一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法技术

本发明专利技术提供一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，具体包括以下步骤：S1：确定各部件所采用的材料，并确定各部件及焊缝的屈服强度和许用应力；S2：确定高压容器法兰盖回转臂的各项设计参数，并根据设计参数，计算各部件所承受的应力并进行校核，当计算值小于对应的许用应力值时即为合格，当判定结果为不合格时，则根据计算结果，调整设计参数，直至判定结果为合格，具体包括以下各部件的校核：(1)回转臂复合应力校核；(2)回转臂支撑板校核；(3)吊杆焊接件校核；(4)法兰盖连接板校核；(5)连接螺栓剪切应力和挤压应力校核；(6)焊缝校核。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中法兰盖回转臂设计过程缺少校核过程的技术问题。转臂设计过程缺少校核过程的技术问题。转臂设计过程缺少校核过程的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法


[0001]本专利技术涉及法兰盖结构设计校核领域，具体而言，尤其涉及一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法。

技术介绍

[0002]垂直吊盖式人孔由于其操作方便性得到用户的青睐。对于低压容器，通常从标准HG/T 2151
‑
9～21521—2014中选取，但其仅适用于压力不超过4MPa的容器。但对于超过标准规定的压力范围或人孔为非标尺寸的人孔，则无法选取标准值。现有技术中，工程公司通常会给出一些标准图，需要根据人孔盖重量进行选取，不能覆盖所有规格，并且没有计算校核过程，缺少了安全性的保证。
[0003]现有技术中，对于法兰盖回转臂的计算，通常仅计算打开角度为90
°
和180
°
时的受力情况，且载荷只考虑了法兰盖的重量，没有考虑转臂自重，在进行转臂计算时，也没有考虑水平力产生的弯矩，没有校核连接螺栓的挤压应力。

技术实现思路

[0004]根据上述提出现有技术中法兰盖回转臂设计过程缺少校核过程的技术问题，而提供一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法。本专利技术在校核过程充分考虑法兰盖打开过程中的法兰盖回转臂各部件的受力，提高转臂设计精度和效率。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1：确定回转臂、回转臂支撑板、法兰盖连接板、法兰连接板、吊环、吊杆和连接螺栓所采用的材料，并确定各部件及焊缝的屈服强度和许用应力；
[0008]S2：确定高压容器法兰盖回转臂的各项设计参数，并根据设计参数，计算各部件所承受的应力并进行校核，当计算值小于对应的许用应力值时即为合格，当判定结果为不合格时，则根据计算结果，调整设计参数，直至判定结果为合格，具体包括以下各部件的校核：
[0009](1)回转臂复合应力校核；
[0010](2)回转臂支撑板校核：包括法兰盖打开0
°
至180
°
之间每间隔5
°
所对应的回转臂支撑板的弯曲应力校核、剪切应力校核和组合应力校核；
[0011](3)吊杆焊接件校核：包括吊杆拉伸应力校核、吊环拉伸应力与剪切应力校核、吊环螺栓孔处双面剪切强度校核；
[0012](4)法兰盖连接板校核：包括法兰盖连接板拉伸应力校核、法兰盖连接板剪切应力校核和法兰盖连接板螺栓孔处双面剪切强度校核；
[0013](5)连接螺栓剪切应力和挤压应力校核；
[0014](6)焊缝校核：包括法兰盖打开0
°
至180
°
之间每间隔5
°
所对应的法兰与法兰连接板连接焊缝的弯曲应力、剪切应力和组合应力校核；法兰盖与法兰盖连接板连接焊缝的拉伸应力、剪切应力和组合应力校核；吊杆与吊环连接焊缝拉伸应力校核以及回转臂与回转
臂支撑板连接焊缝的剪切应力校核。
[0015]进一步地，回转臂支撑板、法兰盖连接板、法兰连接板、吊环和吊杆的许用应力包括拉伸应力、弯曲应力、挤压应力、剪切应力和组合应力；回转臂的许用应力包括弯曲应力；连接螺栓的许用应力包括挤压应力和剪切应力；焊缝的许用应力包括拉伸应力、弯曲应力、剪切应力和组合应力。
[0016]进一步地，高压容器法兰盖回转臂的设计参数具体包括：法兰盖重量WL、回转臂和回转臂支撑板重量之和WD和吊杆水平部分的重量W1，回转臂横向长度L1、回转臂轴向长度L2、回转臂中心线到法兰盘距离L4、回转臂弯曲半径R、法兰连接板厚度ts、法兰连接板宽度B、回转臂的壁厚tp、回转臂外壁半径Rp、回转臂外壁直径D、回转臂内壁直径d、吊环宽度wl、吊环厚度tl、吊环上孔直径dlh、吊环末端半径Rl、吊环和法兰盖连接板的螺栓孔直径Dp、法兰盖连接板宽度wc、法兰盖连接板上孔直径dch、法兰盖连接板厚度tc、法兰盖连接板末端半径Rc、连接螺栓根径dc、法兰连接板与法兰间焊脚高度K、焊缝系数吊杆光杆部分直径dl和吊杆螺纹根径dlg，以及根据压力容器设计手册确定的垂直冲击系数Cv和水平冲击系数Ch。
[0017]进一步地，回转臂复合应力校核具体包括：
[0018](1)分别计算吊杆垂直方向力Fv和吊杆水平方向力Fh：
[0019]Fv＝Cv*WL；
[0020]Fh＝Ch*WL；
[0021]再计算弯曲力矩M1和M2：
[0022]M1＝Fv*L1+0.5*W1*L1+Fh*L2；
[0023]M2＝M1*(L2
‑
R)/L2；
[0024](2)在弯曲力矩M1和M2作用下的轴向应力为：
[0025]fa＝(Fv+WD)/A，A＝1/4*π*(D2‑
d2)；
[0026](3)在弯曲力矩M1和M2作用下的弯曲应力分别为：
[0027]M1作用下的弯曲应力为：fb＝M1/Z；
[0028]M2作用下的弯曲应力为fb＝(M2*Rp/I)*(2/(3*K*(3*β)^0.5)；
[0029]其中，α＝tp*R/Rp^2；β＝6/(5+6*α^2)；K＝1
‑
9/(10+12*α^2)；
[0030]许用轴向应力Fa＝12.913485kgf/mm^2；
[0031]弯曲应力许用应力Fb＝Sba＝16.15kgf/mm^2
[0032](4)当(fa/Fa)+(fb/Fb)≤1时，即判定回转臂复合应力校核合格。
[0033]进一步地，回转臂支撑板校核具体包括：
[0034](1)回转臂支撑板弯曲应力为：Sb＝6*Mx/(B^2*ts)；
[0035]其中，组合弯矩Mx＝|Mx1
‑
Mx2|；M1作用下的弯矩为Mx1＝M1*cosω；Fv+WD作用下的弯矩Mx2＝(Fv+WD)*L4；ω为法兰盖打开角度；
[0036]当回转臂支撑板Sb小于回转臂支撑板许用弯曲应力时即判定校核合格；
[0037](2)回转臂支撑板剪切应力包括：
[0038]垂直力Fv+WD作用下的剪切应力：Ss1＝(Fv+WD)/(B*ts)；
[0039]扭矩作用下的剪切应力：
[0040]Ss2＝3*M1*sinω*(1+0.6095*b/a+0.8865(b/a)^2
‑
1.8023*(b/a)^3+0.9100*(b/
a)^4)/(8*a*b^2)；
[0041]其中，a＝B/2；b＝ts/2；
[0042]当回转臂支撑板Ss1和Ss2小于回转臂支撑板许用剪切应力时即判定校核合格；
[0043](3)回转臂支撑板组合应力为：Sc＝(Sb^2+3*(Ss1+Ss2)^2)^0.5；
[0044]当回转臂支撑板Sc小于回转臂支撑板许用组合应力时即判定校核合格。
[0045]进一步地，吊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：确定回转臂、回转臂支撑板、法兰盖连接板、法兰连接板、吊环、吊杆和连接螺栓所采用的材料，并确定各部件及焊缝的屈服强度和许用应力；S2：确定高压容器法兰盖回转臂的各项设计参数，并根据设计参数，计算各部件所承受的应力并进行校核，当计算值小于对应的许用应力值时即为合格，当判定结果为不合格时，则根据计算结果，调整设计参数，直至判定结果为合格，具体包括以下各部件的校核：(1)回转臂复合应力校核；(2)回转臂支撑板校核：包括法兰盖打开0
°
至180
°
之间每间隔5
°
所对应的回转臂支撑板的弯曲应力校核、剪切应力校核和组合应力校核；(3)吊杆焊接件校核：包括吊杆拉伸应力校核、吊环拉伸应力与剪切应力校核、吊环螺栓孔处双面剪切强度校核；(4)法兰盖连接板校核：包括法兰盖连接板拉伸应力校核、法兰盖连接板剪切应力校核和法兰盖连接板螺栓孔处双面剪切强度校核；(5)连接螺栓剪切应力和挤压应力校核；(6)焊缝校核：包括法兰盖打开0
°
至180
°
之间每间隔5
°
所对应的法兰与法兰连接板连接焊缝的弯曲应力、剪切应力和组合应力校核；法兰盖与法兰盖连接板连接焊缝的拉伸应力、剪切应力和组合应力校核；吊杆与吊环连接焊缝拉伸应力校核以及回转臂与回转臂支撑板连接焊缝的剪切应力校核。2.根据权利要求1所述的用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，其特征在于，回转臂支撑板、法兰盖连接板、法兰连接板、吊环和吊杆的许用应力包括拉伸应力、弯曲应力、挤压应力、剪切应力和组合应力；回转臂的许用应力包括弯曲应力；连接螺栓的许用应力包括挤压应力和剪切应力；焊缝的许用应力包括拉伸应力、弯曲应力、剪切应力和组合应力。3.根据权利要求1所述的用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，其特征在于，高压容器法兰盖回转臂的设计参数具体包括：法兰盖重量WL、回转臂和回转臂支撑板重量之和WD和吊杆水平部分的重量W1，回转臂横向长度L1、回转臂轴向长度L2、回转臂中心线到法兰盘距离L4、回转臂弯曲半径R、法兰连接板厚度ts、法兰连接板宽度B、回转臂的壁厚tp、回转臂外壁半径Rp、回转臂外壁直径D、回转臂内壁直径d、吊环宽度wl、吊环厚度tl、吊环上孔直径dlh、吊环末端半径Rl、吊环和法兰盖连接板的螺栓孔直径Dp、法兰盖连接板宽度wc、法兰盖连接板上孔直径dch、法兰盖连接板厚度tc、法兰盖连接板末端半径Rc、连接螺栓根径dc、法兰连接板与法兰间焊脚高度K、焊缝系数吊杆光杆部分直径dl和吊杆螺纹根径dlg，以及根据压力容器设计手册确定的垂直冲击系数Cv和水平冲击系数Ch。4.根据权利要求3所述的用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，其特征在于，回转臂复合应力校核具体包括：(1)分别计算吊杆垂直方向力Fv和吊杆水平方向力Fh：Fv＝Cv*WL；Fh＝Ch*WL；再计算弯曲力矩M1和M2：M1＝Fv*L1+0.5*W1*L1+Fh*L2；M2＝M1*(L2
‑
R)/L2；
(2)在弯曲力矩M1和M2作用下的轴向应力为：fa＝(Fv+WD)/A，A＝1/4*π*(D2‑
d2)；(3)在弯曲力矩M1和M2作用下的弯曲应力分别为：M1作用下的弯曲应力为：fb＝M1/Z；M2作用下的弯曲应力为fb＝(M2*Rp/I)*(2/(3*K*(3*β)^0.5)；其中，α＝tp*R/Rp^2；β＝6/(5+6*α^2)；K＝1
‑
9/(10+12*α^2)；许用轴向应力Fa＝12.913485kgf/mm^2；弯曲应力许用应力Fb＝Sba＝16.15kgf/mm^2(4)当(fa/Fa)+(fb/Fb)≤1时，即判定回转臂复合应力校核合格。5.根据权利要求3所述的用于高压容器法兰盖回转臂的设计校核方法，其特征在于，回转臂支撑板校核具体包括：(1)回转臂支撑板弯曲应力为：Sb＝6*Mx/(B^2*ts)；其中，组合弯矩Mx＝|Mx1
‑
Mx2|；M1作用下的弯矩为Mx1＝M1*cosω；Fv+WD作用下的弯矩Mx2＝(Fv+WD)*L4；ω为法兰盖打开角度；当回转臂支撑板Sb小于回转臂支撑板许用弯曲应力时即判定校核合格；(2)回转臂支撑板剪切应力包括：垂直力Fv+WD作用下的剪切应力：Ss1＝(Fv+WD)/(B*ts)；扭矩作用下的剪切应力：Ss2＝3*M1*sinω*(1+0.6095*b/a+0.8865(b/a)^2
‑
1.8023*(b/a)^3+0.9100*(b/a)^4)/(8*a*b^2)；其中，a＝B/2；b＝ts/2；当回转臂支撑板Ss1和Ss2小于回转臂支撑板许用剪切应力时即判定校核合格；(3)回转臂支撑板组合应力为：Sc＝(Sb^2+3*(Ss1+Ss2)^2)^0.5；当回...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚坤，王云，
申请(专利权)人：中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：