(好資料)lesson_3b_開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)--asme培訓(xùn)教材

課程概況一般要求補(bǔ)強(qiáng)面積的來(lái)源(殼體和成形封頭上的單個(gè)開(kāi)孔)腐蝕余量補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)度其它補(bǔ)強(qiáng)規(guī)定殼體和封頭上多個(gè)開(kāi)孔平端蓋上的單個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔特殊要求舉例開(kāi)孔的目的處理容器內(nèi)的介質(zhì)檢驗(yàn)安裝內(nèi)件容器的清理和排放一般要求開(kāi)孔的一般要求允許的開(kāi)孔形狀、尺寸免除開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算開(kāi)孔的形狀圓形筒體或錐殼、封頭上的開(kāi)孔最好采用圓形、橢圓或長(zhǎng)圓形狀，但規(guī)范并不限制使用其它形狀的封頭。當(dāng)長(zhǎng)圓或橢圓的開(kāi)孔長(zhǎng)、短徑之比大于2:1，橫跨短徑的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)增加，以防止由于扭矩產(chǎn)生的變形。UG-36(b)開(kāi)孔的尺寸1. 對(duì)于殼體內(nèi)徑 60”(1250 mm)，開(kāi)孔尺寸不得大于直徑的1/2，最大不超過(guò)20”(508 mm)。2. 對(duì)于殼體內(nèi)徑 60”(1250 mm)，開(kāi)孔尺寸不得大于直徑的1/3，最大不超過(guò)40”(1000 mm)。3. 如果開(kāi)孔超過(guò)上述限制，除要滿足UG-36至UG-43的要求外，還須滿足附錄1-7的補(bǔ)充要求。成形封頭和球形殼上經(jīng)過(guò)正確補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔無(wú)尺寸限制。當(dāng)開(kāi)孔的尺寸大于與封頭相連的殼體直徑的1/2時(shí)，可以使用錐殼過(guò)渡段來(lái)代替補(bǔ)強(qiáng)。見(jiàn)UG-36(b)(2)(a-d)。UG-36(c)(3)殼體和成形封頭上開(kāi)孔免除開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算容器上的開(kāi)孔如果不承受壓力的快速波動(dòng)，在滿足以下要求的情況下，開(kāi)孔除自身結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)外，不須另外補(bǔ)強(qiáng)。a) 對(duì)于焊接或釬接接頭，最終開(kāi)孔的直徑不大于：l 3-1/2 in. (89 mm) 殼體或封頭的厚度 3/8 in. (10 mm)；l 2-3/8 in. (60 mm) 殼體或封頭的厚度 3/8 in. (10 mm)。b) 對(duì)于螺紋連接或脹接接頭，殼體和封頭上的開(kāi)孔直徑不超過(guò)2-3/8 in. (60 mm).c) 任何兩個(gè)未加補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔，其中心距不得小于兩孔直徑之和。d) 三個(gè)或三個(gè)以上開(kāi)孔群中任意兩個(gè)未加補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔孔心距不得小于： - 對(duì)于圓形筒體和錐殼； - 對(duì)于具有雙曲率的殼體和封頭。UG-36(d)開(kāi)孔可以開(kāi)在焊縫上，見(jiàn)UW-14。UG-39(a)平封頭上開(kāi)孔免除補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算單個(gè)開(kāi)孔，其尺寸不超過(guò)UG-36(c)(3)(a)和(b)的限制、并且封頭直徑或短徑的1/4時(shí)，可免除補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。要求的補(bǔ)強(qiáng)面積(c) 內(nèi)壓設(shè)計(jì)。對(duì)于承受內(nèi)壓的筒體或封頭，在任何通過(guò)開(kāi)孔的給定平面內(nèi)所要求的總補(bǔ)強(qiáng)截面積A應(yīng)不小于：(d) 外壓設(shè)計(jì)。1) 承受外壓的單壁容器，所要求的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積僅為上述c)要求的50%即可，式中的tr是根據(jù)外壓下容器厚度計(jì)算要求確定的要求壁厚。2) 多層容器每層上所要求的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積，當(dāng)殼體承受外壓時(shí)，應(yīng)符合上述1)；當(dāng)殼體承受內(nèi)壓時(shí)，應(yīng)符合上述c)，不論連接到一層或多層殼體的共同接管是否采用焊接方式。(e) 內(nèi)、外壓設(shè)計(jì)。承受內(nèi)、外壓的容器，所要求的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)符合上述c)對(duì)于承受內(nèi)壓的要求，同時(shí)還應(yīng)符合上述d)對(duì)于承受外壓的要求。(f) 對(duì)于所要求的補(bǔ)強(qiáng)面積和可供補(bǔ)強(qiáng)的面積，F(xiàn)ig. UG-37.1給出了詳細(xì)的計(jì)算公式。UG-37在內(nèi)壓或外壓下要求的補(bǔ)強(qiáng)面積（筒體和封頭）Section VIII, Div. 1 UG-37提供補(bǔ)強(qiáng)可供補(bǔ)強(qiáng)有五個(gè)方面：1. A1：殼體上富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積2. A2：延伸到殼體外側(cè)的管接頭富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積3. A3：延伸到殼體內(nèi)側(cè)的管接頭富余厚度提供的補(bǔ)強(qiáng)面積4. A4：焊縫提供的補(bǔ)強(qiáng)面積5. A5：補(bǔ)強(qiáng)圈提供的補(bǔ)強(qiáng)面積腐蝕余量按UG-36(c)(1)，腐蝕余量不能用于提供補(bǔ)強(qiáng)。按UG-16(e)，用于計(jì)算公式的所有符號(hào)代表腐蝕后的尺寸。UG-40補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域與容器壁相平行的方向，取以下較大值：d 開(kāi)孔腐蝕后的直徑Rn + t + tn與管接頭壁相平行的方向，取以下較小值：2.5t2.5tn + te式中：Rn = 開(kāi)孔腐蝕后的半徑tn = 管接頭扣除負(fù)偏差后的壁厚t= 容器的壁厚te= 加強(qiáng)圈的厚度補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度（UG-41）如果補(bǔ)強(qiáng)材料（加強(qiáng)圈、焊縫金屬、等）的許用應(yīng)力大于容器材料的許用應(yīng)力，不考慮由于較高應(yīng)力值帶來(lái)的附加強(qiáng)度。如果補(bǔ)強(qiáng)材料的應(yīng)力值低于容器材料，所提供的補(bǔ)強(qiáng)面積應(yīng)按兩應(yīng)力的比值成反比例增加。強(qiáng)度降低系數(shù)：fr = 式中：Sn= 補(bǔ)強(qiáng)材料的許用應(yīng)力Sv= 容器材料的許用應(yīng)力以下舉例說(shuō)明fr的使用：A = dtrF + 2tntrF(1-fr1)對(duì)于安放式管接頭，fr1 = 1.0A = dtrFUG-39平封頭上單孔要求的補(bǔ)強(qiáng)面積UG-39(b)(1)：標(biāo)準(zhǔn)孔對(duì)于單個(gè)開(kāi)孔，其直徑不超過(guò)封頭直徑或短徑的1/2（見(jiàn)UG-34）：A = 0.5dt + ttn(1 fr1)式中：d= 圓形開(kāi)孔扣除腐蝕余量后的直徑（見(jiàn)UG-37關(guān)于非徑向開(kāi)孔的定義）t=平封頭或平封蓋的最小要求厚度。或按UG-34計(jì)算增加封頭的厚度UG-39(d)(1)。UG-39(c)：大開(kāi)孔對(duì)于具有開(kāi)孔直徑大于封頭直徑1/2的平封頭，應(yīng)按以下要求設(shè)計(jì)：UG-39(c)(1)：按附錄14-20（具有大、單個(gè)、圓形、位于中心開(kāi)孔的整體圓形平封頭），使用附錄2的有關(guān)系數(shù)（采用環(huán)狀墊圈的螺栓法蘭設(shè)計(jì)要求）。UG-39(c)(2)：給出對(duì)于在中心開(kāi)孔周圍再開(kāi)孔的設(shè)計(jì)要求。UG-39(c)(3)：對(duì)于上述以外的其它開(kāi)孔，沒(méi)有給出設(shè)計(jì)方法，應(yīng)符合U-2(g)條。平封頭上多個(gè)開(kāi)孔的補(bǔ)強(qiáng)要求UG-39(b)(2)：相距較開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)孔*對(duì)于開(kāi)孔直徑不超過(guò)封頭直徑的1/2，任意兩孔的平均直徑不超過(guò)封頭直徑的1/4，并且任意兩孔的孔距 兩孔平均直徑的2倍：A = 0.5dt式中：d=圓形開(kāi)孔扣除腐蝕余量后的直徑（見(jiàn)UG-37關(guān)于非徑向開(kāi)孔的定義）t=平封頭或封蓋的最小要求厚度（見(jiàn)UG-34）。相距較近的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)孔*封頭上任意兩孔的孔距為1/4 d avg. 孔距 2 d avg.其它與上述一致：A = 0.5dt但，要求的補(bǔ)強(qiáng)面積的50%必須分布在兩孔之間。對(duì)于不屬于上述情況的開(kāi)孔，沒(méi)有給出計(jì)算方法，應(yīng)按U-2(g)。*注意：孔與孔之間的孔橋或孔到封頭邊緣的距離不得小于較小開(kāi)孔直徑的1/4。確定用于補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的tr碟形封頭，tr是按附錄1-4(d)計(jì)算的要求厚度，使用M = 1。橢圓封頭，tr是半徑為K1D的無(wú)縫球殼計(jì)算厚度，D是筒體的直徑，K1按Table UG-37。UG-38內(nèi)扳邊開(kāi)孔內(nèi)扳邊的厚度應(yīng)符合UG-27（內(nèi)壓）或UG-28（外壓）的要求。補(bǔ)強(qiáng)要求應(yīng)符合UG-37。承受內(nèi)、外壓的內(nèi)扳邊開(kāi)孔的厚度應(yīng)按內(nèi)、外壓計(jì)算的厚度取較大值。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算舉例殼體內(nèi)徑：48 in.設(shè)計(jì)壓力：250 psi殼體材料：SA-285 Gr. C, S = 13.8 ksi殼體厚度：0.875 in.容器經(jīng)100%RT腐蝕余量：0.125 in.管接頭尺寸：NPS 6 Extra Strong (0.432 in. 厚，5.761內(nèi)徑)管接頭材料：SA-53 B, S = 15 ksi管接頭內(nèi)出頭長(zhǎng)度：1.5 in.開(kāi)孔不在焊縫上角焊縫尺寸：焊腳0.375 in.首先，扣除腐蝕余量：t= 0.750 in. = 0.875 0.125tn= 0.307 in.= 0.432 0.125d= 6.011 in.= 5.761 2(0.125)Rv= 24.125 in.= 48/2 + 0.125RN= 3.006 in.= 5.761/2 + 0.125要求的壁厚：UG-27(c)(1) in. in.要求的補(bǔ)強(qiáng)面積：F = 1; q = 0; fr1 = Sn/Sv = 15/13.8 = 1.09 1= 6.0011(0.442)(1) + (2)(0.307)(0.442)(1)(1 - 1)A = 2.657 in2可供補(bǔ)強(qiáng)的面積A1= (殼體的富余厚度)取以下較大值=A1=1.851 in2或= 0.651 in2A2= (管接頭的富余厚度)取以下較小值=A2=0.393 in2h= 2.5tn或2.5t，取較小值2.5tn = 2.5(0.307) = 0.768 in.2.5t = 2.5(0.750) = 1.875 in.= 0.768 in. 1.5 in. (OK)A3= (管接頭內(nèi)出頭提供的補(bǔ)強(qiáng)面積)= i