最新压力容器设计 开孔补强
压力容器开孔补强设计
内径Di≤1500mm时，开孔最大直径d≤
，且d≤520mm；
内径Di＞1500mm时，开孔最大直径d≤
，且d≤1000mm。
*
中心处的锥壳内直径。
b. 凸形封头或球壳上开孔最大直径d≤
。
c. 锥壳（或锥形封头）上开孔最大直径d≤
，Di为开孔
d. 在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直 于封头表面。
4.3.5 开孔和开孔补强设计
4.3.5 开孔和开孔补强设计
补强材料一般需与壳体材料相同，若补强材料许用应力小于壳体材料许用应力，则补强面积按壳体材料与补强材料许用应力之比而增加。若补强材料许用应力大于壳体材料许用应力，则所需补强面积不得减少。
要求：
孔周边会出现较大的局部应力，采用分析 设计标准中规定的方法和压力面积法等方 法进行分析计算。
表4-14 不另行补强的接管最小厚度 mm
6.0
5.0
4.0
3.5
89
76
65
57
48
45
38
32
25
接管公称外径
最小厚度
*
四、等面积补强计算
GB150对开孔最大直径的限制：
主要用于补强圈结构的补强计算。
基本原则：
使有效补强的金属面积，等于或大于开孔 所削弱的金属面积。
（1）允许开孔的范围
图4-37 （b）厚壁接管补强
高强度低合金钢制压力容器由于材料缺口敏感性较高，一般都采用该结构，但必须保证焊缝全熔透。
应用
4.3.5 开孔和开孔补强设计
*
过程设备设计
厚壁接管补强
开孔和开孔补强设计
过程设备设计
压力容器的开孔与补强
压力容器的开孔与补强压力容器是一种用于储存和运输高压气体、液体或气体液体混合物的装置。
由于容器内部承受着巨大的压力，因此对于压力容器的结构设计和制造质量的要求非常高，尤其是它的壁厚和容积大小等参数必须经过精密计算和实验验证。
然而，即使设计和制造工艺都非常优秀，压力容器在使用过程中，也一定会出现开孔或由于压力过高而造成形变或者破裂的情况。
为了避免这种情况的发生，我们可以采用开孔和补强两种方法进行预防和解决。
开孔是一种常见的预防压力容器事故的方法。
通过在容器的垂直和水平方向上开孔，可以使容器内部受到更好的冷却和通风，从而减少容器内部压力的累积。
另一方面，开孔的位置也可根据容器内部压力变化而进行调整，使事故的风险降到最低。
此外，设定开孔的位置和数量还可以为维护和保养提供更大的便利。
例如在容器的底部开孔，可以更轻松地清除容器内部积存的物质。
尽管开孔是一种有效的预防措施，但在一些情况下，由于开孔会改变容器的整体结构，从而降低容器的承载能力。
这时，可以采用补强的方法来保证容器的安全。
补强的方法主要是在容器受力较大的地方加装加强筋或者钢板等材料来提高容器的强度和承载能力。
这种方法的优点是可以增加整个容器的稳定性和韧性，从而避免容器内部压力过高而造成的泄漏和破裂等意外事件的发生。
需要注意的是，在进行压力容器的开孔和补强的时候，我们必须严格遵守国家标准，以确保容器的质量和安全。
另外，在进行相关的维修和改装时必须由具备相关资质、资历的专业人员进行操作，这样可以有效地避免其他安全隐患的发生。
最后，压力容器在工业生产和人们的日常生活中发挥着重要的作用，但与之相关的安全问题也时刻需要引起人们的重视。
因此，在日常生活和工作中，我们应该尽可能地避免对压力容器的摩擦和碰撞，同时，也应该注意对其的定期检查和维修，以避免意外事件的发生。
详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求
详解压力容器中开孔补强的一般规定及限制要求引言压力容器上的开孔不仅影响结构强度，还会因为接管有着各种载荷所产生的应力、温度应力，以及容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往是造成容器破坏的根源，所要解决这些问题，就必须了解开孔补强中的规定以及要求。
1.压力容器补强结构解析与一般规定压力容器的补强结构可分为：补强圈搭焊结构和整体补强结构。
1.1补强圈搭焊结构补强当容器采用补强圈搭焊结构时，其应当符合的基本的条件为，容器壳体名义厚度不得大于38mm补强圈的材料厚度不得大于1.5 倍容器壳体的厚度尺寸；使用低合金钢的标准抗拉强度应当小于540MPa若条件许可，优先举荐使用厚壁管代替补强圈进行补强。
当容器为低温压力容器的时候，补强接管应当尽可能采用后壁管进行补强，焊接焊缝应当使用全焊透结构，且焊缝圆滑过渡；带补强板的接管与容器器壁的连接接头应当符合相当于HG/T20583中的G28 G29 G30 G33的要求。
补强板采用与器壁相同的材料，带补强板的结构不得用于容器器壁厚度大于30mm 的场合，也不适用于设计温度低于-40°的场合。
带补强圈的接管与壳体的连接，以及补强圈与壳体搭接的角焊接头壳采用GB15 0中所示结构进行，且接管端部应与容器表面齐平，端部内角应当打磨成R不小于3mm勺圆角。
?a 强圈虽然结构简单，易于加工，但是补强效果较差，补强圈与壳体之间勺间隙不可避免，同时虽然补强圈上设有排气孔，但是补强圈结构在最终勺热处理后应力缺很复杂。
1.2整体补强结构补强当具有下列条件时，应当采用整体补强或者局部整体补强。
①高强度钢(标准抗拉强度大于540MPa和铬钼钢(如15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 制造的压力容器；②补强圈勺厚度大于1.5 倍容器壁厚度；③设计压力大于或者等于4MPa的第三类容器；④容器的壳体壁厚大于或者等于38mm；⑤疲劳压力容器或者容器盛装介质为毒性的高位介质容器。
浅谈压力容器设计中开孔补强设计的应用
浅谈压力容器设计中开孔补强设计的应用设备开孔是压力容器设计及制造过程中一个重要环节，它有助于扩展压力容器的功能性，同时也为开孔设备的维护工作提供便利。
然而不正確的开孔设计，很容易导致设备整体结构受力情况发生转变，使设备在运行中存在较大的安全隐患，所以改善开孔补强设计水平，消除安全隐患非常必要。
标签：压力容器;开孔补强设计;应用一、开孔补强设计压力容器在开孔作业后，其自身受压的平衡性、受压面积以及开孔边缘的应力效应都会存在一定程度上的破坏，进而导致压力容器强度降低，无法达到使用要求。
所以在压力容器设计中，需要通过合理的开孔补强措施来保证压力的平衡性。
我国对于压力容器开孔作业制定了一系列的规范要求，并对锥壳、圆筒以及凸形封头的开孔直径做出明确规定，以增强容器强度。
二、开孔补强的限制条件和设计方法1、限制条件在压力容器开孔作业中，对于开孔直径、形状均有着明确的限制：1）在圆筒开孔作业时，如果圆筒的内径在1500mm以下，那么其开孔直径不得大于0.5D与520mm中的较小值;如果圆筒的内径尺寸大于1500mm，则开孔直径不得大于0.33D与1000mm中的较小值。
2）球状外壳的开孔直径不得超过0.5D。
3）锥形封头的开孔直径要在0.33D以内。
4）椭圆形、长圆形以及圆形结构在进行开孔作业时，其长短轴的比例需控制在2.0以内。
2、设计方法开孔补强的设计方法主要分为两种，局部补强和整体补强。
1）局部补强局部补强具有一定的针对性，是在固定位置上实施开孔作业，且补强的面积相对较小。
该种设计方式主要针对的是钢材屈服强度不超过540MPa、补强厚度在壳厚度的1.5倍以下、容器壳厚度在38mm以内的材料。
其优势为成本低廉，操作便捷，补强时间短，适用范围较广。
不过在使用局部补强时，需要注意的内容有：开孔补强位置在焊缝最大应力区域内，补强作业前需要对焊缝进行磨平处理和无损检测;在开孔作业时很容易存在误差，导致补强件与结构表面的融合效率较差，很容易因为温差变化导致位置出现裂缝，影响容器质量。
浅谈压力容器的开孔补强设计
浅谈压力容器的开孔补强设计摘要：笔者通过对新版GB150.1～4-2011的宣贯学习，由于此次标准更新内容多，修订的内容宽，许多内容的修订都紧跟时代步伐，一些新思想、新理念、新技术、新材料的应用，使得新版GB150更具有鲜明的特色，同时也借鉴了ASME、EN等标准的一些先进的设计理念，可以说是融会贯通，更好的以实践为准则。
本文主要就压力容器的开孔补强设计展开探讨。
关键词：压力容器新版GB150开孔补强设计一、压力容器的开孔补强设计在压力容器壳体和平盖上，因开孔接管处几何不连续，容器强度受到削弱，接管与主壳相贯处应力集中，内压下产生较大的局部应力，再加上接管上会有各种附加载荷产生的应力、温差应力以及容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往成为容器破坏的原发部位，需要对开孔接管处进行开孔补强，因此开孔补强是压力容器设计中的一项重要内容。
具体对压力容器的开孔补强设计方案主要包括以下四种：1.不另行补强GB150.3-2011中6.1.3规定壳体开孔不另行补强需满足以下条件：1.1设计压力p≤2.5MPa;1.2两相邻开孔中心的间隙应不小于两孔直径之和；对于3个或3个以上相邻开孔，任意两孔中心的间距应不小于该两孔直径之和的2.5倍；1.3接管外径小于或等于89mm;1.4接管厚度满足GB150.3-2011表6-1的要求，表中接管壁厚的腐蚀裕量为1mm,需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚；1.5开孔不得位于A、B类焊接接头上；1.6钢材的标准抗拉强度下限值大于等于540 MPa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。
此外，笔者还想补充一种不另行补强的情况：当设备壳体有效厚度大于等于其计算厚度的2倍时，壳体开孔补强也是可以免除计算的。
此种方案的提出是用等面积补强法来推导出来的，大多出现在操作条件不苛刻的换热器设计当中，此时为了保证设备的刚性对壳体的最小厚度进行了要求，而此最小厚度有时会大于壳体的计算厚度一倍甚至更多。
浅析压力容器常规设计规范中的开孔补强设计
浅析压力容器常规设计规范中的开孔补强设计压力容器常规设计规范中的开孔补强设计是为了提高容器的强度和稳定性，减小应力集中，避免开裂和变形等问题。
在设计过程中，需要考虑容器的功能和使用条件，合理确定开孔位置、大小和数量，并采取适当的补强措施。
开孔补强设计中的关键问题是如何确定开孔的位置和大小。
开孔的位置应尽量避免处于应力集中区域，如容器的角部、焊缝附近等。
开孔的大小则需要根据承受的载荷和应力水平来确定。
一般来说，开孔的面积不应超过容器壁的总面积的30%。
当开孔过大时，容器壁的强度和刚度会大大降低，容易导致变形和破裂。
在确定开孔位置和大小之后，可以考虑采取以下几种方式进行开孔补强设计：1.增加开孔的边缘钝化半径：开孔边缘的过渡半径越大，应力集中程度越小。
在常规设计中，一般要求开孔边缘的钝化半径为开孔直径的1.5倍。
2.添加补强环：在开孔边缘处添加环形补强，可以有效减小应力集中，提高强度和稳定性。
补强环的尺寸和数量需要根据开孔的大小和容器的使用条件来确定。
3.增加开孔区域的厚度：开孔附近可以增加壁厚，提高容器的强度和刚度，减小应力集中。
墙厚增加的大小需要根据应力分布和容器的使用条件来确定。
4.使用合适的补强片：在开孔的附近添加合适的补强片，可以提高容器的强度和稳定性。
补强片的材料和尺寸需要根据容器的使用条件和承载能力来确定。
5.考虑应力分配：在设计过程中需要考虑容器的应力分配情况，避免应力集中。
可以采用软件模拟和实验测试等方法来确定应力分布和开孔补强设计的有效性。
在进行开孔补强设计时，还需要考虑容器的材料特性、制造工艺和维修等问题。
同时，需要按照国家和行业的相关规范和标准进行设计，确保容器的安全可靠性。
总之，开孔补强设计是压力容器常规设计规范中的重要环节，对容器的强度、稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
合理选择开孔位置和大小，采取合适的补强措施，能够有效减小应力集中，提高容器的安全性能。
压力容器设计的开孔补强设计应用
压力容器设计的开孔补强设计应用摘要：随着经济的发展的需要，我国的化学工业也不断发展，由此压力容器设计的开孔补强设计的应用也越来越多。
在压力容器设计中，开孔补强设计是相当重要的，这种设计形式多样化，可以满足要求提高压力容器的质量，因此本文从开孔补强设计的内容，重要性以及应用上进行了分析。
关键词：压力容器；开孔补强；应用引言压力容器的设计过程中离不开开孔补强设计工作，因为其是促进压力容器使用性能发挥的重要举措。
本文主要针对压力容器设计中的开孔补强设计进行了详细的分析。
1分析开孔补强设计的内容在压力容器的设计中，开口加强件是为了提高压力容器开孔强度，实现压力容器的安装功能的需要。
然而，安全、合理的配筋结构设计是保证压力容器质量的基本要求，而开孔补强结构也影响着压力容器的成本。
开孔钢筋的设计必须考虑足够的金属来补偿开口的强度。
开孔补强方法的加固尺寸范围超出等面积法的适用范围，要求容器内径Di ≥ 1500mm，接管内径d ≥ 1000mm 与314Rtmm 中的大者，Rn/R ≤ 0.7。
压力容器的设计可分为三种设计方案，第一种是整体加固，第二种是是加强环加固，第三种是厚壁接管补偿。
增加壳体厚度的方法是加强整体，强化整个过程是焊接厚壁、整体加强件和壳体。
在压力容器的设计中，加强环加固和厚壁接管补强是常见的。
然而，加强环适用于低温运行的低压容器，加强设计是基于等面积法。
由于加强环结构与加强壳之间的不连续性以及焊接结构与壳体的局部应力的特点，在使用中受到一定条件的限制。
容器设计压力必须要小于 614MPa，并且要低于 350℃的容器设计温度，以低于 38mm 的厚度为容器壳体开孔处的厚度，以 540MPa 范围以下为容器壳体钢材标准抗拉强度下限值，并不能让容器的载荷超出承载力，处于疲劳状态。
同时，不可能使用具有高危害介质的容器。
厚壁喷嘴补强不受这些条件的限制，结构简单，焊缝少，焊接质量容易检测，同时补强效果好。
压力容器大开孔补强工程设计方法
许多探讨性研究结果[2] ,但目前尚未有完善的设
计规范 。以下介绍几种工程设计中较可靠的大开
孔补强处理方法 。
1 压力面积法
压力面积法是以受压面积和承载截面面积的
力平衡为基础的方法 ,即压力在受压面积上形成 的总力与有效补强范围中的壳体 、接管 、补强材料 的面积所具有的承载能力相平衡 (图 1) :
由此对于较大的开孔 ,压力面积法的有效补 强范围取的较小 ,要求附加的补强面积相对较多 , 且较靠近开孔边缘 ,降低了局部应力集中水平 ,局 部应力引起的安全性问题相对缓和 ,故一般可用 于开孔率较大的场合[3] 。
采用压力面积法最早的是前西德 AD 压力容 器规范[4] ,法国在其标准 CODAP21987《非直接火 受压容器建造规范》[5]中也采用该开孔补强方法 。 1989 年原化工部在制定《钢制化工容器强度计算 规定》[6]中引入了压力面积法 ,允许使用开孔率不 大于 018 的大开孔场合 ,该标准还结合我国压力 容器用材 、制造及检验状况 ,提出应满足或注意的 5 个条件 :
R
C/ T -
C
和 d/ ( Di + T - C1 - C2) ( T - C1 - C2) 的关系曲 线 ,采用试差法求得筒体补强所要求壁厚 。该方
法的适用范围与压力面积法基本一致 。
3 有限元法
到目前为止 ,已有大量的开孔接管分析借助
有限元法完成 。柱壳 、球壳的开孔接管有限元分
析已有专用软件 ,一般只需输入容器与接管的特
c . 为确保焊接质量 ,接管 、壳体和补强件之 间的焊缝应进行无损探伤 。
d. 不宜用于介质对应力敏感的场合 。 e. 不宜用于可产生蠕变或有脉动载荷的场 合。 2 实验极限压力法 实验极 限 压 力 法 是 根 据 塑 性 失 效 准 则 的 观 点 ,即假设材料特性为弹性2理想塑性 (无应变硬 化) ,结构在相当多的部分发生屈服前不产生大量 变形 ,且不考虑残余应力对结构的影响 。当加载 时 ,最初材料呈弹性变形 ,随着载荷继续增加 ,将 在某处产生屈服 ,当载荷进一步增加时 ,屈服区便
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压力容器设计开孔补
强
开孔补强
4.5.5.5等面积补强的分析与计算
■等面积补强----壳体承受应力所必需的金属截面，因开孔被削去多少，就必须在开孔周围的补强范围内补回同样截面的金属面积。
有效补强的金属面积大于或等于开孔削弱的金属面积
A 、判断是否可以不补强和不作进一步补强计算 （1）强度裕量（开孔后仍有的） ●容器实际壁厚大于计算壁厚（δ
δ e ）
●接管厚度大于计算厚度（t et δδ ）
●接管根部有填角焊缝
●所开孔不在焊缝处，但壁厚计算的中径公式仍考虑了焊缝系数，计算壁厚有裕量。
（2）GB150-1998对不另行补强的规定
同时满足下列条件时，开孔后可不另行补强： ①
MPa p c 5.2≤
②相邻两孔中心的距离()
2d d +≥
③接管公称直径mm d nt
89≤
④接管最小壁厚满足下列要求
B 、等面积补强计算 （1）所需最小补强面积
开孔直径：C d d i 2+=
接管有效壁厚：C nt et -=δδ
接管有效面积：
et t A δδ2=
接管转化为壳体的当量面积：
[][]
r
t t t
t
t t
f A A A
==
σσ/
[][]⎭
⎬
⎫
⎩⎨⎧=t t
t r f σσ,0.1min )1(2)
1(/
r et r t t
t f f A A A A -=-=-=∆δδ
ΔA-----弥补
[]
[]
t
t t
σσ≤而需增加的面积；或接管有效
承载面积的折减量。
■圆柱壳
)1(2r et f d A -+=δδδ
■外压柱壳或球壳
[])1(25.0r et f d A -+=δδδ
■平盖
p d A δ5.0=
注：上述平盖和外压容器的公式来由参见丁伯民《压力容器设计----原理及应用》
对平盖和外压容器，决定壳体厚度或承载能力的是弯曲应力，开孔削弱的是抗弯截面模量（而不是壁厚截面积）。
为保证开空前后的抗弯截面模量相等（w=w 0），要求k=A/A 0=1/(2+S/S 0)，为保守起见，取k=0.5。
s —补强圈厚度，s 0----平盖厚度；A----补强面积，A 0----开孔削弱面积。
（2）补强范围 ■有效宽度B
{}max 2,(22)n nt B d d δδ=++
■接管外侧高度h 1
{}
接管实际外伸高度,min 1nt d h δ=
■接管内侧高度h 2
{}
接管实际内伸高度
,min 2nt d h δ=1
（3）补强范围内富裕的可作补强的金属面积A e ■A 1----壳体有效厚度减去计算厚度之后的多余面积
()()()()r e et e f d B A -----=121δδδδδ
■接管有效厚度减去计算厚度之后的多余面积
()()r
et r t et f C h f h A 221222-+-=δδδ■A 3----有效补强区内焊缝金属的截面积
321A A A A e ++=
（4）有效补强区内另外再增加的补强元件的金属截面积A 4 若A A e >，则开孔后无需补强。
若
A A e <，则开孔后需另行补强，另行补强的面积A 4为
e A A A -≥4。