当接管侵入封头过渡区

1.    话题描述：

  PD 5500 不允许接管侵入封头过渡区，

 ASME Ⅷ-1和国标却允许这样做，仅支付小额罚款即可(对标准封头来说，顶圆 vs 过渡区也就 K1=1.0 D vs K=0.9 D 的区别而已)，对此，我们也可以查看PV Elite 中的开孔补强 tr 值显示的 K1 系数。

EN 13445-3 中，罚款额度就比较大了，同时还不允许过渡区使用补强圈，所以本文着重。

注：

**所谓罚款，类似说付出对应的代价。

**所谓接管侵入封头过渡区，指的是接管外径超出了顶圆区域，如下图

2.    我们不太熟悉的欧标的特点：

  EN 13445-3 第9.7.2.4条定义了顶圆区域.  接管侵入过渡区的代价是，封头必须更厚。

  一般认为，对于偏置接管，第九章的开孔补强将不再适用，取而代之的是加厚封头。

  而对于径向接管，软件不止考虑封头需要加厚，同时还考虑了第九章的开孔补强。

与ASME / GB 相比，这是巨大的差异。

在讨论前，我们先弄清楚，EN 13445只识别两种封头：

Kloepper 封头– 在第 7.2.3条中定义

顶圆        R/De = 1.0

过渡区       r/De = 0.1

它有时候被称作 10% 封头

Korbbogen 封头 – 在第 7.2.4 条中定义

顶圆         R/De = 0.8

过渡区       r/De = 0.154

它被当初椭圆封头长短轴的比值 1.9:1, 而不是习惯的 2:1.

3. 欧标算例:

材料: EN 10216 P235GH

封头:

P = 0.5 MPa     内压

T = 100OC         设计温度

D = 1372 mm   内径, 外径 De= 1400 mm

R = 1372 mm   球冠内半径

r = 140   mm    过渡区内半径

ea= 14 mm        封头最小成形厚度

z= 1.0              焊缝系数

c = 0 mm         腐蚀裕量

f= 132 MPa     操作温度下的许用应力

fb = 132 MPa用于过渡区屈曲校核的应力

接管:

DN 200SCH40 ，内径di= 202.717 mm

偏心距离 530 mm

许多几何参数系数都需要βk. 它来自于EN 13445中第7.7 条.

公式 (7.7-6 ~ 10)

  接下来，我们需要计算封头计算厚度 ey.  这个厚度在 PV Elite 中迭代得到. 我们假设 e_y=7.058 mm.

   我们需要更多系数，以下来自EN 13445 公式7.5-9~11:

我们需要ey的最终值来计算 Y.  公式 (7.5-13), (7.5-15) 和 (7.5-17)需要应用在计算过程中:

因为X> 0.1 ，所以:

我们现在有足够的条件来计算(7.5-2)中的 ey:

最终厚度的得出还需要顶圆所需厚度es和(7.5.1) and (7.5-3)中的抗屈曲厚度 eb:

封头的最终计算厚度:

4. PV Elite 计算结果:

相对 VVD 来说，PV Elite 不需要手动指定接管是否侵入过渡区，软件会自动识别，智能程度更高。

Torispherical Head From 30 To 40 P235GH at 100 °C

Top Head

Design Stress at Ambient Temperature = 143.3 MPa

Required thickness              =      7.057 mm

Required thickness in the crown =      2.562 mm

Note:  This head has a nozzle located outside the 80% diameter limit!

This modifies the value of Beta (Beta_k) per paragraph 7.7.3.

…………………………省略N多内容的分割线…………………………

Thickness Due to Design Internal Pressure: e = max(es, ey, eb) - para 7.5.3.2

Compute from Section 7.7.3 [Beta_k]:

V = Log10(1000 * P  / S )

= Log10( 1000 * 0.5/134 ) = 0.572

Note: Compute Beta_K using the Korbbogen equations.

A = 0.54 + 0.41 * V - 0.044 * V³

= 0.54 + 0.41 * 0.572 - 0.044 * 0.572³ = 0.766

B = 7.77 - 4.53 * V + 0.744 * V²

= 7.77 - 4.53 * 0.572 + 0.744 * 0.572² = 5.423

Beta_k = max ( A + B * di/De, 1 + 0.5 * B * di/De )

= max( 0.766 + 5.423 * 202.7/1400, 1 +

0.3 * 5.423 * 202.7/1372 )

= 1.551

PV Elite 的计算结果与手算算例结果完全吻合。

5. 需手动判断的内容:

5.1 接管直径限制按(7.7-1) :

5.2 来自EN 13445.3 中第 7.7.2 条的限制:

When the distance between the edge of the nozzle where it meets the knuckle and the knuckle/cylinder tan, line is less than

(measured along the surface) the validity of the method is in doubt. Unless the design is supported by special analysis or extensive experience, the design pressure shall be multiplied by two in such cases, or in a rating the allowable pressure shall be halved.

如果接管位置距离封头切线小于以下值，计算压力必须加倍，非常不经济:

见下图：

对于上述x值，软件未做判断，需要用户自行手动判断。如果接管确实超过了上图中的临界点，需要额外创建一个同尺寸的，设计压力*2的封头。

声明：文章部分内容来自鹰图总部