关 关 于 于ASME Ⅷ-1 分 分 篇 篇 偏 偏 置 置 接 接 管 管 等 等 面 面 积 积 补 补 强 强 法 法 开 开 孔 孔 补 补 强 强 校 校 核 核 计 计 算 算
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关 于ASME Ⅷ-1 分 篇 偏 置 接 管 等 面 积 补 强 法 开 孔 补 强 校 核 计 算
在 压 力 容 器 设 计 过 程 中 ， 无 论 是 国 标 还 是ASME 或 者 其 他 国 家 标 准 ， 开 孔 补 强 是 经 常
遇 到 的 强 度 校 核 计 算 ， 而 采 用 最 多 的 补 强 方 法 是 等 面 积 补 强 法 。 在ASME 标 准 中 ， 常 用 的
开 孔 补 强 方 法 有 等 面 积 补 强 法 、 压 力 面 积 法 和 大 开 孔 （ 附 录1-7 ） 补 强 法 ， 其 中 最 常 用 的
也 是 等 面 积 补 强 法 。
与 其 他 方 法 相 比 ， 等 面 积 补 强 法 的 优 势 在 于 它 不 受 开 孔 位 置 、 开 孔 方 向 和 方 位 以 及 外 压
的 限 制 ， 比 如 在 封 头 、 筒 体 、 锥 段 的 任 何 位 置 ， 任 何 角 度 都 可 以 用 这 个 方 法 ， 但 是 受 到 开
孔 直 径 的 限 制 。 而 压 力 面 积 法 则 只 能 在 内 压 作 用 下 ， 筒 体 和 锥 段 上 开 孔 ， 但 可 以 是 大 开
孔 。 而 对 于 设 计 过 程 中 ， 大 开 孔 的 情 况 很 少 ， 而 且 也 是 我 们 尽 量 避 免 出 现 的 ， 因 此 等 面 积
补 强 法 应 用 非 常 广 泛 。
在ASME 标 准 中 用 等 面 积 补 强 法 计 算 时 ， 对 于 这 种 非 常 典 型 的 径 向 开 孔 ， 计 算 是 很 方 便
的 ， 简 单 的 说 就 是 在 补 强 范 围 内 ， 用 筒 体 、 接 管 、 补 强 板 、 焊 脚 提 供 的 面 积 补 回 被 挖 掉 的
面 积 就 可 以 了 ， 如 下 图 ：
因 此 ， 校 核 条 件 也 就 是A1+A2+A3+A4+A5≥A
那 么 在ASME 标 准 中 的UG-37 章 节 中 给 出 了 各 个 元 件 提 供 的 有 效 补 强 面 积 和 被 挖 掉 的 面
积A 的 计 算 公 式 ， 见 下 图 ： 这 里 可 以 看 到 ， 被 挖 去 的 面 积A=dt F+2t t F(1-f ) ， 这 里 面F 的 取 值 其 实 对 开 孔 的 补 强 面
r n r r1
积 起 到 了 很 大 影 响 ， 在 规 范UG-37 中F 定 义 中 说 到 ， 如 果 是 在 圆 筒 和 锥 段 上 的 开 孔 采 用 的
是 整 体 补 强 的 形 式 ， 那 么 可 以 用 图UG-37 查F 值 ， 对 于 其 他 形 式 （ 也 就 是 补 强 元 件 形
式 ）F 都 取1 。
那 么 我 们 来 看 一 下 图UG-37 ：从 图 中 可 以 看 出F 是 一 个 在0 到1 之 间 的 数 值 ， 那 么 它 决 定 了 补 强 面 积 的 大 小 ，F 越 大 ， 需 要
的 面 积 就 越 大 ， 反 之 越 小 。 但 是F 的 取 值 从 上 图 中 看 的 话 肯 能 不 太 好 理 解 ， 而 且 用 文 字 解
释 的 话 也 比 较 不 方 便 ， 那 么 就 用 偏 置 接 管 的 校 核 方 法 来 解 释 这 个F 的 取 值 。
偏 置 接 管 的 校 核 方 法 ：
对 于 偏 置 的 接 管 ， 在ASME 标 准 中 其 实 是 需 要 校 核 两 次 的 ， 这 两 次 采 用 的 公 式 完 全 相 同 ，
但 是 公 式 中 的 数 值 却 有 很 大 的 出 入 。 首 先 先 校 核 下 图 中 的 情 况 ： 此 时 认 为 开 孔 直 径 为d ， 那 么 有 效 补 强 范 围 也 需 要 用d 计 算 ， 注 意 这 时F 值 取0.5 ， 即 认 为
开 孔 直 径 截 面 的 投 影 面 积 与 设 备 轴 向 中 心 线 垂 直 。 然 后 用UG-37 中 的 公 式 计
算A 和A1 到A5 的 面 积 进 行 校 核 ， 看 结 果 是 否 满 足 要 求 。
第 二 次 校 核 就 是 用 接 管 的 内 径dn 作 为 开 孔 直 径 并 且 用dn 计 算 有 效 补 强 范 围 ， 注 意 这
时F 取 值 为1.0 ， 即 认 为 开 孔 直 径 截 面 的 投 影 面 积 与 设 备 中 心 线 平 行 。 然 后 用UG-37 中 的 公
式 计 算A 和A1 到A5 的 面 积 进 行 校 核 ， 看 是 否 满 足 要 求 。
在 这 种 偏 置 接 管 的 校 核 中 ， 必 须 两 次 校 核 同 时 满 足 要 求 才 认 为 接 管 是 安 全 的 ， 只 要 其 中
一 种 情 况 出 现 校 核 失 败 ， 就 要 按 照 该 情 况 进 行 补 强 。
总 之 ，ASME 标 准 中 的 偏 置 接 管 校 核 需 要 校 核 两 次 不 同 直 径 和 不 同F 值 情 况 下 的 补 强 情
况 ，F 的 取 值 是 开 孔 截 面 的 投 影 面 积 与 设 备 中 心 线 所 成 角 度 决 定 的 。
参 考 ：ASME Ⅷ-1 2013
ASME PTB-4-2013
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分 类: 钢 管 钢 铁 知 识 | Tags: 钢 铁 性 能 ， 机 械 性 能 ， 钢 铁 ， 生 产 技 术 ， 工 艺 ， 热 处 理 ， | 添 加 评 论(0)
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