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圆形平盖开孔补强计算①

更新时间:2009-03-28

随着人们安全环保意识的增强,埋地设备得到越来越广泛的应用。埋地设备由于设置在地下,具有油品蒸发损耗小、防火、防爆能力强和节省土地资源的优点,因此被广泛用于加油站、油库等地,用来储存汽油、煤油及柴油等燃料。对于埋地卧式容器来说,由于设备埋在地下,通常需在容器壳体上开设2~3个人孔,工艺管口一般分布在人孔盖上,这就涉及平盖上开孔补强的问题。GB 150-2011给出了平盖开孔补强的计算方法[1],但是在实际工程设计中发现了一些问题,通过与GB 150-1998进行对比[2],并结合前人的研究成果[3,4],给出了平盖开孔补强的设计指导建议。

1 GB 150-2011平盖开孔补强设计方法简述

平盖上开单个孔,且开孔直径dop<0.5Do(Do取平盖计算直径,对于非圆形平盖取短轴长度)时,所需最小补强面积A=0.5dopδpδp为平盖厚度,文献[5]验证了所需最小补强面积适用于补强圈补强也适用于厚壁管补强。

对于这种情况,需要对齿轮箱输出轴的扭矩载荷进行监测,检查并消除造成扭矩载荷过大的原因。根据风电机组的运行经验,造成齿轮箱扭矩载荷过大的主要原因有机组控制不稳定造成的转矩大幅度波动、发电机短路等。

事实证明之一般原理在知识产权司法审判中的适用——以《红色娘子军》著作权案为例 ...............陈界融 11.35

平封头(平板)上有多个开孔时[6],任意两开孔直径之和不超过封头直径的0.5倍、任意两相邻开孔中心的间距不小于两孔直径之和的按照单个开孔进行计算;增加平盖厚度进行补强的方法适用范围为:平盖危险径向截面上各开孔宽度总和不超过Di/2(Di为圆筒内径),任意相邻两孔中心距大于两孔平均直径的1.5倍且小于或等于2倍。

2 算例结果

介质 含硫污水

根据上述工艺条件,按照标准规范,设计压力取1.18/-0.10MPa,设计温度取80℃,腐蚀裕量取6mm,焊接接头系数为1.0,设备筒体材料为Q245R。按照工艺条件,在设备上设置两个PN2.5MPa、DN500mm的水平吊盖带颈对焊法兰人孔1、2,并在人孔1上开设一个PN2.0MPa、DN150mm管口,然后在人孔2上开设一个PN2.0MPa、DN150mm管口和一个PN5.0MPa、DN80mm管口,两孔中心线间距为330mm。为方便对比,另外设置一个PN2.5MPa、DN500mm水平吊盖带颈对焊法兰人孔3,人孔3上开孔同人孔2,两孔中心线间距为300mm(图1)。

在联系群众、服务群众方面,重点整治群众身边特别是群众反映强烈的形式主义、官僚主义突出问题,《工作意见》举例称,“对一些地方官员来说,走马上任之后,信奉的是所谓‘新官不理旧事’那一套歪理,这样的干部往往言而无信,重招商轻落地、轻服务,影响营商环境。”这也是要重点整治群众身边特别是群众反映强烈的形式主义、官僚主义突出问题之一。

筒体长度 7 920mm

最高工作压力 1.0MPa

文献[7,8]提到,平盖开孔后与壳体开孔一样,具有应力集中的特性,孔边存在较大的应力,它可以达到平盖正常部位的两倍左右,但是会在圆周2d范围内迅速衰减到与不开孔平盖相同的应力水平。因此,在平盖的工程设计中,由于平盖上开孔并不是很多,应尽量使得平盖上相邻开孔的中心间距不小于两孔直径之和,从而使得各个开孔在各自2d范围内应力迅速衰减,避免两孔周边出现应力集中叠加。

某炼化公司一台埋地卧式容器,其工艺条件如下:

对于人孔1,由于平盖开单个孔,对比常见的补强方法,采用厚壁管补强。SW6计算得出平盖计算厚度为46.48mm,而标准型式的平盖厚度为58mm,因此平盖的最终厚度按标准型式选用。SW6计算得出,PN2.0MPa、DN150mm管口用长高颈法兰规格为192mm×29mm。

设备内径 3 200mm

(2)降雨径流导致水源地水质指标均有一定程度的恶化,但是经过24h降雨结束后基本恢复。其中,COD、总磷受降雨径流的影响较大,其他水质指标基本在可接受范围内变化。

  

图1 人孔1~4法兰盖上管口开设详图

埋地深度 500mm

对比人孔2、3平盖和接管的计算结果可以看出,两个平盖上管口个数和大小相同,只是两个管口间距不同,计算结果却差别很大。人孔3平盖如果按照GB 150-1998采用增加平盖厚度的方法进行补强时,得出平盖计算厚度为58.56mm,考虑腐蚀裕量,平盖的厚度应取66mm,远大于58mm。GB 150-2011标准释义中说明,GB 150-1998在实际工程运用中,由于表述不够清晰明确,致使设计人员在平盖开孔计算时,有设计不当或重复补强的现象,造成材料浪费。因此建议优先考虑采用GB 150-2011方法进行补强计算。由此可以看出,在一定范围内,采用增加平盖厚度的方法进行补强计算得出的平盖厚度与单纯的计算平盖厚度结果相同。

3 算例分析

对于人孔2、3,平盖上开多个孔,对比常用的补强方法,采用厚壁管或增加平盖厚度进行补强,用SW6计算补强。由于人孔2上两孔中心距(330mm)大于两孔直径之和(309mm),参考GB 150-2011,此时平盖上两个管口应按照单孔进行补强计算,不考虑开孔对平盖的削弱作用,平盖厚度通过平盖计算公式得出,其中Dc为平盖计算直径,pc为计算压力,[σ]t为设计温度下平盖材料的许用应力,φ为焊接接头系数;而人孔3上两孔中心距(300mm)小于两孔直径之和(309mm),且满足平盖危险径向截面上各开孔宽度总和不超过Di/2,相邻两孔中心距大于两孔平均直径的1.5倍且小于或等于2倍,故采用增加平盖厚度的方法进行补强。平盖结构特征系数K考虑开孔削弱,削弱系数为平盖危险径向截面上的各开孔宽度总和,再按照确定K1。当K1/v≤0.5时,如果K1/v>K,则K=K1/v,否则直接取K值计算;当K1/v>0.5时,应采用其他设计方法。计算得出人孔2、3的平盖计算厚度均为46.48mm,而标准型式的平盖厚度为58mm,因此平盖的最终厚度按标准型式选用。人孔2上的两个管口按单个开孔进行补强计算,PN2.0MPa、DN150mm管口用长高颈法兰规格为192mm×29mm,PN5.0MPa、DN80mm管口用长高颈法兰规格为117mm×22mm。人孔3上的两个管口通过增加平盖厚度的方法进行补强,每个管口不需要单独进行补强计算,只需要满足设计条件下的强度要求即可,此时计算得出两管口的名义厚度均为8mm,考虑到平盖较厚,如果锻件接管壁厚较小会严重影响焊接质量,因此两管口分别取长高颈法兰的最小厚度,PN2.0MPa、DN150mm管口用长高颈法兰规格为192mm×23mm,PN5.0MPa、DN80mm管口用长高颈法兰规格为117mm×22mm。

最高工作温度 40℃

4 SW6和PV软件在计算平盖单个开孔补强的差别

对于上述埋地卧式容器,在设备上设置一个PN2.5MPa、DN500mm水平吊盖带颈对焊法兰人孔4(图1),并在人孔盖上开设PN2.0MPa、DN40mm管口和PN2.0MPa、DN80mm管口,两孔中心线间距为300mm。由于两相邻开孔中心的间距不小于两孔直径之和,所以按照单孔进行补强计算,两个软件计算结果见表1。

 

表1 人孔4开孔补强计算结果

  

软件管口PN2.0MPa、DN40mmmm×mm管口PN2.0MPa、DN80mmmm×mmSW665×12.0108×22.5PV65×15.5108×22.5

对比PN2.0MPa、DN40mm管口的计算结果可以看出,PV计算的接管厚度较大。这是因为在用SW6计算开孔补强时,PN2.0MPa、DN40mm管口满足GB 150-2011中不另行补强条件,因此SW6不进行计算。但是考虑到条文中是壳体开孔,壳体开孔与平盖开孔补强计算原则不同,所以应采用PV软件计算。PN2.0MPa、DN80mm管口不满足不另行补强条件,SW6和PV计算结果相同。经过手算看出,两个软件计算的开孔所需最小补强面积均是按照公式A=0.5dopδp得出。因此SW6和PV均可用于平盖上单个开孔不满足不另行补强时的补强计算,不另行补强情况下只能用PV计算。

5 结论

5.1 平盖上开孔满足GB 150-2011条件时,按要求进行补强计算,开多个孔时应尽量使得平盖上相邻开孔中心的间距不小于两孔直径之和,使得开孔在圆周2d范围内应力迅速衰减,避免两孔周边出现应力集中叠加,补强计算时仍按单个开孔计算。

5.2 对于平盖上开孔按单个开孔进行补强计算时,如果开孔满足GB 150-2011中不另行补强的条件则用PV计算,如果不满足则用PV或SW6软件计算均可。

参 考 文 献

[1] GB 150.1~150.4-2011,压力容器[S].北京:中国标准出版社,2011.

[2] GB 150.1~150.4-1998,压力容器[S].北京:中国标准出版社,1998.

[3] 王佳.圆形平盖开孔补强问题的讨论[J].石油化工设备,2015,36(4):1~4.

[4] 寿比南,杨国义,徐锋,等.GB 150-2011《压力容器》标准释义[M].北京:新华出版社,2012:141~146.

[5] 顾敏,汪洪杰.平盖开孔补强计算的讨论[J].设计计算,2002,19(11):24~25,60.

[6] 陈朝晖,徐锋,杨国义.GB 150-2011《压力容器》问题解答及算例[M].北京:新华出版社,2012:38.

[7] 管文华,方德明,张康达.平盖开孔的有限元分析及其补强方法的探讨[J].化工机械,2006,33(6):350~352.

[8] 侯庆华.圆平盖应力分析及补强计算[J].油气田地面工程,2009,28(8):43~44.

1)64卦序数分布,呈多回字型对称规律(图7),解决了《易经》64卦序分布无数量逻辑对称规律的缺陷,在数理逻辑上整个系统对称平衡,每一卦序的位置、大小具有稳定性和唯一性。

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王金花
《化工机械》 2018年第02期
《化工机械》2018年第02期文献

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