摘要：随着经济的发展的需要，我国的化学工业也不断发展，由此压力容器设计的开孔补强设计的应用也越来越多。在压力容器设计中，开孔补强设计是相当重要的，这种设计形式多样化，可以满足要求提高压力容器的质量，因此本文从开孔补强设计的内容，重要性以及应用上进行了分析。
关键词：压力容器；开孔补强；应用
引言
压力容器的设计过程中离不开开孔补强设计工作，因为其是促进压力容器使用性能发挥的重要举措。本文主要针对压力容器设计中的开孔补强设计进行了详细的分析。
1分析开孔补强设计的内容
在压力容器的设计中，开口加强件是为了提高压力容器开孔强度，实现压力容器的安装功能的需要。然而，安全、合理的配筋结构设计是保证压力容器质量的基本要求，而开孔补强结构也影响着压力容器的成本。开孔钢筋的设计必须考虑足够的金属来补偿开口的强度。开孔补强方法的加固尺寸范围超出等面积法的适用范围，要求容器内径 Di ≥ 1500mm，接管内径 d ≥ 1000mm 与314Rtmm 中的大者，Rn/R ≤ 0.7。
压力容器的设计可分为三种设计方案，第一种是整体加固，第二种是是加强环加固，第三种是厚壁接管补偿。增加壳体厚度的方法是加强整体，强化整个过程是焊接厚壁、整体加强件和壳体。在压力容器的设计中，加强环加固和厚壁接管补强是常见的。然而，加强环适用于低温运行的低压容器，加强设计是基于等面积法。由于加强环结构与加强壳之间的不连续性以及焊接结构与壳体的局部应力的特点，在使用中受到一定条件的限制。
容器设计压力必须要小于 614MPa，并且要低 于 350℃的容器设计温度，以低于 38mm 的厚度为 容器壳体开孔处的厚度，以 540MPa 范围以下为容 器壳体钢材标准抗拉强度下限值，并不能让容器的 载荷超出承载力，处于疲劳状态。。同时，不可能使用具有高危害介质的容器。厚壁喷嘴补强不受这些条件的限制，结构简单，焊缝少，焊接质量容易检测，同时补强效果好。因此，它在加固环中得到广泛应用，该加固方法也适用于GB150－2011钢制压力容器。压力容器壳体打开后，通常有一个喷嘴。在这种情况下，将发生在开口边缘的应力和应力集中。压力容器的喷嘴对容器主要有以下影响。首先，局部应力集中在孔的边缘上。第二，船舶轴承材料的弱化。第三、喷嘴和壳体接头处的不连续结构引起的附加边缘应力。因此，在容器的设计中，用精确的计算参数来计算加强管、加强环和整体加固是关键的一步。我们应该严格设计整个过程，仔细分析设计参数，以保证容器设计的质量。在设计容器壁时，支护和管径的设计是不可忽视的。有必要根据标准化、标准化的要求对设计进行限制，合理、有效地修正设计条件，以保证压力容器的实用性和安全性。
2开孔补强的重要作用分析
（1）随着我国科学技术的快速发展，各行各业都取得了令人满意的效果和经济效益。压力容器作为现代工业中的主要封闭设备，得到了广泛的应用。为了提高压力容器的质量，保证压力容器的安全性能，做好压力容器设计中的开孔钢筋设计尤为重要。
（2）为了充分发挥压力容器的工作性能，必须进行开孔补强操作。但由于开孔补强操作是压力容器本身的发展和改造，在开孔加固技术中容易造成压力容器损坏，这将影响压力容器的强度、坚固性和整体性能。因此，为了减少开口钢筋对压力容器的损坏程度，同时，设计人员必须根据开孔钢筋和压力容器材料的需要进行加固设计，从而保证合理的U型。在压力容器中进行开口加强设计，然后对压力容器进行改进，提高使用性能。
3开孔补强设计在压力容器设计中的应用
3.1补强圈补强设计
压力补强的加固方法有多种，主要分为整体加固和局部加固。局部加强筋的加固设计在压力容器加固设计中得到了广泛的应用。加加强环（补强圈）的方法是将加强板焊接在压力容器容器的壁上，以增加容器壁在开口处的金属厚度。从压力容器的生产过程来看，加强环（补强圈）通过容器外壁焊接比较容易，操作方便。同时，提高了压力容器的耐久性、韧性和强度，以提高开口处的疲劳性能。当加强环（补强圈）用于加强设计时，必须明确定义以下两个方面。一方面，加强环（补强圈）的厚度和优化设计应引起重视。然而，加强环（补强圈）的厚度范围必须控制小于压力容器开口处的厚度的1.5倍。如果加强板的厚度超过开口厚度的1.5倍，则焊接角会增加，这将导致应力上升。此外，还必须确保所选择的加强环（补强圈）材料具有一定的塑性、韧性和延展性。一般来说，在常温下，应小于400 MPa。只有这样才能使配筋设计在压力容器的设计中得到有效的应用。另一方面，如果压力容器处于易氧化、易腐蚀、且温度变化较大的环境中，最好不要选择配筋设计方法。由于加筋板中的金属处于孔峰的应力位置，加固程度高于其他部位，这意味着加强环加固更适合于具有高或低合金度的钢质容器，从而提高了设计质量。安全容器可以得到更好的保证。
3.2整体补强设计
压力容器的应力水平不能由压力容器壳体的应力水平产生，因此可以有效地提高压力容器壳体的压缩能力、韧性、强度和坚固性。然而，加强整体锻件和加强壳体比加固环更困难。因此，应确保壳体和整体锻造能顺利运行，以防止压力容器壳体在运行过程中产生局部应力集中。其次，整体锻造的强化方法对焊接技术提出了更高的要求，这不仅增加了焊接的难度，而且增加了成本，因此仅在高设计精度或TH的情况下才应用加强整个锻件的方法。压力容器的恶劣环境。在整个锻件打开过程中，当应力强度较低时，喷嘴的上端应远离开口加强位置，以提高整个锻件的弯曲应力强度，并提高薄膜的应力强度。其次，由于在喷嘴位置和头部靠近简化体的部位存在应力集中点，所以整个锻件的强度最低，但其它路径上的应力强度相对较大。因此，为了提高压力容器整体锻件的强化效果，可以采用加强内延伸的方法来减小其它路径上的应力强度，这不仅可以提高压力容器的开孔强化效果，而且可以提高压力容器的开孔强度。从而保证了压力容器的性能。总之，无论采用哪种类型的开孔加固方法，设计者都需要根据压力容器的相关标准和要求加强开口，以提高开口钢筋的质量，延长压力容器的使用寿命。提高压力容器的性能。
3.3厚壁接管补强设计
厚壁钢筋的设计通常由壳体的使用条件和材料特性决定。通过选择合理的材料，可以有效地保证金属的强度和特性。要想使补强的效果得到有效运用，应加大整个接管的流通面积，开孔所需的补强面积计算公式AA=d×δ+2×δ×δet×（1-fr）式中，δ 按 GB150-2011《钢制压力容器》中的公式：开孔位于以椭圆形封头中心为中心 80% 封头内直径的范围内，δ 按下式计算：δ =Pc×K1×Di2 ×[σ ]t×φ -0.5Pc。还需选择低于母材壳体强度等级的接管材料，因为若选择高于其强度等级的接管材料将对压力容器造成很大的负面影响，也会影响整体的补强结构质量。在厚壁钢筋的设计中，锻件或无缝钢管的主要使用可以减少加工误差，减少整个工程的负面影响。此外，无缝钢管具有厚度小、压力小的特点。然而，锻造加工一般适用于大型墙体加固。因此，当设计厚度不厚，压力不高时，应选择无缝钢筋的方法。当对厚壁的要求较大且压力很高时，首先要选择整体锻造的加工方法，以更好地满足整个钢筋的要求。
4结语
穿孔钢筋是压力容器设计中不可缺少的组成部分，它对压力容器的使用寿命有一定的影响。在压力容器的设计操作中，应结合不同的优点进行合理的配筋，选择有效的开孔钢筋设计，突出配筋的最佳效果，从而降低压力容器的操作风险。同时，也有助于减少开口对容器壁的损坏，提高压力容器的可靠性，并进一步保证压力容器的性能。
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论文作者:刘崇伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/26
标签：压力容器论文; 补强论文; 开孔论文; 应力论文; 壳体论文; 容器论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;