欒春遠(yuǎn)

(齊魯石化公司，山東淄博 255400)

0 引言

ГОСТ Р 52857.1 ～12—2007 是俄羅斯聯(lián)邦最新頒發(fā)的容器及設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的規(guī)范和方法的第一個(gè)綜合性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由化工機(jī)械制造科學(xué)研究設(shè)計(jì)院(НИИХИММАШ)和全俄石油機(jī)械制造科學(xué)研究設(shè)計(jì)院股份公司等4個(gè)單位編制，由ТК260化工與石油天然氣加工裝備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出，經(jīng)聯(lián)邦主管局2007年10月27日標(biāo)準(zhǔn)第503號(hào)文件批準(zhǔn)并生效，實(shí)施日期:2008年4月1日。

1 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容［1］

ГОСТ Р 52857.1，一 般 要 求; ГОСТ Р 52857.2，圓筒、錐殼、凸形封頭和平蓋的計(jì)算，新增無(wú)折邊球形封頭和帶徑向加強(qiáng)筋的圓形平蓋;ГОСТ Р 52857.3，在內(nèi)壓或外壓作用下殼體和封頭的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，接管上外載荷作用下圓筒和球形封頭的強(qiáng)度計(jì)算;ГОСТ Р 52857.4，法蘭聯(lián)接的強(qiáng)度和密封計(jì)算，給出 9 項(xiàng)附錄;ГОСТ Р 52857.5，支承載荷作用下殼體和封頭的計(jì)算，其中鞍式支座支承的臥式容器計(jì)算，完全不同于中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) JB 4731—2005，以及多個(gè)國(guó)家采用的L.P.Zick方法;ГОСТ Р 52857.6，低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算，這是集鋼鋁銅鈦于一體的新標(biāo)準(zhǔn);ГОСТ Р 52857.7，換熱設(shè)備，給出管殼式換熱器及空冷器管板等元件強(qiáng)度計(jì)算和 9項(xiàng)附錄;ГОСТ Р 52857.8，夾套容器;ГОСТ Р 52857.9，內(nèi)壓和接管上外載荷作用下接管與圓筒和球形封頭相貫處的應(yīng)力計(jì)算;ГОСТ Р 528 57.10，接觸濕硫化氫介質(zhì)的容器及設(shè)備;ГОСТ Р 52857.11，考慮焊接接頭錯(cuò)邊、棱角及不圓度的殼體和凸形封頭強(qiáng)度計(jì)算的方法，并給出低循環(huán)疲勞強(qiáng)度條件;ГОСТ Р 52857.12，對(duì)計(jì)算機(jī)完成強(qiáng)度計(jì)算的樣式要求。

2 雙標(biāo)準(zhǔn)制

前蘇聯(lián)時(shí)期，標(biāo)準(zhǔn)文件有ГОСТ(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))，ОСТ(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，РД(指導(dǎo)性文件)，РТМ(技術(shù)指導(dǎo)性資料)。1991年蘇聯(lián)解體后，只要上述4種級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)文件繼續(xù)生效，則全部轉(zhuǎn)為俄羅斯聯(lián)邦的標(biāo)準(zhǔn)文件。俄羅斯聯(lián)邦國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有ГОСТ Р，ГОСТ 兩種。

新標(biāo)準(zhǔn)生效后，在標(biāo)準(zhǔn)正文中沒(méi)有廢除本標(biāo)準(zhǔn)參照的以前生效的32項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文件的規(guī)定。根據(jù)聯(lián)邦主管局的官方信息網(wǎng)，老標(biāo)準(zhǔn)仍然生效。這就是目前在俄羅斯采用雙標(biāo)準(zhǔn)制的根據(jù)，因此，文獻(xiàn)［3］中所載的俄羅斯聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)文件繼續(xù)有效。

3 該規(guī)范有11個(gè)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的計(jì)算方法

除塔設(shè)備［3］外，新標(biāo)準(zhǔn)幾乎涵蓋了壓力容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的所有問(wèn)題，內(nèi)容新穎，計(jì)算方法先進(jìn)，在設(shè)計(jì)中可參照使用。

3.1 允許沖壓成形的橢圓形封頭工藝加工減薄量的存在

20世紀(jì)80年代，НИИХИММАШ 完成的理論和試驗(yàn)研究成果已經(jīng)確定，沖壓成形的橢圓形封頭在折邊區(qū)域的減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域厚度的15%，對(duì)整個(gè)封頭的極限壓力值沒(méi)有影響。并將這一成果載入 ГОСТ 14249—89(2005)的 1.7.2條［3］和 ГОСТ Р 52857.1—2007 的12.4 條中。內(nèi)壓橢圓形封頭計(jì)算時(shí)，確定許用內(nèi)壓力的計(jì)算公式是基本公式:

式中 R——封頭頂部曲率半徑

橢圓形封頭的強(qiáng)度是根據(jù)封頭中央?yún)^(qū)域的名義厚度減總附加量確定的。因此，ГОСТ 14249規(guī)定:如果封頭轉(zhuǎn)角區(qū)域的減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域計(jì)算厚度的15%，則取c3=0，這是偏保守的規(guī)定。后來(lái)幾經(jīng)修改，在 ГОСТ Р 52857.1 的 12.4條中將計(jì)算壁厚改為名義壁厚，即如果封頭轉(zhuǎn)角區(qū)域減薄量不超過(guò)中央?yún)^(qū)域名義厚度的15%，不考慮c3。另外鋼板或管子的負(fù)偏差同樣取決于名義厚度，而不是計(jì)算厚度，采用名義厚度簡(jiǎn)便，保守程度也偏小。按我國(guó)封頭標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于厚度減薄量的規(guī)定，均不超過(guò)名義厚度的15%。因此，可以認(rèn)定，中國(guó)所有沖壓成形的橢圓形封頭均可不考慮c3。這樣，每年將能節(jié)省大量鋼材。

3.2 外壓圓筒計(jì)算

俄羅斯聯(lián)邦不采用外壓算圖法，因?yàn)橛心芰τ媒馕鍪浇鉀Q非彈性失穩(wěn)這一相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。GB 150采用ASME以正切彈性模量Et為依據(jù)的拉伸線解決非彈性失穩(wěn)的計(jì)算問(wèn)題。在ГОСТ Р 52857.2中給出1個(gè)許用外壓力的計(jì)算公式(公式的由來(lái)見(jiàn)文獻(xiàn)［3］)，能解決GB 150需采用3個(gè)不同的許用外壓力公式對(duì)4種外壓圓筒的計(jì)算問(wèn)題。GB 150不能給出外壓圓筒的計(jì)算壁厚，該標(biāo)準(zhǔn)給出外壓圓筒的計(jì)算壁厚sp和許用外壓力的公式，更方便計(jì)算機(jī)求解:

3.3 錐殼計(jì)算

光滑錐殼是不能單獨(dú)存在的，其大小端與圓筒或管子連接，組成了過(guò)渡段，過(guò)渡段就有計(jì)算長(zhǎng)度，計(jì)算壁厚。ГОСТ Р 52857.2的“8 錐殼”是專門(mén)的計(jì)算方法:計(jì)算α1≤70°無(wú)折邊或帶折邊過(guò)渡段的殼體連接;α1≥70°的錐形封頭。均超出了GB 150的規(guī)定。

3.4 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)

ГОСТ Р 52857.3 能計(jì)算附錄中所有結(jié)構(gòu)型式的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。

(1)開(kāi)孔率:圓筒、錐殼 d/D≤1.0;凸形封頭d/D≤0.6，開(kāi)孔率最大。給出的開(kāi)孔計(jì)算直徑匯總見(jiàn)表1。

表1

(2)在計(jì)算壁厚(s－c=sp為計(jì)算壁厚)的條件下，不要補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔計(jì)算直徑按下式確定:

(3)在容器的名義壁厚(s－c＞sp)條件下，不要求額外補(bǔ)強(qiáng)的單個(gè)開(kāi)孔計(jì)算直徑為:

若開(kāi)孔計(jì)算直徑dp≤d0，則后續(xù)的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算不必進(jìn)行。

(4)當(dāng)接管與圓筒或球形封頭正交，且接管上作用有軸向力和彎矩時(shí)，能給出靜載條件下許用軸向力和許用彎矩的計(jì)算公式，能給出單獨(dú)載荷下的強(qiáng)度校核條件，或聯(lián)合載荷下的強(qiáng)度校核條件，這就是開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)在這種條件下的擴(kuò)展計(jì)算，這是新增內(nèi)容。GB 150不能解決。

3.5 法蘭

ГОСТ Р 52857.4 主要特點(diǎn)如下:

(1)考慮的載荷有:螺栓(螺柱)預(yù)緊力;內(nèi)壓力或外壓力;外部的軸向力;外部的彎矩;法蘭聯(lián)接元件的溫度變形限制引起的載荷，比GB 150中“法蘭”一章規(guī)定的載荷要多。

(2)法蘭聯(lián)接元件(螺柱和法蘭)低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核，將極大地提高和完善法蘭的計(jì)算功能，并為ANSYS求解，或因設(shè)置接觸單元，或因不收斂，或因尚須驗(yàn)證而困惑的分析人員提供強(qiáng)有力的手算工具，HDPE產(chǎn)品出料罐的設(shè)備法蘭就是在計(jì)算的壓力循環(huán)次數(shù)為2.21×106的條件下按本標(biāo)準(zhǔn)手算通過(guò)的。這也是GB 150中“法蘭”一章的空白項(xiàng)。

(3)法蘭轉(zhuǎn)角的校核，也是GB 150中“法蘭”一章的空白項(xiàng)。本標(biāo)準(zhǔn)給出工作條件下對(duì)焊法蘭、平焊法蘭和活套法蘭肩環(huán)轉(zhuǎn)角計(jì)算方法及校核條件，并給出相應(yīng)的許用轉(zhuǎn)角值。

(4)從螺栓(螺柱)計(jì)算載荷→螺栓的計(jì)算應(yīng)力→作用到法蘭上的計(jì)算彎矩→法蘭的計(jì)算應(yīng)力→法蘭的靜強(qiáng)度條件→低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核，均以預(yù)緊和工作條件下兩條主線，并列地進(jìn)行計(jì)算和校核，這一過(guò)程互不取代，且都要保證法蘭聯(lián)接所有元件的強(qiáng)度和密封。

(5)力學(xué)分析給出預(yù)緊條件下和工作條件下的法蘭的計(jì)算應(yīng)力有:

1)兩個(gè)條件下對(duì)焊法蘭錐頸大端S1截面和小端S0截面的經(jīng)向彎曲應(yīng)力;

2)兩個(gè)條件下帶直頸對(duì)焊法蘭、平焊法蘭圓筒和活套法蘭肩環(huán)圓筒在S1截面和S0截面的經(jīng)向彎曲應(yīng)力;

3)兩個(gè)條件下對(duì)焊法蘭盤(pán)、平焊法蘭和活套法蘭肩環(huán)中的徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力;

4)兩個(gè)條件下活套法蘭環(huán)中的周向應(yīng)力;

5)工作條件下對(duì)焊法蘭錐頸大端S1截面和小端S0截面的經(jīng)向薄膜應(yīng)力;

6)工作條件下帶直頸對(duì)焊法蘭、平焊法蘭圓筒和活套法蘭肩環(huán)圓筒在S0截面中的經(jīng)向薄膜應(yīng)力;

7)工作條件下對(duì)焊法蘭、平焊法蘭圓筒和活套法蘭肩環(huán)圓筒在S0截面壓力產(chǎn)生的周向薄膜應(yīng)力。給出的法蘭計(jì)算應(yīng)力詳盡、作用位置準(zhǔn)確。

(6)法蘭的靜強(qiáng)度校核

若考慮溫度變形限制產(chǎn)生的載荷時(shí)，工作條件下乘以許用應(yīng)力系數(shù)KT=1.3。

1)對(duì)焊法蘭錐頸大端S1截面，預(yù)緊條件下經(jīng)向彎曲應(yīng)力與徑向應(yīng)力或周向應(yīng)力的組合應(yīng)力校核取1.5［σ］，工作條件下若考慮溫度變形限制，經(jīng)向彎曲應(yīng)力與經(jīng)向薄膜應(yīng)力，徑向應(yīng)力或周向應(yīng)力的組合應(yīng)力校核取 1.3×1.5［σ］=1.95［σ］;

2)對(duì)焊法蘭錐頸小端S0截面，預(yù)緊條件下經(jīng)向彎曲應(yīng)力取3［σ］，工作條件下經(jīng)向彎曲應(yīng)力與經(jīng)向薄膜應(yīng)力，或周向薄膜應(yīng)力的組合應(yīng)力校核取1.3 ×3［σ］=3.9［σ］;

3)帶直頸對(duì)焊法蘭，平焊法蘭圓筒和活套法蘭肩環(huán)圓筒在S0截面預(yù)緊條件下經(jīng)向彎曲應(yīng)力與徑向應(yīng)力或周向應(yīng)力組合應(yīng)力校核，取1.5［σ］。工作條件下經(jīng)向彎曲應(yīng)力與經(jīng)向薄膜應(yīng)力，或徑向應(yīng)力，或周向應(yīng)力組合應(yīng)力校核取1.3 ×1.5［σ］=1.95［σ］;

4)所有型式的法蘭，在S0截面，經(jīng)向薄膜應(yīng)力或周向薄膜應(yīng)力的校核均取1.0［σ］;

5)對(duì)焊法蘭盤(pán)、平焊法蘭和活套法蘭肩環(huán)，預(yù)緊條件下徑向應(yīng)力或周向應(yīng)力取1.0［σ］，工作條件下取1.3［σ］;

6)對(duì)活套法蘭環(huán)，預(yù)緊條件下取1.0［σ］к，工作條件下取1.3［σ］к。

(7)法蘭計(jì)算時(shí)，至少要計(jì)算螺栓(柱)變形度Уб，法蘭的角變形度，法蘭聯(lián)接的剛度γ，法蘭聯(lián)接的剛度系數(shù)α等。

(8)螺栓的靜強(qiáng)度條件、預(yù)緊條件下或工作條件下，均不能采用螺栓許用應(yīng)力，因?yàn)樗敲x許用應(yīng)力，所使用的螺栓(螺柱)的許用應(yīng)力按附錄Г計(jì)算，其值已經(jīng)增大了。

3.6 低循環(huán)疲勞強(qiáng)度計(jì)算

ГОСТ Р 52857.6 主要特點(diǎn)如下:

(1)可對(duì)載荷循環(huán)次數(shù)≤1×106低周疲勞的有限循環(huán)，載荷循環(huán)次數(shù)≥1×106高周疲勞的有限循環(huán)，或無(wú)限循環(huán)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。

(2)本標(biāo)準(zhǔn)給出許用應(yīng)力幅和許用循環(huán)次數(shù)的兩個(gè)解析式為:

公式由來(lái)見(jiàn)文獻(xiàn)［3］，根據(jù)設(shè)計(jì)的載荷循環(huán)次數(shù)能計(jì)算許用應(yīng)力幅，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的應(yīng)力幅能計(jì)算許用循環(huán)次數(shù)。而ASME－Ⅷ－2不能計(jì)算，當(dāng)載荷循環(huán)次數(shù)大于106時(shí)，查圖也沒(méi)有數(shù)據(jù)了。

(3)給出包括碳素鋼、低合金鋼、奧氏體鋼、Rm≥700 MPa緊固件鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金共8張計(jì)算疲勞曲線圖。

3.7 管板

ГОСТ Р 52857.7 有以下主要特點(diǎn):

(1)本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有GB 151中圖19～31那樣復(fù)雜的曲線族圖，基本上都是解析式。

(2)對(duì)于延長(zhǎng)兼作法蘭的固定式管板，不計(jì)算螺栓載荷，不計(jì)算法蘭力矩，也不計(jì)算和校核殼體法蘭應(yīng)力，減少了計(jì)算鏈的長(zhǎng)度。

(3)沒(méi)有GB 151設(shè)定的危險(xiǎn)組合的設(shè)計(jì)工況。計(jì)算當(dāng)量壓力時(shí)，同時(shí)考慮了溫差、管殼程計(jì)算壓力。在管殼程計(jì)算壓力部分，均包含了壓力對(duì)管板的影響系數(shù)、壓力對(duì)管子縱向變形的影響系數(shù)、管板不布管邊緣的相對(duì)特性、管子剛度與殼體剛度的當(dāng)量比、管－殼系統(tǒng)的剛度變化系數(shù)等，管板與殼程圓筒連接處均給出相應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù)值。

(4)對(duì)于固定管板式換熱器，考慮了疲勞問(wèn)題，若設(shè)計(jì)文件沒(méi)有專門(mén)規(guī)定的載荷循環(huán)次數(shù)，本標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制規(guī)定循環(huán)次數(shù)為N=2000，這是GB 151的空白項(xiàng)。

(5)本標(biāo)準(zhǔn)附錄Д給出在蠕變條件下操作的換熱器的元件用的計(jì)算疲勞曲線圖。

(6)力學(xué)分析給出的計(jì)算應(yīng)力有:

1)與殼體連接處管板中的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力;

2)管板布管區(qū)中的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力;

3)與管板連接處殼體中經(jīng)向薄膜應(yīng)力、經(jīng)向彎曲應(yīng)力、周向薄膜應(yīng)力和周向彎曲應(yīng)力;

4)換熱管中的軸向薄膜應(yīng)力、軸向總應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力。

(7)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定靜強(qiáng)度校核有:

1)與殼體連接處管板和布管區(qū)管板的剪切應(yīng)力，max{τP1;τP2}≤0.8［σ］P;

2)與管板連接處殼體的經(jīng)向薄膜應(yīng)力，σMx≤1.3［σ］к;

3)管子的軸向薄膜應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力，max{σ1T;σ2T}≤［σ］T。

(8)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參與低循環(huán)疲勞強(qiáng)度校核的應(yīng)力有:

1)與殼體連接處的管板彎曲應(yīng)力和布管區(qū)管板的彎曲應(yīng)力;

2)與管板連接處的殼體經(jīng)向薄膜應(yīng)力、經(jīng)向彎曲應(yīng)力、周向薄膜應(yīng)力、周向彎曲應(yīng)力;

3)換熱管的軸向總應(yīng)力。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參與低循環(huán)疲勞強(qiáng)度校核的應(yīng)力恰是GB 151靜強(qiáng)度校核的應(yīng)力，如，換熱器的循環(huán)次數(shù)按2000次計(jì)，查低合金鋼的計(jì)算疲勞曲線，在450℃下許用應(yīng)力幅為450 MPa，在同樣溫度下，用作管板材料的 3.0［σ］小于 450 MPa，如管板的彎曲應(yīng)力為 900 MPa，顯然，遠(yuǎn)大于3.0［σ］，按 GB 151 校核通不過(guò)，但900 MPa的彎曲應(yīng)力的1/2為450 MPa，這是按本標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的應(yīng)力幅，與許用應(yīng)力幅450 MPa進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，就能通過(guò)。

3.8 夾套容器

ГОСТ Р 52857.8 有下列主要特點(diǎn):

(1)能計(jì)算靜載下夾套中許用壓力并校核，還能進(jìn)行循環(huán)載荷下應(yīng)力范圍的校核，標(biāo)準(zhǔn)中給出U形、圓筒形、蜂窩形和半圓管形夾套容器的應(yīng)力范圍計(jì)算式，及該式中的膨脹變形差和查表得到應(yīng)力集中系數(shù)，然后與許用應(yīng)力范圍進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評(píng)定。

(2)對(duì)U形、圓筒形夾套容器，能進(jìn)行自重載荷產(chǎn)生的軸向力校核，或與壓力載荷聯(lián)合作用下的承載能力校核。

筆者對(duì)某單位曾設(shè)計(jì)的1臺(tái)反應(yīng)釜進(jìn)行了驗(yàn)算，計(jì)算的許用壓力［p2］=0.48 MPa ＜0.6 MPa，校核通不過(guò);將封口錐厚度由8 mm增加到10 mm，校核通過(guò)。這是沒(méi)有計(jì)算夾套的許用應(yīng)力，也不知道需要計(jì)算產(chǎn)生的結(jié)果，可能有普通性，應(yīng)引起關(guān)注。

3.9 接管與圓筒和球形封頭相貫處最大應(yīng)力的計(jì)算

首先分析JB 4732附錄J，有以下質(zhì)疑:(1)在什么場(chǎng)合下應(yīng)用附錄J，沒(méi)有說(shuō)明;(2)開(kāi)孔率在同一應(yīng)力集中系數(shù)的兩個(gè)表之間，如d/D=0.25或d/D=0.75不能計(jì)算;(3)λ超過(guò)了所有表的橫坐標(biāo)的最大值，不能計(jì)算;如圖1分餾塔頂油氣分離器，開(kāi)孔率0.75，按開(kāi)孔率ρ0=0.8，λ =0.8(2400/16)0.5=9.8，不能計(jì)算，取 λ =8，8=0.8(2400/δe)0.5，得 δe=24，這樣，壁厚增大，附錄J就不占優(yōu)勢(shì)。該臺(tái)編號(hào)為V2203在咸陽(yáng)長(zhǎng)慶石化公司在用(筆者曾于2007年4月隨某安評(píng)單位去該廠進(jìn)行新裝置竣工驗(yàn)收安全評(píng)價(jià));(4)計(jì)算應(yīng)力等于圓筒的周向應(yīng)力乘以按圖查取的應(yīng)力集中系數(shù)，給不出相貫區(qū)不另計(jì)入應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算最大應(yīng)力的解析式。ГОСТ Р 52857.9是為ГОСТ Р 52857.3 靜載下的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)在交變載荷工況下操作且由于塑性變形的積累可能破壞，或由于在設(shè)備中發(fā)生金屬的腐蝕疲勞降低了材料的塑性性能情況下，導(dǎo)致不能應(yīng)用極限載荷法計(jì)算時(shí)，給出的補(bǔ)充計(jì)算。РД 26 －16 －88［3］也是作為ГОСТ Р 52857.3 在上述情況下的補(bǔ)充計(jì)算。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均不能區(qū)分計(jì)算的最大應(yīng)力是在容器的內(nèi)表面上還是外表面上，但最大應(yīng)力是在相貫區(qū)中，鑒于接管與容器殼體相貫處應(yīng)力計(jì)算的復(fù)雜性，俄羅斯的力學(xué)家的分析結(jié)果已屬世界的領(lǐng)先水平。對(duì)于接管與圓筒正交時(shí)，除內(nèi)壓外，還有接管上的軸向力，或有兩個(gè)方向的彎矩作用下，均能給出有補(bǔ)強(qiáng)圈或無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)相應(yīng)載荷下的計(jì)算最大應(yīng)力的解析式，能進(jìn)行聯(lián)合載荷下的靜強(qiáng)度條件評(píng)定，也能進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于球形封頭上的正交接管，在內(nèi)壓、接管上的軸向力和彎矩作用下，給出相應(yīng)的最大應(yīng)力的計(jì)算式，而附錄J不能計(jì)算。

圖1

對(duì)上述的V2203開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算［3］，得s=16，s1=14滿足要求。按本標(biāo)準(zhǔn)給出正交接管與圓筒相貫處在內(nèi)壓下的最大應(yīng)力的解析式(Dc，dc為平均直徑，sэ=s，p=0.33)，最大應(yīng)力為:

3.10 接觸強(qiáng)腐蝕性的硫化氫介質(zhì)的壓力容器

ГОСТ Р 52857.10 處理對(duì)策是，限制與強(qiáng)腐蝕性的硫化氫介質(zhì)接觸的拉伸應(yīng)力(總體或局部的薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力)。中國(guó)則專一使用Q345R(HIC)鋼。

(1)抗硫化氫腐蝕的專用鋼 20ЮЧ(20AlCe)、20КА(高級(jí)優(yōu)質(zhì) 20g)和 09ГСНБЦ(09MnSiNiNbZn)。前兩個(gè)是低碳鋼，后者是低合金鋼。如20ЮЧ，供應(yīng)值 S=0.004，Mn=0.5 ～0.8，20R達(dá)不到這樣的指標(biāo)。

(2)對(duì)于pH2S≥1.0 MPa劃分為Ⅰ組的容器及設(shè)備，按nT=2，nB=3，計(jì)算在硫化氫介質(zhì)條件下的使用的許用應(yīng)力。

3.11 考慮焊接接頭錯(cuò)邊、棱角及不圓度的殼體和凸形封頭強(qiáng)度計(jì)算

ГОСТ Р 52857.11 對(duì)圓筒、錐殼縱、環(huán)焊縫對(duì)口錯(cuò)邊，環(huán)焊縫棱角，由圓筒縱向凹陷或縱焊縫的棱角，圓筒上的圓形凹坑，凸形封頭上圓形凹坑引起的局部不圓度，以及圓筒的總體不圓度等制造產(chǎn)生的缺陷情況下，給出強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度計(jì)算的方法，是有實(shí)用價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)中國(guó)《在用壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》中有關(guān)錯(cuò)邊量和棱角度的定級(jí)提供了定量計(jì)算的依據(jù)。

筆者與俄羅斯聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)編制單位進(jìn)行了交流，收到新標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)后的第1次勘誤表，筆者配置了25個(gè)計(jì)算例題，全部使用GB 150的鋼號(hào)和許用應(yīng)力，采用新規(guī)范的計(jì)算方法［4］，計(jì)算結(jié)果偏于保守，因?yàn)镚B 150的許用應(yīng)力比俄羅斯的同鋼號(hào)的許用應(yīng)力低。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)對(duì)于沖壓成形的橢圓形封頭，可不考慮c3。從所需補(bǔ)強(qiáng)面積中減去計(jì)算壁厚條件下，不需要補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔計(jì)算直徑d0p所占面積d0p×sp(sp為計(jì)算壁厚)，這兩項(xiàng)技術(shù)能節(jié)約大量鋼材。

(2)靜載荷下的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，在循環(huán)載荷下操作，須按 ГОСТ Р 52857.9 或 РД 26 －16 －88［3］進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，且要通過(guò)。

(3)若法蘭、固定式管板、夾套容器和考慮焊接接頭錯(cuò)邊、棱角及不圓度的殼體和凸形封頭在循環(huán)載荷下操作，則應(yīng)按 ГОСТ Р 52857.4，ГОСТ Р 52857.7，ГОСТ Р 52857.8 和 ГОСТ Р 52857.11給出相應(yīng)的，難以在國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中找到的應(yīng)力幅的計(jì)算式，并和 ГОСТ Р 52857.6 聯(lián)合使用，進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。

［1］ГОСТ Р 52857.1 ～ ГОСТ Р 52857.12—2007［S］.

［2］GB 150，鋼制壓力容器［S］.

［3］欒春遠(yuǎn).壓力容器ANSYS分析與強(qiáng)度計(jì)算［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2008.

［4］壓力容器 ANSYS分析與強(qiáng)度計(jì)算新規(guī)范(待出版).