1、补强管HGJ 527-90 编制说明1编制目的压力容器的开孔补强问题一直是压力容器设计中普遍关心的问题，但至今开孔补强的零部件标准只有补强圈一种，而且采用补强圈补强的方法，无论从结构设计的合理性、降低应力集中徨度以及施工等方面来看，都不是一种合理的、理想的补强形式。GB 150的6.3.1.1款也推荐，在条件许可时，采用厚壁管补强代替补强圈补强。但若不把厚壁管补强用标准的形式确定下来，对设计者来讲，由f规格品种过多而往往不能成为现实。本标准的编制正是为了要解决这一问题，即把采用厚壁管补强的补强管用标准形式形成系列、标准，把尺寸定型下来。在条件成熟时，即可采用定点生产的方式供应。因此，编制补强管
2、标准对实施采用厚壁管补强来说是一个促进。当然，补强管也不能全部代替补强圈。设计中采用哪一种补强方法，应由设计人员根据具体情况，自行确定。2规格的确定依据(1) 目前国内化工压力容器中以采用公制的接管居多，因此本标准编制也仅以与公制配管系列相适应为确定管子外径的主要依据。至于配合英制接管系列的补强管，待本标准实施一段时间后，在下次修订时，根据需要再行补充。( 2) 为了避兔规格、品种过多，有利于尽可能减少品种，本标准设立了A，B、C、D、E五种壁厚的档次。(3) A、民C型补强管是以管标号40、80、160的无缝钢管管璧厚度为依据确定的odN 350的D、E型补强管也主要考虑采用无缝钢管，为此也
3、以公制无缝钢管的外径系列为主要依据。所选用的规格均为GB8163 c:输送流体用无缝钢管、GBS310高压锅炉用无缝铜管以及GB6479化肥设备用高压无缝钢管E中所列入的规格。对于dN注400的D、E型补强管，考虑到目前国内钢管厂大口径厚壁铜管的生产、供应困难较多，为此以内径为基准，以锻件或钢板焊制型式为主。( 4) 考虑到厚壁管随着壁厚的增加，若钢管外径对同一公称直径保持不变，则内径缩小，而不能符合通径要求.为此，D、E型补强管的钢管外径都将增大一个或几个档次，以保持内径的通径维持在公称直径左右.( 5) 补强管外径的确定除了考虑上述因素外，还必须考虑补强管的接管端与配管或管法兰连接时的变化
4、。为此集D、E型种强管的接管端都将制成阶梯形，以保持与相应公称直径的配管和法兰的配合和连接。(6) D、E型补强管的壁厚还必须考虑其接管端的壁厚足以承受当量压力为6.4MR秘的强度要求.5补强管的型式选用( 1) 为了在不采用计算机进行强度计算的情况下，便于设计人员选用补强管的程式，本i8 标准中还包括了型式选用的内容. 必须说明，本标准的6.2.1-6.2.4以及表4.也是以符合GB15年89:钢制压力容器第六章开孔等面极补强方法为前提，经数千个数据计算及整理后川机G因此本标准的6.2.1-6.2.4选用规寇是符合GB150-89开孔等面积补强洼的.(2) GB 150-89的6.2条中提出
5、的不另行补强的最大开孔直径，是参照美国ASME锅炉及压力容器规范回.-1卷的相应规定，结合国内经踵而确定的.而且这卢条规定并不是以满足等面积法补强为前提.为此，本标准6.1规定了凡符合GB150-89的6.2条要求者，不必进行补强计算，也不必选用本标准规定的补强管.( 3) 西德AD规范、法国CODAP85压力容器规范、英国BS5500压力容器标准等标准、规范所采用的开孔补强方法，不是等面积补强法，而是压力面积法或极阪载荷法。为此在这些标准中，对补强管壁厚与壳体壁厚之比，都有相应的限制性规定。本标准一煎也遵循这些规定.( 4) 灿的意义由于壳体计算中的焊缝系数、壁厚圆整以及凸形封头中心部位的应
6、力水平寺ftr芳，因此壳体本身也已具备了一定的补强作用。为此，本标准中引入了b这一新的概念。已表示开孔需要补强的厚度，(弘-&一C)表示壳体本身所具备的补强能力。原此己一( .-&一C)即表示应由补强管来承担的补强面积(厚度)。所以&p=&一扎一己一c), =2&-.+Co考虑到补强管与壳体的用材差异，故而用fr)尹进行调整。所以色l若JiJi了开孔处壳体需要由补强元件来补强的当量厚度。( 5) 根据美国ASME锅炉及压力容器规范回-1卷的相应规定，&计算时应取如注系致为1，据此确患了本标准6.2.2(1)规定.( 6) 当量压刀PD根据等面积法开孔补强的基本原理，&F应由补强管补强段的多余面
7、积来承坝。补强段的多余面积即为扣除了承担内压所需的厚度后的剩余厚度。而当补强管几何尺寸确定后，补强管承担内压的所需厚度又与设计压力和许用应力等多种因素有关。所以，只有当压力、许用应力补强管确定以后k每一种补强管所具备的能照于补强作用的当量厚度才能确定.因此在本标准编制选用表时，引入了当量压力Pn这一茄的极念。备耕设计温度、，各种补强管用材归结到一点就是许用应力的不同。因此通过Po=120P/臼3这一技笋，就把各耕材料、各种设计温度下的。补强管补强能力，归纳到以(0)=120 MPa的统一计算中.本标准衰4.9在各种当量压力PD下的.A-E型补强管的补强能力(&pJ，都是以补强管材料的E为120
8、MPa为基础计算整理而得的，当采用其它E3时，只去通过设计压力P与当量压力PD的换算即可求得.( 7) 表4-9是以等面积法补强以及圆形径向开孔为前提的。所以，对于大开孔，非径向开孔接管等问题已超出了GB150-89的等面积法范畴。此时，开孔补强的强度计算应按HGJ16-89的相应规定进行计算.当然，在这种情况下也不能套用表4-9的有关数据了.但表1-3规定的持强管型式及尺寸还是可以适用的，其选用问题应由设计者按照HGJ16-89的相应规定，本标准暂不包括这种情况下的选用问题.4 持强曹4是庭的标准化问题本标准编制过程中曾设想把L，L*度系列化、标准化，但由于壳体的厚度、矢商、接管19 高度、
9、平开或内rll夺因*变化极大，因此Ll.J一确;江公称直径和型式的补强管来讲，法采用一个确定的定值。L1无法定值，当然L也无法定值.为此，本标准只规定了Ll和L的确定原则。至于具体民度，则由设计者自定。本标准附录中列入了矢高hu以方便设计时采用。5 材料、制造方法和定点生严问题(1)补强管最理想的材料是无缝钢管.。当然，保证焊透并作100%无损探伤的焊接铜管也可用.但考虑到现实的厚望无缝管供应状况，锻件、采用钢棒车制或大口径时采用钢板热压后焊制或卷制也允许使用。锻件应采用符合JB755的压力容器用锻件，但锻件级别应根据具体使用场合及尺寸大小，由设计者按照GB150-89和HGJ15-89对材料
10、的规定再行确定.当采用钢板焊制时，由于壁厚较大而直径较小，因而卷制有困难时，可采用热压成型后用两条纵缝焊制。用钢板焊制的补强管应视作压力容器筒体，而且其承载状况都处于应力集中区域。因此其材料、制造技术要求非但不能低于对筒体的要求，而且要求纵缝作100%探伤并符合A类焊缝要求。对于dN200250以下的补强管，也可采用钢棒车制而成。(2)由于本标准补强管适用于各种钢材焊制的压力容器，而且补强管选用的材料与制造方法有关，为此本标准难以规定具体材料牌号。从目前较现实的供应情况来看，A、B、C型补强管以采用20号钢和不锈钢较宜JD、E型以采用16Mn( 16MnR )和不锈钢较宜。6 割、强曾与壳体的焊接接头补强管与壳体的焊接接头应由民I占-根据具体情况，在罔样上确定.在确远节点结掏时可选用HGJ17-89中的有关图例.本标准对此仅提出必须遵循的两条原则g(1)应为全焊透结构s(2)角焊缝的高度应符合一定要求，以利于减少应力集中程度.T 补强管与配管、高颈法兰的对接接头坡口补强管与配管、高颈法兰的对接接头虽也属压力窑器范畴，但其焊接节点更倾向于属于配臂的焊接问题.因此本标准参照化工部也l:IZ妃吁中心站编制的TC.f2A 3-88 .:管道环焊缝的坡口型式)，确定了图3所示的节点形式。20
