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第三节
容器的开孔与附件
一、容器的开孔与补强
容器为什么要开孔？　　
工艺、安装、检修的要求。
开孔后，为什么要补强？
削弱器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超过材料屈服极限。
局部应力较大，加之材质和制造缺陷等,
为降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器安全运行。
开孔的形状：
应力集中和开孔形状有关，圆孔的应力集中程度最低。
㈠ 开孔补强的设计与补强结构
在开孔附近区域增加补强金属，提高器壁强度，满足强度设计要求。
容器开孔补强的形式分为
整体补强
补强圈补强
1．整体补强
增加整个壳体的厚度，或用全焊透将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊，降低开孔附近的应力。
应力集中的局部性，除非制造或结构需要，一般不把整个容器壁加厚。
2．补强圈补强
开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。
补强圈与器壁搭接，材料相同，补强圈尺寸参照标准确定，或等面积补强。
为方便焊接，外面单面补强。
检验紧密性，M10螺孔通入压缩空气。
补强圈搭焊结构的使用范围：
GB150用补强圈结构补强时，规定：
① 钢材的标准抗拉强度下限值sb≤540MPa； ② 补强圈厚度小于或等于1.5dn； ③ 壳体名义厚度dn≤38mm。
㈡ 允许开孔的范围
筒体及封头开孔最大直径不允许超过：
（1） 圆筒Di≤1500mm，开孔最大直径d≤1/2Di，且d≤520mm；圆筒Di＞1500mm时，开孔最大直径d≤1/3Di，且d≤1000mm； （2） 凸形封头或球壳的开孔最大直径d＜1/2Di。 （3） 锥壳开孔最大直径d≤1/3Di，Di为开孔中心处的锥壳内直径。
㈢ 不需补强的最大开孔直径
计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳体壁厚超过实际强度，最大应力值降低，相当于容器已被整体加强。
且容器开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。
容器材料有一定塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。
壳体开孔满足全部条件，可不另行补强：
(1) 设计压力小于或等于2.5MPa；
(2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍；
(3) 壳体名义壁厚大于12mm，接管公称外径小于或等于80mm；壳体名义壁厚小于或等于12mm ，接管公称外径小于或等于50mm
(4) 接管最小壁厚满足表4-23的要求。
(4) 接管最小壁厚满足表4-23的要求。
接管公称外径
25
32
38
45
48
57
65
76
89
最小壁厚
3.5
4.0
5.0
6.0
＞540MPa，全焊透，接管腐蚀裕量1mm。
二、容器的接口管与凸缘
用于装置测量、控制仪表，或连接其他设备和介质的输送管道。
㈠ 接口管
焊接设备的接口管长度
铸造设备接管可与筒体一并铸出。
螺纹管主要用来接温度计、压力表或液面计等，阴螺纹或阳螺纹
㈡ 凸缘
接管长度必须很短时可用凸缘代替(又叫突出接口)
凸缘本身有加强作用，不需另外补强。
当螺柱折断在螺栓孔中，取出较困难。
凸缘与管道法兰配用，联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定。
三、手孔与人孔
检查设备内部空间以及安装和拆卸内部构件。
手孔直径150mm～250mm，标准手孔公称直径有DN150和DN250两种。
手孔结构：容器上接一短管，其上盖一盲板。
人孔：
设备直径超过900mm，有手孔也设人孔。
人孔的形状有圆形和椭圆形。
椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。
圆形人孔直径400mm～600mm，容器压力不高或有特殊需要时，直径可以大一些。
椭圆形人孔(或称长圆形人孔)的最小尺寸为400mm×300mm。　
人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。
使用中常打开，可用快开式结构人孔。
手孔（HG21515～21527-95）和人孔（HG21528～21535-95）已有标准，
设计时根据设备的公称压力，工作温度以及所用材料等按标准直接选用。
四、视镜与液面计
㈠ 视镜
观察内部，也可用作物料液面指示镜。
分为不带颈视镜和带颈视镜。
不带颈视镜——凸缘构成，结构简单，不易结料，有比较宽阔的视察范围。
当视镜需要斜装或设备直径较小时，则需采用带颈视镜。
视镜已经标准化，
化工生产中常用的还有压力容器视镜、带灯视镜、带灯有冲洗孔的视镜、组合视镜等。
㈡ 液面计
公称压力不超过0.7MPa，开长条孔，矩形凸缘或法兰把玻璃固定在设备上。
承压容器，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起
设备直径大，可同时用几组液面计接管。
现有标准中有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。
思考题：
1、为什么压力容器壳体上开孔尺寸较小时可不另行补强？
2、GB150-1998对压力容器开孔的最大直径是如何规定的？

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