等面积法开孔补强计算

—两相邻开孔中心线与壳体轴线之夹角， （ °） ；
φ——焊接接头系数（按 GB150.1 规定） 。
ρ ——开孔率， ρ = d / D ； λ ——参数， λ = ρ D / δ e = d / Dδ e 。
6.3 6.3.1 单个开孔补强的等面积法 单个开孔的适用范围 在等面积法的适用范围（见 6.1.1）内，满足下列条件的多个开孔均按单个开孔分别设计： a） 壳体上有两个开孔，开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之和；壳体 上有三个或以上开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）不小于两孔直径之 和的 2 倍； b） 平封头（平板）上有多个开孔，任意两开孔直径之和不超过封头直径的 0.5，任意两相邻 开孔中心的间距不小于两孔直径之和。 6.3.2 6.3.2.1 规定： a） 钢材的标准抗拉强度下限值 Rm< 540 MPa； b） 补强圈厚度小于或等于 1.5δn； c） 壳体名义厚度 δ n < 38 mm。 若条件许可，推荐以厚壁接管代替补强圈进行补强。 6.3.2.2 整体补强 增加壳体的厚度，或用全截面焊透的结构型式将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊。结构可 参见附录 D（资料性附录） 。 6.3.2.3 补强件材料 补强材料宜与壳体材料相同。若补强材料许用应力小于壳体材料许用应力，则补强面积应按壳 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。 对于接管材料与壳体材料不同时，引入强度削弱系数 fr，表示设计温度下接管材料与壳体材料 许用应力的比值，当该比值大于 1.0 时，取 fr=1.0。 6.3.3 6.3.3.1 壳体开孔补强 开孔补强的计算截面 补强结构型式与补强件材料 补强圈补强
K m ——等效薄膜应力集中系数；
p——设计压力， MPa； pc——计算压力（按第 3 章） ， MPa ； R ——圆筒中面半径， mm； Ri——球壳或半球形封头内半径，椭圆形封头当量球面或碟形封头球面内半径， mm； r—— 接管中面半径， mm； S1——管孔的轴向节距， mm； ， mm； S2——孔带的单位长度（见图 6-5、图 6-6） S3——管孔的对角向节距， mm； SII——等效薄膜应力， MPa； SIV——等效总应力，MPa； δ——壳体开孔处的计算厚度， mm； δe——壳体开孔处的有效厚度， mm； δet——接管有效厚度， mm； δn——壳体开孔处的名义厚度， mm； δnt——接管名义厚度， mm； δp——平盖计算厚度， mm； δt——接管计算厚度， mm； ν1——纵向排孔削弱系数； ν2——当量纵向排孔削弱系数； ν3——对角向排孔削弱系数； [σ]t——设计温度下壳体材料的许用应力（按第 GB150.2 规定 ） ， MPa； Rm——钢材标准抗拉强度下限值， MPa； ReL——钢材标准屈服强度， MPa；
1 Di ，且 dop≤ 520 mm；当圆筒内径 Di 2
1 Di ，且 dop≤ 1000 mm； 3 1 b） 凸形封头或球壳开孔的最大允许直径 dop ≤ Di ，开孔边缘距封头中心线不宜超出 0.4Di 2
的范围； c） 锥形封头开孔的最大直径 dop≤
1 Di ， Di 为开孔中心处的锥壳内直径。 3
接管外径 接管壁厚 25 32 ≥ 3.5 38 45 ≥ 4.0 48 57 ≥ 5.0 65 76 ≥ 6.0
mm
89
注： 1 钢材的标准抗拉强度下限值 Rm≥ 540 MPa 时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。 2 表中接管壁厚的腐蚀裕量为 1 mm，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚。
GB 150.3—2010 6 6.1 6.1.1 开孔与开孔补强 范围及一般要求 本章规定适用于容器本体的开孔及其补强计算，包括等面积法和分析法。 等面积法适用范围 等面积法适用于壳体和平封头上的圆形、椭圆形或长圆形开孔。当在壳体上开椭圆形或长圆形 孔时，孔的长径与短径之比应不大于 2.0。本方法的适用范围： a） 当圆筒内径 Di≤ 1500 mm 时，开孔最大直径 dop≤ ＞ 1500 mm 时，开孔最大直径 dop≤
6.2 6.2.2
术语、定义和符号 GB150.1 通用要求中界定的术语和定义适用于本章。 符号
6. 2.1
A——开孔削弱所需要的补强截面积， mm2； B——补强有效宽度， mm；
1
GB 150.3—2010 C——厚度附加量（按 GB150.1 规定） ， mm； Cs—— 圆筒厚度附加量； Ct ——接管厚度附加量； D ——圆筒中面直径， mm； Di——圆筒内直径， mm； Do——平盖直径， mm； dop——开孔直径， mm； d——接管中面直径， mm； do——接管外直径， mm； fr——强度削弱系数； g ——接管补强系数； h —— 圆筒补强系数； h1——外伸接管有效补强高度， mm； h2——内伸接管有效补强高度， mm； K ——等效总应力集中系数；
注：本部分最大开孔直径 dop 对椭圆形或长圆形开孔指长轴尺寸。
6.1.2
分析法适用范围
本计算方法是根据弹性薄壳理论得到的应力分析法，用于内压作用下具有径向接管圆筒的开孔 补强设计，其适用范围如下： d≤ 0.9D i 且 MAX [0.5， d/D i] ≤ δet /δe≤ 2 6.1.3 不另行补强的最大开孔直径 壳体开孔满足下述全部要求时 ,可不另行补强： a） 设计压力 p≤ 2.5 MPa； b） 两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和；对于三个或以 上相邻开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的 2 倍； c） 接管外径小于或等于 89 mm； d） 接管壁厚满足表 6-1 要求。 表 6-1
补强圈与接管、壳体的焊接结构参见附录 D （资料性附录） 。采用该结构补强时，应符合下列