平盖开孔补强问题的讨论

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平盖开孔补强问题的讨论

杨良瑾

%中国石化工程建设公司设备二室&北京!$$!$!’

摘要就压力容器设计中经常遇到的平盖开孔结构和计算方法进行了讨论，并对用厚壁管进行开孔补强计算方法提出自己的看法。

关键词平盖开孔、补强圈、厚壁管

平盖开孔补强它包括强度计算与结构设计两方面。正确的计算与合理的结构设计，不仅可以保证结构的强度，而且对满足工艺要求也十分有益。

!平盖开孔几种设计结构的讨论

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图!

图!(所示，为未开孔前的平盖结构。

图!)所示，为平盖开孔，接标准规格管子（如-.#$""/01/）。对于该结构由于平盖与管子厚度相差较大，故这种结构很难保证全焊透。

图!*所示，有补强圈补强的平盖开孔，该结构同样很难保证全焊透。同时，由于补强圈补强时，存在种种缺陷：在补强圈与壳体之间存在着一层静止气隙，导致传热效果差，容易引起温差应力；补强圈与壳体相焊处刚性变大，对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；由于几何尺寸的不连续，外形尺寸的突变在补强圈外周会引起不连续应力，从而造成新的应力集中，使得焊趾处容易出现裂纹；补强圈与壳体因搭焊结构未能与壳体和接管形成整体，因而其抗疲劳性能差，其抗疲劳寿命比未开孔时降低/$2左右；因而这种结构在工程上几乎不与采用。

图!*3其结构与图!)类似，同样存在很难保证全焊透。

图!+、!,由于采用厚壁管与平盖焊接，通常容易实现全焊透。

综上所述，对于平盖开孔结构，对于低温、疲劳、处理或存储特殊介质、及44、444类压力容器中需用全焊透接头的容器时，应采用!+、!,结构。而对于压力较低等不需全焊透接头时，可采用!5)、!5*3结构。#平盖开孔几种计算方法的讨论

我们这里讨论的平盖开孔是指平盖开孔直径小于等于$5"倍平盖直径的情况。

第一种：在平盖计算时，考虑开孔尺寸（称为“平盖整体补强计算法”）按.6!"$0!117式（80#1）9式（80/!），将其中系数:改用:;!进行计算，以确定平盖所需厚度。其中:为平盖结构特征系数，!为开孔削弱系数。!按.6!"$0!117式（70<）计算。图)结构中，平盖厚度采用该方法计算。

第二种：平盖开孔补强，考虑按外加补强元件计算（称为“补强圈计算法”）平盖开孔所需最小补强面积按.6!"$0!117式（70"）计算。图!*、图!*3结构，采用该方法计算。图!*3是图!*结构上的转换，把补强圈补强时的所需补强圈的计算厚度，转换为平盖所需增加的厚度。

第三种：平盖开孔补强，考虑按外加补强元件计算（称为“厚壁管计算法”）该方法根据平盖的开孔补

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