專利名稱：薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
薄壁容器一般指外直徑與內(nèi)直徑比值(Do/Di)max彡I. 1—1. 2的外壓(Ρ〈0· IMPa) 和低壓容器(O. l〈P〈1.6MPa)。主要用于化工、石油、航空航天等領(lǐng)域的儲罐、容器和塔設(shè)備， 還經(jīng)常用于食品制藥領(lǐng)域的儲罐，其用途非常廣泛。但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，由于工藝或結(jié)構(gòu)上的要求，常常需要在容器上開孔安裝接管，如人孔、手孔、排污口、介質(zhì)出入口等。然而當(dāng)在薄壁容器上開孔后，結(jié)構(gòu)連續(xù)性遭到破壞，使其開孔區(qū)域產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，為降低開孔區(qū)域的應(yīng)力，需要在開孔邊緣處進(jìn)行合理的補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)開孔率較小時(shí)可以按照GB —150的第8 部分一“開 孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)”中提出的等面積法對開孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。當(dāng)薄壁容器上出現(xiàn)超出規(guī)范的大開孔時(shí)，開孔區(qū)的應(yīng)力集中系數(shù)更大，應(yīng)力分布更為復(fù)雜，目前還沒有統(tǒng)一的方法對薄壁容器大開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。開孔補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)目前主要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡單、補(bǔ)強(qiáng)區(qū)較為分散，制造方便，有一定的補(bǔ)強(qiáng)效果，但補(bǔ)強(qiáng)效果不佳、補(bǔ)強(qiáng)后的應(yīng)力集中系數(shù)比較大，引起補(bǔ)強(qiáng)圈附近結(jié)構(gòu)剛性增強(qiáng)， 增加了和鄰近處相接的結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，而且殼體本身和殼體上的其它部件通常會限制過大的補(bǔ)強(qiáng)圈；厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)的壁厚相對筒體較大，容易增加焊接難度和制造成本，且當(dāng)有接管力和接管彎矩作用時(shí)，接管壁厚過大，會造成開孔區(qū)的應(yīng)力增大；整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，由于補(bǔ)強(qiáng)器件和殼體、接管之間的焊接采用對接焊縫，焊接質(zhì)量得到保證，且焊縫及熱影響區(qū)離開最大應(yīng)力點(diǎn)的位置，抗疲勞性能好，所在的補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域集中于應(yīng)力集中區(qū)，能有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)，但是制造繁瑣，成本較高，因此只在重要設(shè)備中使用。大開孔的薄壁容器封頭要求補(bǔ)強(qiáng)面積更為集中，采用厚度與殼體相等的補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)圈的面積較大，引起補(bǔ)強(qiáng)圈附近結(jié)構(gòu)剛性增強(qiáng)，增加了和鄰近處相接的結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，而且殼體本身和殼體上的其它部件通常會限制過大的補(bǔ)強(qiáng)圈。因此，本實(shí)用新型將提出。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它避免上述技術(shù)所存在的不足之處，它是針對薄壁容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)的一種新型結(jié)構(gòu)，可以在滿足強(qiáng)度和剛度要求的前提下降低加工難度和加工成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它由補(bǔ)強(qiáng)板和焊接筋板組成，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)板貼焊在封頭與接管連接處，而筋板角焊在補(bǔ)強(qiáng)板與接管之間。所述的薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)板和焊接筋板有8組，且均勻分布在接管周圍。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是可以在滿足強(qiáng)度和剛度要求的前提下大大減小了材料的消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。在內(nèi)壓作用下，采用新型補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)板加筋板組合結(jié)構(gòu)，對薄壁容器封頭大開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的總體受力較好。筋板數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)的總應(yīng)力與一次加二次應(yīng)力越小，應(yīng)力集中區(qū)域面積也越小，但相應(yīng)的加工成本也隨之增加，應(yīng)綜合強(qiáng)度要求和加工成本來確定新型補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)筋板的合適數(shù)目。壓力容器在承受均布外壓作用時(shí)， 補(bǔ)強(qiáng)后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也大大提高，滿足剛度要求。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例I的軸剖視結(jié)構(gòu)圖示。圖3為圖2的俯視圖。圖中標(biāo)號A為補(bǔ)強(qiáng)板，B為焊接筋板，C為薄壁壓力容器封頭，D為大開孔接管。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1-3，本實(shí)用新型公開了一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。如圖所示補(bǔ)強(qiáng)板A貼焊在封頭C上，筋板B均布在接管D周圍，并角焊在接管D與補(bǔ)強(qiáng)板A之間。設(shè)計(jì)大開孔薄壁容器時(shí)，由于超出了 GB —150對開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的要求范圍，可以采用 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)開孔補(bǔ)強(qiáng)。在本實(shí)施例中整個補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)由均布于接管周圍的8組補(bǔ)強(qiáng)板和焊接筋板組合而成。本實(shí)用新型的使用方法為在設(shè)計(jì)薄壁壓力容器時(shí)，對于開孔率大于O. 5的大開孔壓力容器，超出了 GB —150對開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的要求范圍，這時(shí)封頭設(shè)計(jì)可以采用本實(shí)用新型，即新型的大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。綜上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它由補(bǔ)強(qiáng)板(A)和焊接筋板(B)組成，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)板(A)貼焊在封頭(C)與接管(D)連接處，而筋板(B)角焊在補(bǔ)強(qiáng)板(A) 與接管(D)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)板(A)和焊接筋板(B)有8組，且均勻分布在接管(D)周圍。
專利摘要本實(shí)用新型屬于化工機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄壁壓力容器封頭大開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。薄壁壓力容器大開孔新型補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)由多組補(bǔ)強(qiáng)板和焊接筋板組成，其特征在于補(bǔ)強(qiáng)板貼焊在封頭與接管連接處，而筋板角焊在補(bǔ)強(qiáng)板與接管之間。通過運(yùn)用本實(shí)用新型可以明顯降低開孔區(qū)結(jié)構(gòu)最大局部薄膜應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低加工難度和加工成本，在開孔直徑較大時(shí)，能在很大程度上減少材料用量，增強(qiáng)壓力容器制造企業(yè)的市場競爭力。
文檔編號F16J12/00GK202451819SQ201220049939
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者劉雷敏, 宋友立, 施卿海, 蘇文獻(xiàn), 許伍, 金玉龍 申請人:上海理工大學(xué)