ASME标准培训_开孔补强

课程 页 码 ASME 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 1/3 3b 1/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 课程概况 一般要求 补强面积的来源(壳体和成形封头上的单个开孔) 腐蚀余量 补强区域 补强强度 其它补强规定 壳体和封头上多个开孔 平端盖上的单个或多个开孔 特殊要求 举例 开孔的目的 处理容器内的介质 检验 安装内件 容器的清理和排放 一般要求 开孔的一般要求(UG-36) 允许的开孔形状、尺寸 免除开孔补强计算 开孔的形状 圆形筒体或锥壳、封头上的开孔最好采用圆形、椭圆或长圆形状，但规范 并不限制使用其它形状的封头。 当长圆或椭圆的开孔长、短径之比大于 2:1，横跨短径的补强面积应增加， 以防止由于扭矩产生的变形。 UG-36(b)开孔的尺寸 1. 对于壳体内径 ≤ 60”(1250 mm)，开孔尺寸不得大于直径的 1/2，最大 不超过 20”(508 mm)。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 2/3 3b 2/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 2. 对于壳体内径 > 60”(1250 mm)，开孔尺寸不得大于直径的 1/3，最大 不超过 40”(1000 mm)。 3. 如果开孔超过上述限制，除要满足 UG-36至 UG-43的要求外，还须满 足附录 1-7的补充要求。 成形封头和球形壳上经过正确补强的开孔无尺寸限制。当开孔的尺寸大于 与封头相连的壳体直径的 1/2 时，可以使用锥壳过渡段来代替补强。见 UG-36(b)(2)(a-d)。 UG-36(c)(3)壳体和成形封头上开孔免除开孔补强计算 容器上的开孔如果不承受压力的快速波动，在满足以下要求的情况下，开 孔除自身结构的补强外，不须另外补强。 a) 对于焊接或钎接接头，最终开孔的直径不大于： z 3-1/2 in. (89 mm) – 壳体或封头的厚度 ≤ 3/8 in. (10 mm)； z 2-3/8 in. (60 mm) – 壳体或封头的厚度 > 3/8 in. (10 mm)。 b) 对于螺纹连接或胀接接头，壳体和封头上的开孔直径不超过 2-3/8 in. (60 mm). c) 任何两个未加补强的开孔，其中心距不得小于两孔直径之和。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 3/3 3b 3/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 d) 三个或三个以上开孔群中任意两个未加补强的开孔孔心距不得小于： ))(cos5.11( 21 dd ++ θ − 对于圆 形筒体和锥壳； )(5.2 21 dd + − 对于具有双曲率 的壳体和封头。 UG-36(d) 开孔可以开在焊缝上，见 UW-14。 UG-39(a)平封头上开孔免除补强计算 单个开孔，其尺寸不超过 UG-36(c)(3)(a)和(b)的限制、并且封头直径或短 径的 1/4时，可免除补强计算。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 4/3 3b 4/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 要求的补强面积 UG-37在内压或外压下要求的补强面积（筒体和封头） Section VIII, Div. 1 UG-37 提供补强 可供补强有五个方面： 1. A1：壳体上富余厚度提供的补强面积 2. A2：延伸到壳体外侧的管接头富余厚度提供的补强面积 3. A3：延伸到壳体内侧的管接头富余厚度提供的补强面积 4. A4：焊缝提供的补强面积 5. A5：补强圈提供的补强面积 腐蚀余量 按 UG-36(c)(1)，腐蚀余量不能用于提供补强。按 UG-16(e)，用于计算公 式的所有符号代表腐蚀后的尺寸。 (c) 内压设计。对于承受内压的筒体或封头，在任何通过开孔的给定平 面内所要求的总补强截面积 A应不小于： )1(2 1rrnr fFttFdtA −+= (d) 外压设计。 1) 承受外压的单壁容器，所要求的开孔补强面积仅为上述 c)要求 的 50%即可，式中的 tr是根据外压下容器厚度计算要求确定的 要求壁厚。 2) 多层容器每层上所要求的开孔补强面积，当壳体承受外压时， 应符合上述 1)；当壳体承受内压时，应符合上述 c)，不论连接 到一层或多层壳体的共同接管是否采用焊接方式。 (e) 内、外压设计。 承受内、外压的容器，所要求的补强面积应符合上述 c)对于承受内 压的要求，同时还应符合上述 d)对于承受外压的要求。 (f) 对于所要求的补强面积和可供补强的面积，Fig. UG-37.1给出了详 细的计算公式。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 5/3 3b 5/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 UG-40补强区域 与容器壁相平行的方向，取以下较大值： d –开孔腐蚀后的直径 Rn + t + tn 与管接头壁相平行的方向，取以下较小值： 2.5t 2.5tn + te 式中： Rn = 开孔腐蚀后的半径 tn = 管接头扣除负偏差后的壁厚 t = 容器的壁厚 te = 加强圈的厚度 补强的强度（UG-41） 如果补强材料（加强圈、焊缝金属、等）的许用应力大于容器材料的许用 应力，不考虑由于较高应力值带来的附加强度。 如果补强材料的应力值低于容器材料，所提供的补强面积应按两应力的比 值成反比例增加。 强度降低系数： fr = v n S S 式中：Sn = 补强材料的许用应力 Sv = 容器材料的许用应力 以下举例说明 fr的使用： A = dtrF + 2tntrF(1-fr1) 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 6/3 3b 6/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 对于安放式管接头，fr1 = 1.0 A = dtrF UG-39平封头上单孔要求的补强面积 UG-39(b)(1)： 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 孔 对于单个开孔，其直径不超过封头直径或 短径的 1/2（见 UG-34）： A = 0.5dt + ttn(1 – fr1) 式中： d = 圆形开孔扣除腐蚀余量后的直径（见 UG-37关于非径向开孔的定义） t = 平封头或平封盖的最小要求厚度。 或 按 UG-34 计 算 增 加 封 头 的 厚 度 [UG-39(d)(1)]。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 7/3 3b 7/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 UG-39(c)：大开孔 对于具有开孔直径大于封头直径 1/2的平封头，应按以下要求设计： UG-39(c)(1)：按附录 14-20（具有 大、单个、圆形、位于中心开孔的整 体[圆形]平封头），使用附录 2 的有 关系数（采用环状垫圈的螺栓法兰设 计要求）。 UG-39(c)(2)：给出对于在中心开孔 周围再开孔的设计要求。 UG-39(c)(3)：对于上述以外的其它 开孔，没有给出设计方法，应符合 U-2(g)条。 平封头上多个开孔的补强要求 UG-39(b)(2)：相距较开的标准开孔* 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 8/3 3b 8/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 对于开孔直径不超过封头直径的 1/2，任意两孔的平均直径不超过封 头直径的 1/4，并且任意两孔的孔距 ≥ 两孔平均直径的 2倍： A = 0.5dt 式中： d = 圆形开孔扣除腐蚀余量后的 直径（见 UG-37关于非径向 开孔的定义） t = 平封头或封盖的最小要求厚 度（见 UG-34）。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 9/3 3b 9/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 相距较近的标准开孔* 封头上任意两孔的孔距为 1/4 d avg. ≤ 孔距 < 2 d avg. 其它与上述一致： A = 0.5dt 但，要求的补强面积的 50%必须分 布在两孔之间。 对于不属于上述情况的开孔，没有 给出计算方法，应按 U-2(g)。 *注意：孔与孔之间的孔桥或孔到封头边缘的距离不得小于较小开孔直径的 1/4。 确定用于补强计算的 tr 碟形封头，tr是按附录 1-4(d)计算的要求厚度，使用 M = 1。 椭圆封头，tr是半径为 K1D 的无缝球壳计算厚度，D 是筒体的直径，K1按 Table UG-37。 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 10/3 3b 10/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 UG-38内扳边开孔 内扳边的厚度应符合 UG-27（内压）或 UG-28（外压）的要求。 补强要求应符合 UG-37。 承受内、外压的内扳边开孔的厚度应按内、外压计算的厚度取较大值。 开孔补强计算举例 壳体内径：48 in. 设计压力：250 psi 壳体材料：SA-285 Gr. C, S = 13.8 ksi 壳体厚度：0.875 in. 容器经 100%RT 腐蚀余量：0.125 in. 管接头尺寸：NPS 6 Extra Strong (0.432 in. 厚，5.761内径) 管接头材料：SA-53 B, S = 15 ksi 管接头内出头长度：1.5 in. 开孔不在焊缝上 角焊缝尺寸：焊脚 0.375 in. 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 11/3 3b 11/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 12/3 3b 12/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 首先，扣除腐蚀余量： t = 0.750 in. = 0.875 – 0.125 tn = 0.307 in. = 0.432 – 0.125 d = 6.011 in. = 5.761 – 2(0.125) Rv = 24.125 in. = 48/2 + 0.125 RN = 3.006 in. = 5.761/2 + 0.125 要求的壁厚：UG-27(c)(1) 442.0 2506.00.113800 125.24250 6.0 =×−× ×=−= PSE PRtr in. 051.0 2506.00.115000 006.3250 6.0 =×−× ×=−= PSE PRtrn in. 要求的补强面积： )1(2 1rrnr fFttFdtA −+= F = 1; θ = 0; fr1 = Sn/Sv = 15/13.8 = 1.09 ≈ 1 = 6.0011(0.442)(1) + (2)(0.307)(0.442)(1)(1 - 1) A = 2.657 in2 可供补强的面积 A1 = (壳体的富余厚度)取以下较大值 = )1)((2)( 111 rrnr fFttEtFttEd −−−− = )11)(442.01750.01(307.02)442.01750.01(011.6 −×−××−×−× A1 =1.851 in2 或 课程 页 码 ASME规范和 VIII－1卷构成 课 程 页 码 1 13/3 3b 13/13 ASME规范第 VIII-1卷 -- 压力容器开孔补强 = )1)((2))((2 111 rrnrn fFttEtFttEtt −−−−+ = )11)(442.01750.01(307.02)442.01750.01)(307.0750.0(2 −×−××−×−×+ = 0.651 in2 A2 = (管接头的富余厚度)取以下较小值 = 960.0750.01)052.0307.0(5)(5 2 =××−×=− tftt rrnn = 393.0307.01)051.007.0(5)(5 2 =××−×=− nrrnn tftt A2 =0.393 in2 h = 2.5tn或 2.5t，取较小值 2.5tn = 2.5(0.307) = 0.768 in. 2.5t = 2.5(0.750) = 1.875 in. = 0.768 in. < 1.5 in. (OK) A3 = (管接头内出头提供的补强面积) = 280.0)125.0307.0(2)(2 =−=− hctn in.2 A41 =(外侧角焊缝) = Leg2fr2 = 0.3752 × 1 = 0.141 in2 A43 =(内侧角焊缝) = Leg2fr2 = (0.375 – 0.125)2 × 1 = 0.063 in2 A1 + A2 + A3 + A41 + A43 = ATotal = 2.728 in2 A = 2.657 in2 由于 A