并对不同补强方式的优势进行阐述。     

压力容器接管部位的可靠性设计研究

使用ANSYS软件对某压力容器筒径,不同开孔直径壳体,共3个模型的开孔接管部位进行分析设计,同时提出最弱环模型对接管部位应力强度进行可靠性评定。研究结果表明,在接管需要补强时采用补强圈或厚壁接管补强,均可有效地改善孔边应力集中;随着开孔率的增大,厚壁补强接管部位的可靠性大于等面积补强法所得结果;最后提出厚壁补强时合适的可靠度取值。     

壳体成形后最小厚度的确定

压力容器设计中图纸上常需注明壳体的最小厚度，主要目之一是便于制造厂控制壁厚。利用名义厚度中的圆整部分作为加工减薄量。通常的做法是将壳体的计算厚度δ与材料腐蚀裕量C2之和作为最小厚度提供给制造厂；将名义厚度的其余部分作为加工减薄量进行利用。实际上，壳体名义厚度中的圆整部分往往有一部分甚至全部已被用户开孔补强。若将δ＋C2作为最小厚度提供给制造厂，有可能壳体上的开孔补强不能满足要求，留下安全隐患，因此遇到这种情况时，应作更详细的分析及计算。1分析根据GB150-89《钢制压力容器》标准中式（6－1）与式（6-2），…     

补强圈的设计与制造

采用补强圈补强是常用的压力容器开孔补强结构，制造方便，造价低廉，使用经验成熟，能有效地降低开孔接管根部的峰值应力。1补强圈厚度壳体焊上补强圈后，使该处的容器壳体刚性变大，对接管与壳体的角焊缝的冷却收缩起较大的约束作用，容易在焊缝处造成裂纹。在补强圈外围因外形尺寸突变，引起不连续应力，造成新的应力集中，使其焊缝脚趾处易于开裂。补强圈越厚，这种可能性越大。所以笔者认为，补强圈的厚度一般不应超过开孔处壳体的厚度，GB150－89《钢制压力容器》63．2条关于“补强圈的厚度应小于或等于1．5δn（δn为壳体厚度）；”…     

压力容器大开孔补强设计的压力面积法与ASME法的分析比较

针对压力容器两种大开孔的补强计算方法———压力面积法和ASME法 ,分析了两种方法的异同 ,考证了ASME法计算公式的理论依据和由来 ,通过对某容器大开孔结构的两种方法进行计算比较 ,显示了其间的重大差异并由此对大开孔有限元应力分析结果的应力分类评定提出见解。     

浅谈压力容器设计中常用三种开孔补强方法的区别

在压力容器的设计中,对于壳体的开孔补强,常用的有等面积法、分析法和压力面积法这三种方法,从每种方法的适用范围与出处进行比较区分,以明确各种方法的应用场合及内在的区别与联系。     

压力容器开孔补强方法——等面积法与分析法

对于压力容器的开孔补强,已有研究给出了两种补强方法,分别是等面积补强和分析法。基于此,论述两种补强方法在补强准则、适用范围、局限性以及结构和检验要求等方面的异同。     

压力容器筒体与补强圈间接触特性的研究

在应用薄壳理论对压力容器开孔补强结构进行分析时,常常假设补强圈与壳体间没有接触,对于该假设的合理性并没有相应的依据.文中采用ANSYS软件提供的非线性有限元技术, 分别模拟内压、接管横向、纵向弯矩作用下补强圈与圆柱壳体间的接触行为.分析与试验数据表明,有限元接触分析能很好预测补强圈的应力场,同时对补强圈与筒体之间的间隙量及开孔率对接触的影响也作了初步探讨.     

压力容器简体与补强圈间接触特性的研究

在应用薄壳理论对压力容器开孔补强结构进行分析时，常常假设补强圈与壳体间没有接触，对于该假设的合理性并没有相应的依据。文中采用ANSYS软件提供的非线性有限元技术，分别模拟内压、接管横向、纵向弯矩作用下补强圈与圆柱壳体间的接触行为。分析与试验数据表明，有限元接触分析能很好预测补强圈的应力场，同时对补强圈与简体之间的间隙量及开孔率对接触的影响也作了初步探讨。     

开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析

作为压力容器设计中非常关键的一个步骤,我国在压力容器的相关标准中对开孔补强也做了相关的规范要求。但是就我国目前的情况而言,开孔补强设计各个方面仍旧需要通过不断地实践和研究来完善。本文分析了补强图、厚壁接管、整体锻件设计三方面在开孔补强设计中的应用与设计方法。     

薄壁容器大开孔的新型补强结构

结合薄壁压力容器大开孔的特点,提出一种新型补强结构。以减压塔转油线开孔为例,按照分析设计思想,采用有限元方法设计新型补强结构,并对结构进行尺寸优化和稳定性校核。结果表明,新型补强结构既能满足减压塔刚度和强度要求,又可节省补强材料。     

接管纵向弯矩作用下补强圈与壳体间的接触行为

在应用薄壳理论对压力容器开孔补强结构进行分析时 ,常常假设补强圈与壳体间没有接触 ,对于该假设的合理性并没有相应的依据。本文采用ANSYS软件提供的非线性有限元技术模拟了纵向弯矩作用下补强圈与圆柱壳体间的接触行为 ,分析了接触行为对整个结构最大应力的影响 ,考察了接触变形和接触压力的变化 ,同时还分析了补强圈与壳体之间的间隙变化及不同d/Di 值对接触压力的影响     

压力容器大开孔补强方法

大开孔压力容器在开孔接管部位有很大的应力集中，必须进行补强。本文介绍了几种压力容器大开孔补强方法：压力面积法、极限载荷法、有限单元法，并分析了原理和特点。     

压力容器设计中补强结构的选择及运用

分析了压力容器设计中开孔补强结构形式的选择,并指出了这些结构形式的适用范围以及在设计、计算中所要注意一些问题,并且重点对2种补强方法进行了详细阐述和探究,对于压力容器的结构补强工作,具有一定的实践和参考作用。     

对等面积法开孔补强计算的修正意见

1985年版《钢制石油化工压力容器设计规定》(以下简称《规定》中的有关钢制容器壳体用等面积法进行开孔补强计算存在一些问题。尽管这些问题对实际应用影响不大,但对公式形成是否正确、公式是否合理、准确则具有重要意义。     

关于压力容器开孔补强的几点说明

论文分析说明了不同壳体上的开孔，开孔直接的确定准则，论述了常用开孔补强结构型式（即补强圈补强和整体补强）的补强效果：整体锻件补强优于厚壁管补强优于补强圈补强型，并给出了两种补强结构的适用范围。