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网上读来的，在此贴出与三维朋友们共阅，看看有无道理否？6 j |( ]+ V& _+ |9 S6 s* d
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焊接接头系数φ的思考
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7 J6 [$ h% b( v' ~1 f 工程上所用的钢制压力容器，除公称直径较小的以外，绝大多数属于焊接钢制压力容器。其主要受压元件为圆筒和封头，圆筒（DN≥300mm）和封头（DN≥1200mm）一般都有焊缝。因此，在设计时，焊接接头系数选择的正确与否，直接涉及到容器受压元件的安全可靠性和人身安全，同时也涉及到容器的经济合理性。
& h- Y7 I( ]/ \% m 这一问题的提出，是因为本人工作中常常遇到采用钢管作为容器的圆筒，而在计算中将环焊缝的焊接接头系数代入到第一主应力的公式中，显然是不合适的。
7 |( F% }1 R/ b+ L* v, r7 m 我们知道，由于焊缝处存在缺陷和残余应力等因素，从而降低了材料的强度（或许用应力），焊接接头系数就是人们根据焊接接头缺陷的多少（在此用无损检测的比率和合格级别为保证），人为降低材料的许用应力，从而增加受压元件的计算厚度。
' e& a0 L4 [1 N" U 由薄壳无力矩理论分析得到的圆筒和球壳的二维主应力（薄膜应力）为：$ q4 p3 }1 {/ V
第一主应力σ1（周向应力或环向应力或切向应力）：
$ q8 C# b5 E5 |& Q; c6 C; _% `! s$ W 筒体pcDm/2δ 球壳pcDm/4δ) D/ g5 Q Q7 }4 A
第二主应力σ2（轴向应力，球壳为径向应力）：- ]8 A4 n% u, y5 j( G9 q
筒体pcDm/4δ 球壳pcDm/4δ2 Z* _9 R6 d* W/ G
0 u) f4 y. {% ]
对于椭圆封头，由胡金伯格（Huggenberger）方程（薄膜应力）可推出，在封头中心处，经向应力与周向应力(环向应力)为最大。/ G2 s! C3 h' \. o
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上面各式中：
6 G% }2 M8 h8 f! Z' ~0 cpc——计算压力, M v* h& y( C d
δ——计算壁厚
/ E8 h: ` G$ R) E% X$ z0 wDm——平均直径: ^6 U: i1 N/ Y4 u$ V: J' B
- L6 v. i7 q9 Y! }# B/ P! s8 D GB150采用的是第一强度理论（最大主应力理论），受压圆筒的轴向应力仅为周向应力的一半，故周向应力为最大主应力。只有圆筒的环向焊接接头系数小于纵向焊缝系数一半时，应按第二主应力进行计算。GB150－89中的焊接接头系数φ最小为0.8，实际上已排除了按第二主应力进行计算。所以对于圆筒，焊接接头系数φ是指纵向焊缝（即A类焊缝）的系数。
8 t/ K; ~4 W! `8 C: Y7 V+ ^6 e 对于椭圆封头，最大应力的位置在封头的中心处，且经向应力与周向应力相等。故椭圆封头的计算中，焊接接头系数φ应选1.0，并不考虑环焊缝的影响。当然，焊缝的质量还是有要求的，例如无损检测的要求。对于直径（DN≤1200mm）较小无拼接焊缝的椭圆封头，焊接接头系数φ也应选1.0。其它情况仍按GB150选取焊接接头系数。9 T; E. i3 }- T3 u# b/ D6 h' b( F, h
注：对于容器而言，在某种情况，圆筒既承受压力又承受轴向弯矩，所以圆筒内除轴向薄膜应力，还有轴向弯曲应力，两者叠加后若超过周向薄膜应力，则应考虑环焊缝的影响。本文未讨论这一情况。 |
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发表于 2009-8-8 13:33:41
看到的人无不佩服—水平真高！:lol: