化工机械基础11-3容器的开孔与附

第三节 容器的开孔与附件 一、容器的开孔与补强 容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续， 形成高应力集中区。 峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等 , 为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。 开孔的形状： 应力集中和开孔形状有关， 圆孔的应力集中程度最低。 开孔补强的设计与补强结构 在开孔附近区域增加补强金属， 提高器壁强度，满足强度设 计要求。 容器开孔补强的形式分为 整体补强 补强圈补强 1整体补强 增加整个壳体的厚度，或用全焊 透将厚壁接管或整体补强锻件 与壳体相焊，降低开孔附近的 应力。 应力集中的局部性，除非制造或 结构需要，一般不把整个容器 壁加厚。 2补强圈补强 开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。 补强圈与器壁搭接，材料相同，补强 圈尺寸参照标准确定，或等面积补强。 为方便焊接，外面单面补强。 检验紧密性， M10螺孔通入压缩空气。 补强圈搭焊结构的使用范围： GB150用补强圈结构补强时，规定： 钢材的标准抗拉强度下限值 sb540MPa ； 补强圈厚度小于或等于 1.5dn； 壳体名义厚度 dn38mm 。 允许开孔的范围 筒体及封头开孔最大直径不允许超过： （ 1） 圆筒 Di1500mm ，开孔最大 直径 d1/2 Di，且 d520mm ；圆 筒 Di 1500mm时，开孔最大直径 d1/3 Di，且 d1000mm ； （ 2） 凸形封头或球壳的开孔最大 直径 d 1/2Di。 （ 3） 锥壳开孔最大直径 d1/3 Di， Di为开孔中心处的锥壳内直径。 不需补强的最大开孔直径 计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格， 壳体壁厚超过实际强度，最大应力 值降低，相当于容器已被整体加强。 且容器开孔总有接管相连，其接管多 于实际需要的壁厚也起补强作用。 容器材料有一定塑性储备，允许承受 不是十分过大的局部应力，所以当 孔径不超过一定数值时，可不进行 补强 。 壳体开孔满足全部条件，可不另行补强： (1) 设计压力小于或等于 2.5MPa； (2) 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 之和的两倍； (3) 壳体名义壁厚大于 12mm，接管 公称外径小于或等于 80mm；壳体 名义壁厚小于或等于 12mm ，接管 公称外径小于或等于 50mm (4) 接管最小壁厚满足表 4-23的要求。 (4) 接管最小壁厚满足表 4-23的要求。 接管公称 外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0 540MPa，全焊透，接管腐蚀裕量 1mm。 二、容器的接口管与凸缘 用于装置测量、控制仪表，或连接其他 设备和介质的输送管道。 接口管 焊接设备的接口管长度 铸造设备接管可与筒体一并铸出。 螺纹管主要用来接温度计、压力 表或液面计等，阴螺纹或阳螺纹 凸缘 接管长度必 须很短时 可用凸缘 代替 (又叫 突出接口 ) 凸缘本身有加强作用，不需另外补强。 当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。 凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根 据所选用的管法兰来确定。 三、手孔与人孔 检查设备内部空间以及安装和拆 卸内部构件。 手孔直径 150mm 250mm，标准 手孔公称直径有 DN150和 DN250两种。 手孔结构：容器上接一短管，其 上盖一盲板。 人孔： 设备直径超过 900mm，有手孔也设 人孔。 人孔的形状有圆形和椭圆形。 椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。 圆形人孔直径 400mm 600mm，容 器压力不高或有特殊需要时，直径 可以大一些。 椭圆形人孔 (或称长圆形人孔 )的最小 尺寸为 400mm 300mm。 人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。 使用中常打开，可用快开式结构人 孔。 手孔（ HG21515 21527-95） 和人孔（ HG21528 21535- 95）已有标准， 设计时根据设备的公称压力， 工作温度以及所用材料等按 标准直接选用。 四、视镜与液面计 视镜 观察内部，也可用作物料液面 指示镜。 分为不带颈视镜和带颈视镜。 不带颈视镜 凸缘构成，结 构简单，不易结料，有比较宽 阔的视察范围。 当视镜需要斜装或设备直径较 小时，则需采用带颈视镜。 视镜已经标准化， 化工生产中常用的还有压力 容器视镜、带灯视镜、带灯 有冲洗孔的视镜、组合视镜 等。 液面计 公称压力不超过 0.7MPa，开长条孔， 矩形凸缘或法兰把玻璃固定在设备上。 承压容器，一般都是将液面计通过法兰、 活接头或螺纹接头与设备联接在一起 设备直径大，可同时用几组液面 计接管。 现有标准中有反射式玻璃板液 面计、反射式防霜液面计、透 光式板式液面计和磁性液面计。 思考题： 1、为什么压力容器壳体上开孔 尺寸较小时可不另行补强？ 2、 GB150-1998对压力容器开孔 的最大直径是如何规定的