為方便工作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行檢驗(yàn)和維修,球罐應(yīng)設(shè) 置人孔;而考慮到維修方便,人孑L的位置宜設(shè)置在上、下 極板上,且公稱直徑不應(yīng)小于500mm。人孑L的結(jié)構(gòu)采用整 體鍛件補(bǔ)強(qiáng)較為合理,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)既保證了因開孔而造 成的強(qiáng)度削弱得到充分的補(bǔ)強(qiáng),又避免了補(bǔ)強(qiáng)處壁厚的突 變,降低了應(yīng)力集中的程度。而且焊縫采用對(duì)接,方便射 線探傷或者超聲波探傷,保證了焊縫質(zhì)量。GBl50的開孑L 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是基于彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的等面積法,而這 種等面積法對(duì)圓筒、球罐和球形封頭上的開孔計(jì)算除了要 滿足參考文獻(xiàn)[1]8.2的范圍外,對(duì)殼體的內(nèi)徑和厚度還 有要求,即內(nèi)徑與厚度比在10一100范圍內(nèi),詳見參考文 獻(xiàn)[4]中第六章開孑L補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)1000m3液化石油 氣球罐的時(shí)候,球罐的內(nèi)徑與厚度比值為307.5,超出r 這個(gè)范圍,所以人孔的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算無法用SW6軟件進(jìn)行 計(jì)算。這里介紹一種計(jì)算下極板人孔補(bǔ)強(qiáng)的方法。這種方 法是以GBl50開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算為模型,根據(jù)等面積法的原理 而進(jìn)行計(jì)算的。
設(shè)計(jì)壓力P=I.77MPa,設(shè)計(jì)溫度t=500C,球罐直徑 Di=123(X)mm,殼體材料選用16MnR(正火),腐蝕余量為 2ram,人孔直徑DN500,材料為16Mn(Ⅲ),下極板承受 液柱壓力為: B=pgll=1000x9.8x12300x10。3X10-6一.0.12MPa, 因?yàn)?.12MPa>1.77x5%--0.09,所以,計(jì)算壓力Pc= 1.77+0.12=1.89MPa。
式中:扣開孔直徑,圓形孔等于接管內(nèi)直徑加2
倍厚度附加量,mm。
d<D/2=6150mm,滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用
條件,故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。
按照GBl50等面積計(jì)算的模型,可以把整鍛件分解成 三部分,囫部分為殼體,網(wǎng)部分為接管,圓
部分為接管與殼體的焊縫,如圖2所示。補(bǔ)強(qiáng)寬度B=2d=
!008mm,整鍛件的外徑是1000mm,所以整鍛件的補(bǔ)強(qiáng)在
有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。為了減少應(yīng)力集中,在6800處分別向
殼體側(cè)和接管側(cè)削邊。
1)開孔所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積
A=d·8+28·8t·(1-L)=504x37.1+2x37.1x(15-2)×
(1一曇):18741.4(mm2), J),
式中:6。一接管的有效厚度,mm 5
.卜強(qiáng)度削弱系數(shù),等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料
與殼體材料許用應(yīng)力之比,這里f,=150/157。
2)殼體多余補(bǔ)強(qiáng)面積
A1=(B-d)·(p8)一2敲·(8,8)·(1西)=
(1008—504)·(38—37.1)一2·(15—2)·
(38—37.I).(1一罌):452.6(姍2), I)I 式中:卜開孔補(bǔ)強(qiáng)的有效寬度,mnl,這里B=2d=
1008mm; 8-殼體開孔處的有效厚度,lnnl。
3)接管多余金屬面積
A2=2hl·(8。-St)舟2%·(8.-c2)圻
=2x87(15-2-3.03)
=1734.78(mm2).
式中:h.——接管外側(cè)高度,mm;
hi=dV而=、/504×15=87;
b一接管內(nèi)側(cè)高度,mm,h:0
本文只對(duì)1000m,球罐的人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行了計(jì)算, 其他球罐或球形封頭上的人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)在無法用SW6計(jì)算 時(shí)也呵以按照此方法進(jìn)行。相對(duì)分析設(shè)計(jì)計(jì)算來說,本方 法不失為一種比較簡(jiǎn)捷的方法。