第 开孔补强设计根据GB 150规定，当在设计压力P c ≤2.5MPa 的在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=500mm 的 人孔需要补强。

1. 补强设计方法判别按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。

开孔直径22C d d i +==500+2×2=504 mm 。

∵ 2/i D d <=3000/2=1500 mm故可以采用等面积法进行开孔补强计算。

接管材料选用10号钢，其许用应力[σ]t=117MPa根据GB150-1998中式8-1，开孔所需补强面积()r et f d A -+=12δδδ 其中：壳体开孔处的计算厚度δ=17.758mm 接管的有效厚度21C C nt et --=δδ=20-0-2=18mm 强度削弱系数[][]r tn r f δδ/==117/170=0.689所以开孔所需补强面积为()r et f d A -+=12δδδ=504×17.758+2×17.758×18×0.311 =4238.452mm 2. 有效补强范围2.1有效宽度B 的确定按GB150中式8-7，得：d B 21==2×504=1008 mmnt n d B δδ++=22=504+2×18+2×20=580mm B=()max 2,1B B=1008 mm2.2有效高度的确定 (1）外侧有效高度h的确定根据GB150中式8-8，得：11h =ntd δ=18504⨯=95.25mm12h =接管实际外伸高度H=H 1=280mm 1h =(()min 12,11h h =95.25mm(2）内侧有效高度2h的确定根据GB150-1998中式8-9，得：21h =ntd δ=18504⨯=95.25mm22h =0()min 22,212h h h ==03. 有效补强面积根据GB150中式8-10 到 式8-13，分别计算如下：321A A A A e ++= 3.1 筒体多余面积AA=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=(1008-504)(20-17.758)-2×20(20-17.758)(1-0.689)=1102.0782mm 3.2接管的多余面积 接管厚度：ct ic t P D P 5.0φ]σ[2δ==9184.15.09.011725009184.1⨯-⨯⨯⨯=4.94mm()21222h f h A r t e +-=δδ()2C e -δ=2×92.25×(20-17.758)×0.689+0=285.004 2mm4.接管区焊缝截面积(焊角取6.0mm ）262/123⨯⨯=A =36 2mm5.补强面积321A A A A e ++==1102.078+285.004+36=1451.0822mm因为，A e ＜A 所以开孔需另行补强。

所需另行补强面积：e A A A -=4=4238.45-1451.082=2787.368 2mm 补强圈设计：根据500=n D 取补强圈外径1n D =840mm 。

因为1n D B >，所以在有效补强范围。

补强圈内径1d =530+2=532mm 补强圈厚度：1δ=114d D A n -=532840348.2787-=20.30mm圆整取名义厚度为1δ=22mm查GB/T 4736-2002 《补强圈》，选取厚度为22mm的补强圈。

第五章 容器强度的校核1. 水压试验校核试验压力：tT PP ][][25.1σσ=设计温度 C T050= 时 MPa T 170][][==σσMPa P P T358.29184.125.125.1=⨯==圆筒的应力 ee i T TD P δδσ2)(+=MPa T 036.200758.172)758.173000(358.2=⨯+=σ由《钢制压力容器》查表8-7得20mm的16MR 的强度指标为MPa s 315=σ ,MPa s 5.2833159.09.0=⨯=σS T σσ9.0<所以，水压校验符合要求 .2.1.2筒体最小厚度校验()mm 758.71C δmm 61000D 2δ2i m in =-≤==n ，满足要求4.2.2筒体轴向应力计算与校核4.2.2.1筒体轴向弯矩计算筒体中间处截面的弯矩用下式计算：()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-+=L A 4L 3h 41L h R 214FL M i 22i 2m 1 式中 F ——鞍座反力，N ；m R ——椭圆封头长轴外半径，mm ；L ——两封头切线之间的距离，mm ；A ——鞍座与筒体一端的距离，mm ；1h ——封头短轴内半径，mm 。

其中：mm520122203002δ2DN R nm =⨯+=+=。

所以：]4341)(21[4212L A h L h R FL M i i m -+-+=式中KNmg F 12.5502==；mm D h ii 7504==；mm L 11580= ；mm A 760=将数值代入公式得mm⋅⨯=⨯-⨯⨯+-+⨯=N 10041.1]0115807640115830764101158)0755202(11[41158012.550M 92221支座处截面上的弯矩⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+---=L 3h 41AL 2h R L A 11FA M i 2i 2m 2所以： mm ⋅⨯-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯-+--⨯-=N 019861.0115830754111580076276051011158007611076550120M 8222 4.2.2.2筒体轴向应力计算由《化工机械工程手册》得 1.0K K 21==。

因为：21M M >>，且mm 6072/R A m =<，所以，最大轴向应力出现在跨中面，校核跨中面应力。

4.2.2.3由弯矩引起的轴向应力筒体中间截面上最高点处em R M δδ211114.3-=式中 mm 180220C C 21n e =--=--δ=δ所以：125.818152014.310041.1R 14.3M 29e2m 111-=⨯⨯⨯-=δ-=δa MP筒体中间截面上最低点处：MPa 125.81121=δ-=δ。

鞍座截面处最高点处：MPa 55.11815200.114.310986.1R K 14.3M 28e2m 123=⨯⨯⨯⨯--=δ-=σ鞍座截面处最低点处：MPa 55.1R K 14.3M e2m 124-=δ⨯=σ4.2.2.4由设计压力引起的轴向应力由： em ppR δσ2=所以：MPa 56.991821520358.2p=⨯⨯=σ4.2.2.5轴向应力组合与校核最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处，所以MPa 685.10721p 2=σ+σ=σ，许用轴向拉压应力[]MPa 0.170t=σ，由上述计算得： t ][2σσ<，合格。

最大轴向压应力出现在充满水时，在筒体中间截面最高处，MPa 125.8111=σ-=σ，轴向许用应力：MPa 10113.1152018094.0R 094.0A 3me-⨯=⨯=δ=课本： t AE 32B =，5t 10001.2⨯=E计算得MPa 2.145B =，取许用压缩应力[]MPa ac150=σ，[]ac σσ<1，符合强度要求。

4.2.3.3 封头最小厚度校验mm6Di 100020220c c 21n m in=≥--=--δ=δ，满足要求4.2.3.4 封头强度校核s ee i t t D P σσ94.02)(≤∆∆+=m m 18C n e =-∆=∆MPa 358.2p 25.1][][P25.1P tT ==σσ=5.28331519.0679.197182)183000(358.2t =⨯⨯<=⨯+=σMPa经强度校核满足要求4.2.4筒体和封头切向应力校核因筒体被封头加强，筒体和封头中的切向剪应力分别按下列计算。

4.2.4.1筒体切向应力计算由《过程设备设计》查得401.0880.043==K K ，。

所以：MPa 69.17181520550120880.0R F K em 3=⨯⨯=δ⋅⋅=τ4.2.4.2封头切向应力计算MPa06.8181520550120401.0R F K em 4h =⨯⨯=δ⋅⋅=τ[][]MPa 161823000358.2117025.12DN P K 25.125.1eth t=⨯⨯⨯-⨯=δ⋅⋅-σ⨯=δ-σ因 h t h σστ-<][25.1， 所以合格。

4.2.5.筒体环向应力的计算和校核4.2.5.1.环向应力的计算1）在鞍座处横截面最低点255b FK k e ⋅⋅⋅-=δσ式中：2b ——筒体的有效宽度，mm 。

由《化工机械工程手册》（上卷，P11-101）查得，013.0K 760.0K 65==，。

式中1.0=k ，考虑容器焊在鞍座上由公式得e m R b b δ⋅+=56.12式中：b ——鞍座轴向宽度，mm 。

所以mm 04.91818152056.1660b 2=⨯⨯+=所以MPa53.204.91818550120760.01.05-=⨯⨯⨯-=σ2）鞍座边角处轴向应力因为 8567.71520/11500L/R m<==，且 所以 MPa 3.41182550120013.031804.918455012026-=⨯⨯⨯-⨯⨯-=σ4.2.5.2.环向应力的校核2e6e262FK 3b 4Fδ-δ=δ[]MPa ts 0.170=<σσ，合格。

[]MPa t5.21217025.125.1=⨯=<σσ，合格。

4.2.5.3鞍座有效断面平均压力鞍座承受的水平分力F K F s ⋅=9由《化工机械工程手册》（上卷，P11-103）查得，204.09=K 。

所以N 48.112224*********.0F s =⨯=。

鞍座有效断面平均应力式中：S H ——鞍座的计算高度，m m ； 2δ——鞍座的腹板厚度，m m 。

其中s H 取鞍座实际高度（m m250H=）和mm 667.5063/52013/R m ==中的最小值，即mm 250H =s 。

腹板厚度mm 8b 0=所以 MPa408.37122501122249=⨯=σJB/T 4731-2005 表5-1选择鞍座材料为16MnR ，使用温度为-20~250℃，许用应力为[]sa ∂= 170MPa 。