浅谈压力容器开孔补强在设计中的应用

?必威动态 ????|???? ?2019-08-10 12:25


  概述在压力容器的设计中,由于结构的要求,常常要在容器上开孔和连接接管。开孔的结果,不但会削弱容器的强度,而且在开孔的附近会造成很高的局部应力,加上制造材料的材质和制造方面往往开始于开孔的孔边缘处,往往成为容器破坏的个重要原因,必须引起十分重视。开孔处实际最大应力与容器基本应力之比称为应力集中系数,以反,在设计中应力求降低反的数值。
  1补强的结构形式筒体或封头的补强结构形式有贴板补强,接管补强和整体补强。
  贴板补强补强材料和厚度般和壳体相同补强圈与壳体很好帖和,所有焊缝必须紧密焊合。为便于焊后检验压缩空气试漏,在补强圈上应开小孔并贴板补强结构简单,容易制造,但贴板与壳体之间不可避免地有间隙存在,造成层薄的空气隙使传热不利,容易产生附加温差应力。另外贴板的搭接焊缝造成较大的应力集中,抗疲劳性工程师。从事设备管理工作。
  能差,因此采用次种结构补强时应遵循下列规定3钢材的常温屈服极限5 400嫌3,补强圈的厚度不得超过1.588为壳体壁,壳体壁厚小于等于384高温高压或受载有反复波动的重要容器,不得采用这种形式。压力容器并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。
  超出以上范围时,宜采用整体补强元件或厚壁接管全焊透结构。
  接管补强在开孔处焊上段加厚接管,这段接管可以用厚壁无缝钢管或钢板卷制,接管的加厚部分正处于最大应力的区域内,故能有效地降低开孔周围的应力集中系数。条件许可采用插入接管形式更好。接管补强结构简单,焊缝少焊接质量容易检验。用于重要设备(shèbèi)焊缝应保证全焊透,并经射线或超声波探伤检验,焊缝面及棱角应磨平,并经磁粉或着色检验。
  整体锻件补强次种结构补强金属集中于开孔应力最大的部位,应力集中系数最小。储气罐不同分:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。按照压力分:低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐(压力容器)一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。焊缝均为对接焊,并使焊缝及其热影响区离开最大应力区的位置(position ),故抗疲劳性能好,若采用密集补强形式,又加大了过度圆角半径,应力集中系数更小,但锻件补强需机械加工量大,制造麻烦。
  2等面积补强法等面积补强法的原则是在容器和接管连接处周围补强的截面积等于壳体因开孔所减少的截面积。这种补强的方法比较安全可靠,使用简便,在中低压容器设计中较多采用。
  3极限分析法极限分析法是根据试验应力分析,按不同接管,不同参数测得应力集中系数,绘出反4土0.
  88曲线(Curve),用解法进行设计计算。适用于承受内压的圆形筒体或球壳,以及开孔位置在球形区中心为中心的80缝头内径的范围内的椭圆形缝头的径向单个圆形开孔的开孔补强设计。
  4安定性推测法该方法的原则是在计算中,只要次薄膜应力加上次应力应小于两倍的屈服应力值,就可以认定容器是安全的。采用这种补强方法,对于受循环压力作用压力下满足安全性准则,以防受到高应变疲劳或增量破坏(vandalism)。
  5开孔补强的设计计算在压力容器开孔补强的具体设计中,除应考虑选择补强方法,结构及形式外,还应计算1++幻彡入其中壳体因开孔削弱须补强的面积;入2立体承受内压或技术产品版外压所需厚度和壁厚附加量两者之间多余的金属面积;入3接管承受内压或外压所需厚度和壁厚附加量两者之外多余的金属面积。
  以此判定开孔是否需要补强,同时开孔尺寸及补强材料性能等还要满足相应标准中所规定的要求。
  6生产中的问分析因设计及生产中的失误造成设备的破坏的例子很多,笔者仅就某氯碱企业发生的两起事故进行分析。压力容器能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。
  6.1事故某企业1效蒸发罐使用两年后,蒸发罐封头的中央气管套管的补强板坏。封头中央气管套管补强板整套鼓包,高约57mm补强板整圈均匀腐化侵蚀 较严重,补强板与封头焊封多处裂纹,试压漏气。
  经分析,该单位1效蒸发罐次蒸发压力约6气温164;次蒸发压力约3,温度约142补强板处在整个封头的温度最高处。根据制造工艺,补强板上装有排气丝堵,安装过程中为防止水进入,该丝堵未拆,使用前也未拆除丝堵,致使在使用过程中补强板与封头之间气体无法排出,造成加强板的鼓包与焊封裂纹。停车洗罐时温度聚降,焊封裂纹在应力的作用下进步扩展,同时水蒸气透过裂纹进入补强板与封头之间的缝隙。再次开车时水在高温度下汽化膨胀,如此反复,补强板变形,焊封开裂,且封头是整体保温,不利于水分挥发,所以加强板整体均匀腐蚀严重。
  虽然事故原因是未拆除排气丝堵,但笔者认为应增强壁厚的整体补强方法。事故发生后,该厂针对此孔的开孔补强,采纳了笔者的建议,增强了管壁壁后,取消了原补强板,现已使用多年,未发生异常情况。
  6.2事故某企业蒸发罐筒体在正常操作控制中,人孔接管与筒体角焊缝裂开,裂开部位位于人孔下侧,沿角焊缝长度约150裂开处端面壁厚约3经分析(Analyse),该人孔开孔补强为整体补强形式,无特殊补强结构。该企业最后在开孔处用厚壁无缝钢管,效果较以前大有好转,运行多年未发生异常情况(Condition)。
  利用非稳态紊流模型,成功的模拟了单层六直涡轮,拌槽内的宏观速度场温度场和紊流动能及紊流能量耗散,预测了涡轮搅拌桨内典型的双循环型式。计算结果明,对于大型搅拌反应装置,采用搅拌桨通蒸汽加热方式,能够使搅拌槽温度分布更加均匀,热量(Heat)扩散更加迅速,为今后对搅拌装置进行深入