内容发布更新时间 : 2024/5/19 12:33:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题

0 引言

为满足工艺或结构需要，在压力容器设计中开孔是必不可少的。容器开孔接管后会引起开孔或接管部位的应力集中，再加上接管上会有各种外载荷所产生的应力及热应力，以及容器材料和制造缺陷等各种因素的综合作用，使得开孔和接管附近就成为压力容器的薄弱部位。虽然标准和规范对设计和计算都作了较为详细的规定，但在使用SW6-2011过程设备强度计算软件计算开孔补强时需要注意对标准规范中有关定义的理解和把握，灵活运用软件，必要时对有关数据进行调整，才能得到正确的结论，保证设备的安全可靠性。 1 补强方法及适用范围 1.1 计算时应注意的问题

在使用SW6-2011计算开孔补强之前要先判断接管的直径和壁厚是否满足GB150.3-2011中6.1.3不另行补强的最大开孔直径[1]的要求，满足要求的可以不进行计算，没有进行判断直接输入数据的，生成计算书会显示满足不另行补强的最大开孔直径的要求，不予进行计算。还需要注意的是单个孔开孔补强计算合格，然而该孔的有效补强区B=2d范围内还有其他开孔，形成孔桥的，则应按孔桥处理。在计算两相邻开孔中心的间距或者任意两孔中心的间距时对曲面间距应按弧长计算，按照弦长或中心线

垂直距离计算是不正确的。

1.2 补强计算方法及适用范围的理解

SW6-2011补强计算方法给出四种：等面积补强法、另一补强方法、分析方法和压力面积法。

计算软件中的等面积补强法是指单个开孔的等面积法，联合补强法是指多个开孔的等面积法。等面积法是开孔补强计算方法中最广泛应用的计算方法，该法是以补偿开孔局部截面的一次拉伸强度作为补强准则的，是以无限大平板上开有小圆孔时孔边的应力集中作为理论基础的，即仅考虑容器壳体中存在的拉伸薄膜应力，对开孔边缘的二次应力的安定性问题是通过限制开孔形状，长短径之比和开孔范围（开孔率）间接考虑的[2]，使用该法应考虑开孔是否满足GB150.3-2011中6.1.1的规定。对于承受静载的压力容器开孔，长期实践证明该法在允许使用范围内，其补强结果是比较安全可靠的。分析法是根据弹性薄壳理论得到的应力分析法用于内压作用下具有径向接管圆筒的开孔补强设计，其开孔率可达0.9。压力面积法为HG20582-2011大开孔的补强计算[3]中介绍的补强方法，其开孔率可达0.8。分析法和压力面积法都是适用于大开孔径向接管补强计算的，不能计算斜接管。大开孔即超出等面积补强法适用范围的开孔。而且分析法只能用在筒体上的开孔，封头上的大开孔应用压力面积法计算，但在我国压力面积法尚不能作为合法的设计依据，该方法只能参考使用。压力面积法和等面积法一样，都不适用于有疲劳强度要

求的开孔补强计算。另一补强方法则为基于塑性失效准则的极限分析法，对受内压单个开孔的密集补强采用[4]，这种设计方法限制条件：接管横截面必须为圆形，其中性轴垂直于壳体、接管和补强件应采用整体结构，过渡部分应打磨成圆角[5]。 使用SW6-2011软件进行单个开孔补强计算输入数据后，软件根据输入条件自动选择适合的计算方法，如不符合单孔补强条件形成孔桥的，则必须选择联合补强法，并输入相关数据才能得到正确的计算结果。

2 封头最小厚度对开孔补强计算的影响 2.1 封头最小厚度的确定

冲压封头的最小厚度必须满足强度设计的要求，是压力容器安全使用的前提条件。GB/T25198-2010《压力容器封头》中6.3.13规定：根据制造工艺确定封头的投料厚度，以确保封头的成品最小厚度不小于设计要求的最小成型厚度[6]。设计要求的最小成型厚度一般要大于等于设计压力下的设计厚度即计算厚度加上腐蚀余量。还应考虑由于下料厚度大于名义厚度后有可能造成许用应力下降，如遇此种情况应把设计规定的成型后封头最小厚度乘以最小厚度的许用应力与落料厚度许用应力的比值。还有些设备需要标注最高允许工作压力的，比如需安装安全泄放装置且需进行气密性试验的容器，为使安全泄放装置的整定压力高于气密性试验压力，应确定设备的最高允许工作压力。由于固定式压力容器安全技术监察规程4.8规定：对于介质毒性程度为极度、高