压力容器开孔补强简易计算判别法

在压力容器设计的过程中,为了使设备能够进行正常的工艺操作,满足容器制造、安装、检验及维修等要求,在壳体和端盖上往往需要有各种开孔并联结接管,例如:物料进、出口,测量和控制点,室镜、液面计孔,人孔和手孔等,所以,在压力容器上开孔是不可避免的。容器开孔以后,不仅整体强度受到削弱,而且还因开孔引起的应力集中造成开孔边缘局部的高应力,加上接管上有时还有其它的外载荷,而开孔结构在制造过程中又不可避免地会形成缺陷和残余应力,于是开孔附近就往往成为容器的破坏源-主要是疲劳破坏和脆性裂口,因此,在压力容器设计中必须充分考     

压力容器开孔补强问题分析

在压力容器设计过程中,由于工艺和结构的要求,需要在容器上开孔和安装接管以连接外部管道。但是一个完整而连续的容器壳体开孔后,不仅会导致整体强度削弱,而且会造成开孔处应力集中。另外,开孔接管处通常会受到各种外载荷、温度变化导致的管道伸缩、相连管道振动等因素的影响。在多种原因的综合作用下,失效现象就会发生在开孔边缘处,主要表现为疲劳破坏和脆性裂纹,因此在压力容器的设计过程中必须全面分析和充分考虑开孔补强问题。     

压力容器开孔接管区的有限元分析和实验研究

根据对压力容器正交和切向开孔接管区进行的有限元分析,获得容器筒体、接管及其连接部位的应力分布结果,利用电阻应变测试技术进行现场测试。结果表明,压力容器开孔接管产生明显的应力集中,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力分布更趋复杂,有更明显的应力集中。     

国外关于圆柱壳开孔接管问题的研究概况

1.引言圆柱壳开孔接管是在压力容器设计中最常遇到的问题之一。通常可分为两种情况:容器开孔接管与大型管道三通(T型、Y型等)。无论何种情况,一般说来,结构所承受的载荷(此处尚未涉及温度应力)应包括:(1)内压;(2)作用在接管上的外载荷,可以分解为三个     

球形高压容器制造质量控制

随着压力容器制造技术水平的提高,球形高压容器已在我国广泛应用。由于球形高压容器制造工艺复杂,并伴有开孔接管的问题,所以容器壳体强度容易削弱,开孔周围局部峰值应力增高。为保证容器的安全运行,在制造过程中加强质量控制极为重要。现将我们的做法介绍如下,仅供参考。一、材质控制我厂制造的带接管高压球形容器是为年产六万吨合成氨氮氢气压缩机配套的。材料为西     

组合载荷作用下开孔接管结构强度性能的研究

带接管内压圆柱形容器通常受到内压与接管弯矩的组合作用,接管弯矩会影响内压圆柱壳开孔接管结构的强度性能。在内压与接管弯矩组合作用下,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器开孔接管结构强度性能进行试验研究和有限元分析,考察内压与接管纵向弯矩、内压与接管横向弯矩组合作用下容器开孔接管区弹性应力分布、应力集中、开孔接管结构的变形规律及塑性极限载荷等。结果表明,载荷大小相同时,横向弯矩作用产生应力增量较纵向弯矩作用产生应力增量大,横向弯矩对内压容器开孔接管结构强度较危险。内压作用在开孔接管区纵向截面产生应力增量较横向截面应力增量显著。较小值的内压作用可减缓开孔接管结构弯矩作用下的变形,内压能降低开孔接管结构的纵向极限弯矩,较小内压能增加开孔接管结构的横向极限弯矩。     

压力容器接管的最佳设计

一、前言在化工、宇航及原子能等工业中所用的球形压力容器上,或圆筒压力容器的球形封头上,由于各种需要,往往要开孔与圆柱形接管径向相连。计算和测试都表明,在内压作用下,与未开孔的球壳相比,由于接管的存在,使球壳与接管连接部位的经向和纬向应力都大为提高(图1)。球壳在未开孔时只承受薄膜应力。     

单件容器开孔法

浙江读者王文光同志来信说,希望本刊介绍在容器上开孔的实用方法。在容器上开孔的方法很多,生产中选用那种开孔方法,应根据生产批量及工件具体状况而定。本文介绍单件生产简单而准确的开孔法。一、靠活开孔法所谓“靠活”就是依靠工件坯型来划线开孔。从理论分析,靠活开孔方法只适用于接管的投影图有积聚性的工件。图1中的5个接管中只有接管1、8、5适用,但实际操作中最适宜和简便的是接管1,因为接管3要先用本文后面介绍的计算开孔方法算出接管伸出高度,接管5实际操作较困难。下面以接管1为例说明具体工艺步骤。     

圆柱壳贴板补强结构的实验研究

本文根据美国压力容器委员会计划对圆筒形容器的贴板补强结构进行一系列研究的要求,对5台开孔接管贴板补强结构的圆柱壳容器进行了电测应力实验,所得结果为从理论上研究圆柱壳开孔接管贴板补强结构应力状况和在实际中有效应用贴板补强的设计规范提供了参考。     

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。     

大开孔球壳径向平齐接管的补强设计方法

本文提供了开孔率为0.5至0.7的球壳径向平齐接管的一种补强设计方法。这个研究工作是由全国压力容器标准化技术委员会所计划进行的关于压力容器大开孔研究工作的一部分。对于球壳径向接管开孔率d/D≤1/2、圆柱壳径向接管开孔率d/D≤1/3(d—接管中面直径;D—球壳或圆柱壳中面直径)的情况,     

吸附器封头开孔接管结构应力分析与优化设计

吸附器封头开孔接管结构在吸附工况下,由于几何不连续性会导致局部出现高应力集中,使得开孔区域成为吸附器强度失效破坏的危险部位,所以对吸附器封头开孔接管区域进行强度分析与优化设计具有重要工程意义。传统压力容器设计方法为了保证设备平稳运行,往往通过增加容器壁厚来满足强度要求,设计的容器壁厚较大,质量过重。利用ANSYS Workbench有限元软件,对吸附器封头开孔接管结构进行应力强度分析,建立相应优化模型,通过Workbench响应曲面多目标优化,结合遗传算法对封头开孔接管结构进行优化。以最大应力满足强度设计标准为约束,质量最小为优化目标,给出优化设计后结构尺寸及对应的封头接管质量和最大应力。结果发现,对于封头和接管过渡区出现的最大应力,通过优化封头壁厚、接管壁厚和封头曲面深度三个变量,能够使最大应力在满足强度要求条件下,封头壁厚从34 mm减至24 mm,接管壁厚从30 mm减至26.8 mm,封头整体质量从446.7 kg减至359.7 kg,封头质量减轻近20%,封头整体结构得到有效优化,生产成本明显降低。     

基于有限元方法的圆筒接管壁厚设计

结合我国压力容器分析设计标准JB4732-1995,采用有限元方法(FEM)对圆筒形容器的开孔应力集中及满足强度要求的接管最小壁厚进行分析。分析结果表明,开孔造成的应力集中系数处在3~10之间,并随着开孔直径d和简体内径D的增加而增加;通过采用不同路径分析得到的结果进行对比发现,传统的分析路径偏于保守,标准GB150-2011推荐的应力评定路径分析结果更接近生产实践,有限元分析方法可以方便、可靠地用于圆筒形容器的开孔设计。     

带接管宽板试样声发射(AE)监测

一、前言压力容器接管部位是高应力集中的高梯度区,由于焊接较困难,常规无损检测又难以进行,因此一旦产生缺陷则很容易造成事故,所以一直是国内外学者重点研究的对象,为探索容器开孔接管部位最大峰值应变近似估算方法,从而对该部位缺陷进行安全性评定,采用1000×500mm模拟带接管宽板试样,在事先制有人工裂纹的接管应力集中区做应变等测量。     

容器开孔补强设计的分析与探讨

以等面积补强法为准则,对我国目前主要使用的开孔补强设计标准进行了分析研究,并提出一些建议。从另一角度分析了等面积补强时容器上椭圆形开孔长短径之比不大于2.0的要求;圆筒体切向接管时应使接管开孔直径大于等于圆筒体内径的四分之一,对圆筒体应取与壳体轴线平行的纵向最大直径为开孔直径,对球壳应取纵向和环向中的最大直径为开孔直径;圆筒体轴向斜接管的轴线与圆筒体表面法线的夹角应小于等于60°;对复合材料接管补强指出了其接管名义厚度、接管计算厚度和强度削弱系数的计算方法。     

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。     

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。     

椭圆形封头非径向接管内伸长度的近似计算

压力容器制造中许多接管是装在椭圆形封头上的，有的是开在限制开孔的区域，为了计算该区域接管长度，提出了可以通过简易计算来确定该区域接管的长度。     

压力容器与接管邻近处的弹塑性应力分析

一、引言在内压力的作用下,容器接管开孔区的应力状态比较复杂,其应力分布和应力值的大小与开孔大小,壳体和接管的薄膜应力和过渡连接的结构等因素有关。根据国内外大量的应力分析和试验研究证明在内压下壳体从平面的接管内圆角上将出现最大应力,在工作状态时该处出现局部塑性区,该塑性区的范围很小,从接管区的总体来说仍处于弹性范围内。当开孔直     

环带区含表面裂纹的接管部位的应力分析

一、引言接管是压力容器部件中最基本的结构形式。国内外压力容器典型事故分析表明,压力容器失效发生在容器——接管的相贯处的几率最大。接管区是容器最危险的部位。循环应力实验表明,疲劳裂纹最先在该区形成。国内外对压力容器接管区的研究较多,也