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碳鋼集分水器的開孔與補強方法
發布時2017-04-24 15:3325
開孔部分的應力集中將引起殼體局部的強度削弱,若開孔很小并有接管,且接管又能使強度的削弱得以補償,則不需另行補強。若開孔較大,就要采取適當的補強措施。
    一般容器只要通過補強將應力集中系數降低到一定的范圍即可。按“疲勞設計”的容器必須嚴格限制開孔接管部位的最大應力。經過補強后的接管區可以使應力集中系數降低,但不能消除應力集中。
1、開孔補強的基本原則
當在容器開孔后,由于各種強度富余量的存在,開孔并非都要補強。而在孔周圍不需要進行補強的規定,稱為開孔補強設計的基本原則。
  (1)允許不補強開孔的原因
  ●應力集中的局部性原因,根據應力集中的局部性特征,開孔附近的峰值應力,不會產生殼體的整體屈服;
  ●當應力集中系數小于時,開孔附近除疲勞斷裂外,不產生一般的強度破壞;
  ●容器有效壁厚,是在計算壁厚值加上壁厚附加量,按商品鋼板系列的圓整值。一般大于強度值的要求,從整體上得到了加強。
  ●在壁厚計算公式中,焊縫系數一般小于1, 在規定中,明確指出,開孔不允許在焊縫影響區內,則認為開孔區的強度承載能力高于焊縫區。
(2)允許不另行補強的最大開孔直徑
  a.不另行補強的最大孔徑為
  
 b.當兩孔中心之間的間距大與兩孔直徑之和的兩倍時,則每一孔均可視為單個開孔。
2、開孔補強形式
(1)內加強平齊接管: 將補強金屬加在接管或殼體的內側。
      
(2)外加強平齊接管:將補強金屬加在接管和殼體的外側
 
(3)凸出接管對稱加強:采用突出接管,接管的內伸端與外伸端同時加強形式

(4)密集補強形式:補強金屬集中在接管與殼體的連接處

以上四類補強形式,從補強的效果,即補強所附加金屬起到的實際作用,實踐證明了密集補強效果最好。對稱凸出接管列第二,外加強最差。
3、補強結構
(1)貼板補強結構
  貼板補強結構是在開孔周圍貼焊一個補強圈,補強圈的材料和厚度一般與殼體相同。
(a)需要保證補強圈與殼體全面貼合;
  (b)需要保證焊縫的全焊透結構;
  (c) 在補強圈上開有M10的通孔,以充氣檢驗其焊透性;
(d)常用場合:中低壓容器。
 
(2)接管補強結構:即在開孔處焊接一段加厚的接管,加厚接管處于最大應力區,故能有效的降低應力集中系數。
(a)優點:結構簡單,焊縫小,容易對焊縫質量進行檢驗
 (b)缺點:焊縫處在最大應力區內;
 (c)當用于重要設備時,應保證焊縫的全焊透性。焊縫磨平,進行無損探傷。
(d)常用場合:低合金鋼容器或某些高壓容器。

(3)整鍛件補強結構: 將接管于殼體連同加強部分做成一整體鍛件。
(a)優點:補強金屬集中于開孔應力最大部位,應力集中系數最小。焊縫及熱影響區離開最大應力點位置,抗疲勞性能優越。
 (b)缺點:鍛件供應困難,制造煩瑣,成本較高。
(c)常用場合:只用于重要的設備,如高壓容器,核容器等。

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