封頭安裝中開孔
我國在橢圓封頭上開孔問題的歷史沿革
1989年以前，我國尚無壓力容器標準 ，整個70年代直至80年代末，是以《設計規(guī)定》的形式出現(xiàn)的，它也具有強制性的法律意義。《設計規(guī)定》嚴格禁止在橢圓封頭的80%di以外開孔。
1989年我國建立了壓力容器的強制性國家標準gb150，它同樣嚴格禁止在封頭的80%di以外開孔。
1998年執(zhí)行第二版gb150，此版有了一點變化：允許在封頭的80%di以外開孔了，但要求開孔的中心線沿封頭表面的法線，以保證開孔為圓形，而不是長圓形，以使應力集中的峰值不會太高。（說明：實際上橢圓是一條變曲率的曲線，不存在法線，尤其在封頭80%di處，曲率急劇變化，連近似的法線都畫不出來。所以這一條實際無法執(zhí)行。）
那個年代，一提到在橢圓封頭的80%di以外的位置開孔，真是談虎色變，唯恐避之不及。也特變關注這個問題，一旦有在這個禁忌位置開孔的，立即判廢，毫不留情。
2011年執(zhí)行第三版gb150，此版對橢圓封頭上的開孔未提任何要求。
2011版gb150的《標準釋義》對于這個問題的觀點，與該版gb150的正文大相徑庭。
2011版gb150的《標準釋義》（第142頁）明確指出：“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于80di%范圍內(nèi)。這是因為對于80%di范圍以外的封頭轉角部分曲率變化大，應力水平高，封頭與接管間的相貫導致受力情況與等面積法基本假設偏差較大，因此需在實際工程中盡量避免。”
等面積法是按在平板上開孔做為力學模型推導出來的（由于焊上接管后，受力更復雜，所以等面積法還包含一定的經(jīng)驗成分，不過這不是本文所要討論的，這里不再贅述）。而橢圓封頭80%di以外的轉角部分，沿經(jīng)向的近似曲率半徑很小，而周向的曲率半徑又非常大，所以此處不僅不是平面，而且不是經(jīng)向和周向曲率半徑相等的球面，也不是經(jīng)向曲率半徑無限大，而只存在周向曲率半徑的圓柱面。這使得此處的開孔遠遠偏離等面積法的力學模型，因此用gb150的開孔補強計算方法算出的補強結果與實際受力情況相差甚遠，極不安全。
2011版gb150的正文與它的《標準釋義》為什么互相矛盾？
2011版gb150正文的主要編纂者就是2011版gb150《標準釋義》的編纂者；對《標準釋義》與標準正文的這個矛盾，我們應當從正面去理解，即這個矛盾必有其存在的合理理由。
現(xiàn)實的問題是很復雜的，往往是不能僅靠畫一條線就能妥善解決的，工程技術問題既要符合安全性，又要考慮經(jīng)濟性，比如現(xiàn)在我們所討論的這個問題。對于這臺水解反應器，如果安裝在橢圓封頭80%di以外的不是加熱器，而僅僅是一個人孔，那么除了如上所訴述的由于開孔位置所造成的受力嚴重不合理外，不會再附加其可以接受的
他的不利因素了。這時情況還不是太惡劣，其安全度在某種程度上還是可以接受的。（說明：這僅僅是相對而言，也可能如果此處開孔的僅僅是一個dn50的小管，其安全性才能達到可接受的程度。這個度如何把握，本人現(xiàn)在也無從下手，估計既要考慮開孔的大小，接管的附加載荷，又要考慮介質(zhì)的危害程度。）。如果非要加大反應器直徑，以使此人孔進入封頭80%di，當設備非常大時，會造成不必要的浪費；反之，雖不加大設備直徑，卻非要將人孔移至封頭的80%di以內(nèi)，又可能給使用帶來不便；這時，人孔安裝在封頭80%di之外，則是合理選擇，即經(jīng)濟又適用，其安全度又可接受。尤其隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，設備大型化的趨勢越演越烈，從經(jīng)濟上考慮，這種選擇是很有價值的。這就是2011版gb150沒有提出 限制在封頭80%di以外開孔的道理所在。
除了由于在此處開孔造成的危險因素外，至少還要附加兩條不利因素：
（1）雖然設置了管束支撐，但由于設計和制造安裝都不可避免地存在誤差，所以必然會對此開孔附加一個很大的彎矩，使開孔處的應力集中峰值進一步增加。一般開孔處此應力峰值達到設備基本應力的三倍（按變形量用彈性模量計算出的虛擬應力，以下同。），有時甚至達到六倍以上。而在此封頭80%di以外開大孔，又加上上述的附加彎矩，此處的峰值應力會更大，這就會使疲勞斷裂很快發(fā)生。
因為疲勞曲線的特點是：應力越高，不產(chǎn)生疲勞失效所允許的循環(huán)次數(shù)越少。當應力高到一定程度，可能應力循環(huán)十幾次，幾十次就會發(fā)生疲勞失效，一個壽命十幾年的設備正常開停車的次數(shù)就會遠遠高于十幾次，幾十次，所以，此種狀況，發(fā)生疲勞失效的可能性還是較大的。
（2）作為一個u形管換熱器，振動也是不可避免的，震動會產(chǎn)生低應力高循環(huán)疲勞失效。疲勞失效有兩種，一種是高應力低循環(huán)疲勞，即上面所說的，開孔處峰值應力時，應力循環(huán)，十幾次，幾十次或幾百次就會發(fā)生疲勞失效。還有一種疲勞失效叫低應力高循環(huán)疲勞，此時應力極度低，甚至遠遠小于許用應力，循環(huán)次數(shù)達到一百萬次或以上是時，也會發(fā)生疲勞失效。而對于振動，一百萬次循環(huán)是不需太長時間的。
所以，本設備即使沒有發(fā)生高應力低周期疲勞失效，由于存在振動，也還有可能發(fā)生低應力高周期疲勞失效。
這就是為什么2011版gb150的《標準釋義》要求我們“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于封頭80%di范圍內(nèi)“及這種開孔“需在實際工程中盡量避免”。
開孔不合理時，失效的后果是什么？
壓力容器設計者首先要知道你所設計的結構一旦失效，其后果是怎樣的，因為只有這樣你才能知道事情的輕重緩急，才能合理取舍。標準只告訴我們應該怎么做，但不告訴我們?yōu)槭裁催@樣做。開孔失效的后果只能在壓力容器教科書中找到。在性的壓力容器教科書 ——天津大學余國崇編的《化工容器及設備》（此書幾十年來被大量的專著所引用，被大量的雜志上的專業(yè)論文所引用）告訴我們，接管補強不合理的失效形式是：疲勞和脆性斷裂。
脆性斷裂是一種災難性的事故，它不同于設備的塑性失效斷裂，會有很多預警設施提示，還會有安全泄放裝置泄壓，；而脆性斷裂是在在介質(zhì)壓力還在設計壓力之內(nèi)，安全閥還未起跳的情況下，設備沒有任何幾何尺寸膨脹以供操作者發(fā)現(xiàn)的情況下，壓力表等儀表指示的數(shù)據(jù)沒有任何異常的情況下，爆炸突然發(fā)生。
疲勞，存在兩種情況。一種情況是首先出現(xiàn)疲勞裂紋，被人們發(fā)現(xiàn)后停車，這就避免了裂紋進一步發(fā)展至斷裂。但設備只能改做他用，因如按原參數(shù)運行，疲勞裂紋會進一步擴展，直至發(fā)生脆性斷裂。另一種情況是，疲勞裂紋一旦發(fā)生還未來得及被人們發(fā)現(xiàn)，裂紋已經(jīng)失穩(wěn)，脆性斷裂也就是爆炸已經(jīng)發(fā)生。
一臺設備的疲勞失效，是按種情況，還是按第二種情況，決定于該設備的斷裂韌度。斷裂韌度小，裂紋剛一發(fā)生，還未被人們發(fā)現(xiàn)，就會發(fā)生脆性斷裂，造成嚴重后果。而如果斷裂韌度大，裂紋發(fā)展到一定長度，張開一定寬度后才會發(fā)生脆性斷裂，這就有可能使在脆性斷裂發(fā)生前，裂紋被我們發(fā)現(xiàn)，因而就給了我們一定的時間采取關車等措施，可以避免災難性事故發(fā)生。
石油產(chǎn)品閃蒸儀適用于哪些領域
精密派尺如何使用
噴霧干燥機是一種把液體物料通過噴霧使其微粒化
今日可發(fā)土壤(Soil)脫氫酶(SDHA)ELISA檢測試劑盒＠科研
720型阻火包一包有多少公斤
封頭安裝中開孔
日處理500噸生活污水處理設備安裝
泡沫玻璃保溫板工廠報價
反應釜空轉對攪拌器的損傷大
選型保溫齒輪泵
歐盟財政政策面臨兩難選擇
介紹砝碼,砝碼廠家,鑄鐵砝碼廠家檢定的組合法介紹
以下是關于選購擠塑板的注意點：
垂直流單人單面超凈工作臺
化工行業(yè)羅茨鼓風機應用及維護
生活污水處理設備3m3/h
商砼攪拌站全套試驗室儀器
美國wilkerson過濾器的作用說明
電阻爐換個碳棒容易不
富盛為您講解如何安裝地腳
1989年以前，我國尚無壓力容器標準 ，整個70年代直至80年代末，是以《設計規(guī)定》的形式出現(xiàn)的，它也具有強制性的法律意義。《設計規(guī)定》嚴格禁止在橢圓封頭的80%di以外開孔。
1989年我國建立了壓力容器的強制性國家標準gb150，它同樣嚴格禁止在封頭的80%di以外開孔。
1998年執(zhí)行第二版gb150，此版有了一點變化：允許在封頭的80%di以外開孔了，但要求開孔的中心線沿封頭表面的法線，以保證開孔為圓形，而不是長圓形，以使應力集中的峰值不會太高。（說明：實際上橢圓是一條變曲率的曲線，不存在法線，尤其在封頭80%di處，曲率急劇變化，連近似的法線都畫不出來。所以這一條實際無法執(zhí)行。）
那個年代，一提到在橢圓封頭的80%di以外的位置開孔，真是談虎色變，唯恐避之不及。也特變關注這個問題，一旦有在這個禁忌位置開孔的，立即判廢，毫不留情。
2011年執(zhí)行第三版gb150，此版對橢圓封頭上的開孔未提任何要求。
2011版gb150的《標準釋義》對于這個問題的觀點，與該版gb150的正文大相徑庭。
2011版gb150的《標準釋義》（第142頁）明確指出：“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于80di%范圍內(nèi)。這是因為對于80%di范圍以外的封頭轉角部分曲率變化大，應力水平高，封頭與接管間的相貫導致受力情況與等面積法基本假設偏差較大，因此需在實際工程中盡量避免。”
等面積法是按在平板上開孔做為力學模型推導出來的（由于焊上接管后，受力更復雜，所以等面積法還包含一定的經(jīng)驗成分，不過這不是本文所要討論的，這里不再贅述）。而橢圓封頭80%di以外的轉角部分，沿經(jīng)向的近似曲率半徑很小，而周向的曲率半徑又非常大，所以此處不僅不是平面，而且不是經(jīng)向和周向曲率半徑相等的球面，也不是經(jīng)向曲率半徑無限大，而只存在周向曲率半徑的圓柱面。這使得此處的開孔遠遠偏離等面積法的力學模型，因此用gb150的開孔補強計算方法算出的補強結果與實際受力情況相差甚遠，極不安全。
2011版gb150的正文與它的《標準釋義》為什么互相矛盾？
2011版gb150正文的主要編纂者就是2011版gb150《標準釋義》的編纂者；對《標準釋義》與標準正文的這個矛盾，我們應當從正面去理解，即這個矛盾必有其存在的合理理由。
現(xiàn)實的問題是很復雜的，往往是不能僅靠畫一條線就能妥善解決的，工程技術問題既要符合安全性，又要考慮經(jīng)濟性，比如現(xiàn)在我們所討論的這個問題。對于這臺水解反應器，如果安裝在橢圓封頭80%di以外的不是加熱器，而僅僅是一個人孔，那么除了如上所訴述的由于開孔位置所造成的受力嚴重不合理外，不會再附加其可以接受的
他的不利因素了。這時情況還不是太惡劣，其安全度在某種程度上還是可以接受的。（說明：這僅僅是相對而言，也可能如果此處開孔的僅僅是一個dn50的小管，其安全性才能達到可接受的程度。這個度如何把握，本人現(xiàn)在也無從下手，估計既要考慮開孔的大小，接管的附加載荷，又要考慮介質(zhì)的危害程度。）。如果非要加大反應器直徑，以使此人孔進入封頭80%di，當設備非常大時，會造成不必要的浪費；反之，雖不加大設備直徑，卻非要將人孔移至封頭的80%di以內(nèi)，又可能給使用帶來不便；這時，人孔安裝在封頭80%di之外，則是合理選擇，即經(jīng)濟又適用，其安全度又可接受。尤其隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，設備大型化的趨勢越演越烈，從經(jīng)濟上考慮，這種選擇是很有價值的。這就是2011版gb150沒有提出 限制在封頭80%di以外開孔的道理所在。
除了由于在此處開孔造成的危險因素外，至少還要附加兩條不利因素：
（1）雖然設置了管束支撐，但由于設計和制造安裝都不可避免地存在誤差，所以必然會對此開孔附加一個很大的彎矩，使開孔處的應力集中峰值進一步增加。一般開孔處此應力峰值達到設備基本應力的三倍（按變形量用彈性模量計算出的虛擬應力，以下同。），有時甚至達到六倍以上。而在此封頭80%di以外開大孔，又加上上述的附加彎矩，此處的峰值應力會更大，這就會使疲勞斷裂很快發(fā)生。
因為疲勞曲線的特點是：應力越高，不產(chǎn)生疲勞失效所允許的循環(huán)次數(shù)越少。當應力高到一定程度，可能應力循環(huán)十幾次，幾十次就會發(fā)生疲勞失效，一個壽命十幾年的設備正常開停車的次數(shù)就會遠遠高于十幾次，幾十次，所以，此種狀況，發(fā)生疲勞失效的可能性還是較大的。
（2）作為一個u形管換熱器，振動也是不可避免的，震動會產(chǎn)生低應力高循環(huán)疲勞失效。疲勞失效有兩種，一種是高應力低循環(huán)疲勞，即上面所說的，開孔處峰值應力時，應力循環(huán)，十幾次，幾十次或幾百次就會發(fā)生疲勞失效。還有一種疲勞失效叫低應力高循環(huán)疲勞，此時應力極度低，甚至遠遠小于許用應力，循環(huán)次數(shù)達到一百萬次或以上是時，也會發(fā)生疲勞失效。而對于振動，一百萬次循環(huán)是不需太長時間的。
所以，本設備即使沒有發(fā)生高應力低周期疲勞失效，由于存在振動，也還有可能發(fā)生低應力高周期疲勞失效。
這就是為什么2011版gb150的《標準釋義》要求我們“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于封頭80%di范圍內(nèi)“及這種開孔“需在實際工程中盡量避免”。
開孔不合理時，失效的后果是什么？
壓力容器設計者首先要知道你所設計的結構一旦失效，其后果是怎樣的，因為只有這樣你才能知道事情的輕重緩急，才能合理取舍。標準只告訴我們應該怎么做，但不告訴我們?yōu)槭裁催@樣做。開孔失效的后果只能在壓力容器教科書中找到。在性的壓力容器教科書 ——天津大學余國崇編的《化工容器及設備》（此書幾十年來被大量的專著所引用，被大量的雜志上的專業(yè)論文所引用）告訴我們，接管補強不合理的失效形式是：疲勞和脆性斷裂。
脆性斷裂是一種災難性的事故，它不同于設備的塑性失效斷裂，會有很多預警設施提示，還會有安全泄放裝置泄壓，；而脆性斷裂是在在介質(zhì)壓力還在設計壓力之內(nèi)，安全閥還未起跳的情況下，設備沒有任何幾何尺寸膨脹以供操作者發(fā)現(xiàn)的情況下，壓力表等儀表指示的數(shù)據(jù)沒有任何異常的情況下，爆炸突然發(fā)生。
疲勞，存在兩種情況。一種情況是首先出現(xiàn)疲勞裂紋，被人們發(fā)現(xiàn)后停車，這就避免了裂紋進一步發(fā)展至斷裂。但設備只能改做他用，因如按原參數(shù)運行，疲勞裂紋會進一步擴展，直至發(fā)生脆性斷裂。另一種情況是，疲勞裂紋一旦發(fā)生還未來得及被人們發(fā)現(xiàn)，裂紋已經(jīng)失穩(wěn)，脆性斷裂也就是爆炸已經(jīng)發(fā)生。
一臺設備的疲勞失效，是按種情況，還是按第二種情況，決定于該設備的斷裂韌度。斷裂韌度小，裂紋剛一發(fā)生，還未被人們發(fā)現(xiàn)，就會發(fā)生脆性斷裂，造成嚴重后果。而如果斷裂韌度大，裂紋發(fā)展到一定長度，張開一定寬度后才會發(fā)生脆性斷裂，這就有可能使在脆性斷裂發(fā)生前，裂紋被我們發(fā)現(xiàn)，因而就給了我們一定的時間采取關車等措施，可以避免災難性事故發(fā)生。
石油產(chǎn)品閃蒸儀適用于哪些領域
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今日可發(fā)土壤(Soil)脫氫酶(SDHA)ELISA檢測試劑盒＠科研
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