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压力容器构架新方略的研讨及剖析

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-10-20 8:27:15 人气: 标签:

  主要修改内容介绍为介绍主要修改内容,略有重复。凡涉及略有重复者,文中都一笔带过;而文献<1,2>未提及或未详细提及者,文中略作介绍或分析。(1)按分析设计部分由原采用第三强度理论改为第四强度理论。虽然这两个理论都适用于压力容器常用的延性材料,但前者并未计及第二主应力对失效所起的影响,而后者却计及了,因此它更接近于实际。

  把强刚度计算部分划为第4篇按规则设计和第5篇按分析设计两部分。中补充了原标准中未包括、而在1中已有的内容,例如换热器(EN13445的换热器设计和1、新的基本相同),薄壁膨胀节、与管板接头的许用载荷、非圆形截面容器、用螺栓连接的凸形盖、平封头上的大开孔、孔排、带夹套的容器(包括夹套封闭件)、半管式夹套容器、卡箍连接件,甚至还列入了连1也只提及参考文献、而未列出具体设计公式的卧式容器设计。第5篇按分析设计实际上都应由数值分析结果(主要是有限元,也可以是试验应力分析)来防止塑性垮塌、局部失效、由失稳引起的垮塌和循环载荷引起的失效(疲劳破坏)。

  (4)焊接接头分类由原A、B、C、D类增加了E类,焊接接头型式也相应增加到10种,并和EN13445相仿,为便于使用,都用列表方式表示;原对接接头都要求100%探伤,焊接接头系数都取1.0,所以在元件厚度计算公式中不出现焊接接头系数;新标准对对接接头也允许100%、25%或10%RT或UT,并加10%MT或PT(随材料类别而异),焊接接头系数可以小于1.0,所以在第4篇按规则设计所列的设计公式中列入了焊接接头系数,在开孔补强的最大一次局部薄膜应力校核中,也引入了焊接接头系数。但是,在第5篇按分析设计中,在采用弹性应力分析以防止塑性垮塌的应力校核时,并未提及焊接接头系数;或在极限载荷分析、弹塑性应力分析等以防止塑性垮塌和局部失效时,都未提及应如何计及未100%探伤、焊接接头系数小于1.0时是否应予调整,更未提及如何调整。

  (5)外压元件设计全部修改。鉴于原1、2的外压圆筒设计实际上仅考虑圆筒的横向均匀受压(如带夹套的圆筒),以及横向和轴向同时受相同的均匀压力(例如真空容器)设计,其它元件如锥壳、球壳和成型封头也是如此;仅在计算圆筒的许用轴向压缩应力时,才计及沿圆筒轴线的压缩载荷。

  实际的外压元件不仅受上述各载荷,而且同时还可能承受轴向弯矩(例如安装在室外的真空塔)、轴向压缩(例如真空设备加轴向压缩)以及横剪力等,其许用外压、或许用轴向或周向压缩应力必较单独受外压的相应值为低。有鉴于此,PVRC从20世纪90年代开始进行了大量研究,并分别公布了包括上述这些附加载荷在内的设计方法的WRC406号公报<8>和规范案例2286<9>,说明新的方法适用于1和2,现改写的2全部采用了这一方法,相信1采用这一方法也只是时间上的问题。文献<3>介绍了这一方法,此处不再赘述。

  修改开孔补强设计。通过理论分析可以证明,等面积补强法和压力面积补强法的原理是相同的,只是在规定壳体的补强有效范围时,从理论分析应该考虑开孔尺寸(即由于开孔在壳体上所引起的应力集中区的大小和开孔尺寸相关)和壳体上由于接管所构成不连续结构引起的边缘应力衰减范围(和Rt成正比)二者的组合影响。但以ASME1为代表的等面积补强法仅取和开孔尺寸有关,EN13445、CODAP的压力面积法则仅取和壳体上的边缘应力衰减范围Rt有关,即二者都仅取其中之一。

  因此,如以壳体上能起补强作用的多余面积0而言,当开孔直径与壳体直径之比rR较小时,压力面积法的补强范围因取Rt,即规定得偏大而可能得出比等面积法所规定开孔直径d时略为先进0(即补强范围偏大,能起补强作用的壳体材料偏大,导致所需增加的补强材料可略为减少);反之,则压力面积法可能得出比等面积法略为保守的结果。

  

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