内压薄壁椭圆封头的简易计算方法.pdfVIP

维普资讯 第25卷 第 1期 石 油 化 工 设 备 内压薄壁椭圆封头的简易计算方法 L／4t~4# 成都化工压力容器厂 工程师 庸 超 水 摘要 本文给 出的薄壁椭圆开j封头不失稳壁厚 的计算方法，比其他方法简便， 过评述和实例计算验证，其具有足够的安奎可靠性 。 叙词 煎璺堑 苎坌塞 塞盒丝 蕉 应用 椭 圆形封头 由于其结构上的原因，当受 本上克服 了上述 的不足 。文献 [2]方法主 内压时在靠近直边过渡区域上存 在 着 压 应 要来 自WRC Bulletin[B 的实验数据公 式。 力。列薄壁封头来说 ，这些压应力可能相对 由于该公式 的形式和特点，文献 [2]公式 较高，以致使这些部位发生 向内或向外凸现 仅适用于标准型封头 即标准椭圆形和标准 象，即失稳了。正因为如此，我国GB l5O一 碟形 和GB 150中允许r／Dr≥0．1和R／D 89 1 标准对其是小壁厚进行了如 下 限制： ≤ 1的两大类，对其它非标准椭圆封头，若 “对-：椭 圆封头 ，其 最 小 壁 厚 不 得 小 于 再按文献 [2]的方法计算显然就不妥 了。 O．15 D。 D。为封头的内直径 ，其它 形 基于以上原因，笔者 以法国一作者提出的防 式的椭圆封头不得小于 0．30 D ”。这 一 止 内压椭 圆封头失稳破坏 的设计 公 式 为 基 规定虽保证了按 GB 150设计的内压椭圆封 础 ，经过化简整理 ，得 出了一个更为简易的 头不致发生 内压失稳，但这种笼统的规定势 计算公式，并对其设计的安全可靠性进行了 必会导致某些情况下设计壁厚较保守，尤其 评述，可供设计者参考 。 是对一些压力较低而直径义较大 的封头 ，往 1．公式的来源 往会使封头壁厚增 大 2·3 。为 此，化 工 部 在GB 150中，为防止内压椭圆封头失稳 HGn6—89[4 行业标准 中对 内压下 薄 壁 椭 翘 曲 破坏而给出了如下经验公式 实验 圆封头的计算 给出了专 门的计算方法。该法 数据公式 t 直接源于法国的压力容器建 造 规 范[]，虽 Pc c 9-，“ ’6 ‘’／0。 1 然它克服 了GB 150的某些不足，但仍存在着 式 中 d——过渡区的厚度 ，mm 以下问题 2，3 t①须查图，准确度不够高。 。，6——椭 圆封头 的长短轴半 径 ，n]Ill ②对p／[口] 较‘小的情况，HGJ16中的图上 ，——流动应力，MP＆ 未反应出来，应用范围较窄。③对 于 ／D， 盯， 1／2 + s 0．00l的情况仍未给出计算方法。④该法存 — — 材料在试验温度下的抗 拉 强 在着计算失效的可能。 由于上述原 因，笔者 度 ，MP＆ 曾在文献 2]中对其计算进行 了一 些探 cr——材料在试验温度下的屈服点， 讨 ，井给 出了比文献 [1] j] [5]更 M Pa 优的设计方法。此外，还在文献 [3]中给 K —— 实验所得 的系数 出了各种碟形封头 的计算方法，这些方法基 Kc 88 1—26 ／0 2 维普资讯 ·46 · 石 油 化 工 设 备 1996正 对标准椭圆封头，因a 2b，故 有 l。从该表对 比可以看出，计算值与实验结 Kc 88 1— 2×1／4 一， 果间的误差仅为 ±10 ，二者阉相当吻合， 88 1t2 一，0 因此可以说式 1 具有足够的准确性和可 因此Pc Kc ‘。 b／o b 。／Ⅱ ， 靠性。本试验所甩的椭圆封头，其直径皆为 11 1／2 。 。dH 。6一 。 3 500ram，公称壁厚 分 别 为0．5ram、1．Omm 将式 1 3 变形，并同时取失稳 和2ram3种 。封头深度为100mm和50mm两 安全系数m 3．0D3，再移硬整理成 以如 为 种。材料分别为碳钶、不锈钢和铝合金，可 基准的表达式，姗 式 1 3 便分别变 见这些实验基本上就是常规使用容器的真实 为： 代表，因此可 以认为这些实验结果用于工程 一 般椭圆封头 领域是相当可靠的。为了能清楚地说明封头 [3pa。／ c b 。 ]。。 的特征，现将实验用封头的特性状况列于表 4 2 。 标准椭圆封头 同时，本文对失稳压力取了3．0的安全系 “： 3p／C11x 1／2 。。。b一 数，这就意味着 即使是最危险的情况，也至 × 。 0， 5 ；0 H n札却勰 少有0．9x3 2．7倍 的压力安全裕度。所以 由于标准椭 圆封头的6≈ 1／4 D。，故 式 5 按本文公式 4 6 来确定内压不失稳 可改写为； 椭圆封头的最小壁厚应该是比较安全可靠的 0 0 0 1 4 O O l O 0 1 D dH 3ptCl