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碳钢集分水器的开孔与补强方法
发布时2017-04-24 15:3325
开孔部分的应力集中将引起壳体局部的强度削弱,若开孔很小并有接管,且接管又能使强度的削弱得以补偿,则不需另行补强。若开孔较大,就要采取适当的补强措施。
    一般容器只要通过补强将应力集中系数降低到一定的范围即可。按“疲劳设计”的容器必须严格限制开孔接管部位的最大应力。经过补强后的接管区可以使应力集中系数降低,但不能消除应力集中。
1、开孔补强的基本原则
当在容器开孔后,由于各种强度富余量的存在,开孔并非都要补强。而在孔周围不需要进行补强的规定,称为开孔补强设计的基本原则。
  (1)允许不补强开孔的原因
  ●应力集中的局部性原因,根据应力集中的局部性特征,开孔附近的峰值应力,不会产生壳体的整体屈服;
  ●当应力集中系数小于时,开孔附近除疲劳断裂外,不产生一般的强度破坏;
  ●容器有效壁厚,是在计算壁厚值加上壁厚附加量,按商品钢板系列的圆整值。一般大于强度值的要求,从整体上得到了加强。
  ●在壁厚计算公式中,焊缝系数一般小于1, 在规定中,明确指出,开孔不允许在焊缝影响区内,则认为开孔区的强度承载能力高于焊缝区。
(2)允许不另行补强的最大开孔直径
  a.不另行补强的最大孔径为
  
 b.当两孔中心之间的间距大与两孔直径之和的两倍时,则每一孔均可视为单个开孔。
2、开孔补强形式
(1)内加强平齐接管: 将补强金属加在接管或壳体的内侧。
      
(2)外加强平齐接管:将补强金属加在接管和壳体的外侧
 
(3)凸出接管对称加强:采用突出接管,接管的内伸端与外伸端同时加强形式

(4)密集补强形式:补强金属集中在接管与壳体的连接处

以上四类补强形式,从补强的效果,即补强所附加金属起到的实际作用,实践证明了密集补强效果最好。对称凸出接管列第二,外加强最差。
3、补强结构
(1)贴板补强结构
  贴板补强结构是在开孔周围贴焊一个补强圈,补强圈的材料和厚度一般与壳体相同。
(a)需要保证补强圈与壳体全面贴合;
  (b)需要保证焊缝的全焊透结构;
  (c) 在补强圈上开有M10的通孔,以充气检验其焊透性;
(d)常用场合:中低压容器。
 
(2)接管补强结构:即在开孔处焊接一段加厚的接管,加厚接管处于最大应力区,故能有效的降低应力集中系数。
(a)优点:结构简单,焊缝。菀锥院阜熘柿拷屑煅
 (b)缺点:焊缝处在最大应力区内;
 (c)当用于重要设备时,应保证焊缝的全焊透性。焊缝磨平,进行无损探伤。
(d)常用场合:低合金钢容器或某些高压容器。

(3)整锻件补强结构: 将接管于壳体连同加强部分做成一整体锻件。
(a)优点:补强金属集中于开孔应力最大部位,应力集中系数最小。焊缝及热影响区离开最大应力点位置,抗疲劳性能优越。
 (b)缺点:锻件供应困难,制造烦琐,成本较高。
(c)常用场合:只用于重要的设备,如高压容器,核容器等。

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