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摘要：本文首先對開孔補強設計進行了簡要概述，并對開孔補強設計在壓力容器設計中的實際應用進行了詳細分析，最后對開孔補強設計在壓力容器設計中應用的注意事項展開了探討。

關鍵詞：開孔補強設計；壓力容器設計；應用

1開孔補強設計概述

1.1開孔補強結構

在將開孔操作應用于壓力容器后，容器的抗壓強度在開孔周圍中不可避免的會有所降低，而在對其提升的過程中，就形成開孔補強結構。在不同的施工環境中，壓力容器的制作通常可以對多種材質材料進行應用，此時必須將多種小孔預留在外壁上，在這一過程中，會導致整體抗壓強度在壓力容器中有所降低，而此時各種問題也將在使用壓力容器的過程中產生，其使用的時間也將被縮短[1]。

1.2開孔補強設計計算

在設計開孔補強的過程中，設計質量會受到應力、補強方法等的影響，與此同時，另一個重要的影響因素就是開孔補強設計計算。A1＋A2＋A3≥A是主要的設計方法。其中，殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積用A1來表示；而接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積用A2來表示；在焊接補強區的過程中，會因為焊接而產生焊縫截面積，這一面積就用A3來表示；而開孔過程中，壓力容器在開孔處削弱所需的補強面積用A來表示[2]。因此，從上述公式中可以發現，補強是壓力容器設計中的關鍵環節之一，同時在對補強設計確定的過程中，也應從多個角度出發展開分析和計算。

2開孔補強設計在壓力容器設計中的應用

2.1在壓力容器中補強圈補強設計的應用

在對補強圈補強設計進行應用的過程中，應注意補強圈的適用范圍。補強圈的適用范圍如下：容器的設計壓力需小于6.4MPa；容器的設計溫度不大于350℃；容器殼體開孔處名義厚度不超過38mm；容器殼鋼材的標準抗拉強度下限值不大于540MPa；補強圈的厚度應不大于1.5倍殼體開孔處的名義厚度；不宜用于鉻鉬鋼制造的容器以及盛裝毒性為高度危害和極度危害的容器；不適用承受疲勞載荷的容器；在對補強圈補強設計進行應用的過程中重點把握補強板厚度，同時優化設計厚度。如果厚度過高，那么需要多道焊縫才能夠對補強板進行焊接，而這一過程中會導致不連續應力增加；最后，在對壓力容器進行應用的過程中，如果容器周邊環境溫差變化大，周圍環境惡劣，此時也是不可以應用補強圈進行補強設計的；并且當對壓力容器補強質量需求在中較高時，需應用整體補強法進行補強[3]。

2.2在壓力容器設計中整體鍛件補強設計的應用

開孔補強設計指的是促使強度在壓力容器開孔處得以提升或補充，通過該設計，有助于在對強度、等級以及質量在開孔處得到提高，促使完整性在開孔壓力容器中得以充分的體現[4]。同補強圈補強相比，整體鍛件補強技術具有一定優勢，如可以使開孔區域應力分布更加均勻合理，最終發揮最佳補強效果[5]。值得注意的是，較多的客觀要求會體現在整體鍛件補強設計中，要想促殼體在開孔處應力平緩過渡得以充分的體現，從整體上來看，就可以對整體鍛件補強技術進行充分的應用，但是該技術使用中，需要耗費較大人工和材料的成本，同時施工難度也較大，如果實際施工同工程實際存在一定的差異，就會影響壓力容器補強設計效果，因此在對這一方法進行應用的過程中，要求工作人員慎重選擇。

2.3在壓力容器設計中厚壁接管補強設計的應用

科學的選擇接管材料是有效應用厚壁接管補強設計法的關鍵，選擇材料時，應對性質、功能以及特征等殼體材料參數進行充分的掌握，同時應保證接管補強材料同容器殼體材料擁有一致的性質，這樣一來才可以促使融通性在金屬材質中得到充分的保證。通常情況下，高強度的材料被應用于接管材料中，但是，工作人員在長期實踐中發現如果接管材料的強度等級過高，是無法充分發揮其正面補強功效的，甚至還會引發各種負面影響，例如，會導致牢固性、整體穩定性在容器結構中降低。而如果接管材料的強度等級較低，工作人員必須將增厚處理應用于接管壁中，只有這樣，才能夠實現良好的補強效果，但是在對這一方法進行應用的過程中，工作人員需要進行多道施工工序才能夠完成整個操作流程，而這一過程中，開孔補強效果是難以得到有效控制的。

3開孔補強設計在壓力容器設計中應用的注意事項

3.1保證接管長度

在將補強操作應用于厚壁接管中時，影響這一操作質量的一個關鍵性因素就是接管的長度。在設計補強的過程中，工作人員首先應當通過焊接的方式有效連接接管與法蘭，接下來才可以有效連接容器與接管。由此可見，在這一過程中，確保接管擁有足夠的長度至關重要。只有這樣，才能夠充分的貼合殼體角縫隙和補強圈接管。一旦沒有充足的接管長度，工作人員是無法順利開展焊接工作，同時也難以達到理想的補強效果。

3.2增加補強圈

在計算補強的過程中，如果采用補強圈，應注意補強圈的適用范圍；選擇補強圈的過程中，應以標準補強圈作為依據，而在確定其他因素的過程中，應以實際操作中補強圈的性能和結構參數作為依據。值得注意的是，在實際施工過程中，應確保將一個大小為M10的螺紋孔應用于補強圈中，這樣一來，就可以對連接焊縫質量進行充分的檢查，從而確定補強圈的質量，工作人員還應詳細檢查滲漏現象是否存在于角焊縫中，從而科學的應用補強設計。

4結束語

綜上所述，現階段，我國制定了一系列標準，對壓力容器設計進行了規范，因此相關領域工作人員更應當加大對開孔補強設計的重視，促使開孔過程中對容器壁強度的影響降到最低，促使殼體上在開孔區域集中的局部應力問題得到緩解。由此可見，在對壓力容器進行使用的過程中，要想降低安全隱患，就必須對補強方式進行合理的選取與應用。

參考文獻

[1]田華.壓力容器大開孔補強設計的壓力面積法與ASME法的分析比較[J].壓力容器，2014，21（3）：16-19；35.

[2]薛明德，黃克智，李世玉，等.GB150-2011中圓筒開孔補強設計的分析法[J].化工設備與管道，2015，49（3）：1-11.

[3]魏會東.輸氣壓力管道的大開孔補強設計及有限元分析[C]//2010全國鋼結構學術年會論文集.2014：212-215.

[4]賈福軍，何曉芳.按ASME規范Ⅷ-1進行等面積開孔補強設計應注意的幾個問題[J].石油和化工設備，2015，9（5）：19-21；24.

[5]曹占飛，陳斌升.壓力容器大開孔補強設計的ASME法與有限元法的分析比較[J].化工設備與管道，2013，43（2）：16-19.

作者：李新 單位：杭州容瑞機械技術有限公司