垫板补强圈的厚度要求
按照经验来说,一般垫板和补强圈的材料与壳体材料相同,厚度也一样。材料与本体一样,使得材料方便获得,材料一致性容易保证。
但是设计和制造过程中,会有各种各样的问题,有时候一样厚度的垫板材料没有,或者补强面积相差那么一点点,需要将补强圈厚度增加2~4mm,等等诸如此类实际情况,那么应该如何办呢?
首先我们应该满足规范要求:
GB/T 150.3-2011,补强圈厚度小于等于1.5倍本体厚度。
根据NB/T 47042-2014,鞍座垫板起加强作用需要3个条件,其中就有垫板的厚度要求:
1. 鞍座垫板为包角+12° 2. 鞍座垫板宽度大于b1+1.56sqrt(RT) 3. 鞍座垫板厚度大于等于0.6倍的筒体名义厚度
HG/T 20583-2020,6.2.5条,对于补强圈厚度的范围是:
最小tn/4, 最大为:min(38, 1.5tn) :
HG/T 20583-2020,第13.1条,对于垫板厚度的要求是:
具体厚度和大小受力决定,但是垫板最大厚度不宜大于壳体厚度。
HG/T21574-2018中,侧壁式吊耳的垫板厚度根据公称吊重,从8~40mm。
轴式吊耳的垫板厚度,根据表10.0.4,厚度为6-20mm。
在容器支座中,对于腿式支座垫板一般取和筒体等厚。
耳座中,垫板的厚度随着耳座规格的不同而改变,厚度范围6-16mm。
支承式支座的垫板,随着规格不同而改变,厚度范围为6-18mm。
对于刚性环耳座,其垫板厚度规定如下:
由于刚性环的设备一般比较厚,比如80mm厚度的本体,其垫板厚度要大于48mm,这一条款容易被忽视。
根据上述规范,除了刚性环的垫板,一般情况下垫板或者补强圈的最大厚度在38-40mm。
补强圈和垫板厚度的计算
接管补强圈的厚度一般根据GB150.3进行强度计算,裕量可以自己把握。一般带有局部应力接管的开孔补强面积裕量可以取大一点。人孔,手孔,仪表之类的基本不受管道载荷的,面积裕量可以稍微小点。
吊耳,支座等垫板如果超过的规范的允许载荷,一般需要通过计算确定,计算其最大承受的载荷,使用WRC107等计算模块来确定垫板的尺寸和厚度是否合适。
特别是载荷很大的时候,一定要考虑垫板,及其垫板与筒体间的焊接强度是否合适。
对于轴式吊耳,很多时候轴耳本身的问题不大,但是局部应力计算下来设备本体处的局部应力通不过。很多设计人通过不断加大垫板直径,使得计算通过。然后再按照计算结果,套用标准的图进行设计,或者直接标上补强圈直径,写上标准号就设计完成了。
从程序的计算结果来说,可能是通过的,但是结构并不是安全的,原因是:
WRC107计算的垫板和筒体是一个整体,而实际上垫板和筒体并非一个整体。
当一个小的轴耳套用一个直径很大的垫板,起吊时,垫板与筒体间的间隙会非常大,只有一部分垫板和焊缝承担了载荷,所以焊缝容易撕裂,造成多米洛骨牌效应:
因为局部的失效,导致变形过大,受力不均,承载能力降低,因为承载能力降低,进一步导致失效,变形过大,受力不均,如此循环促进,直到破坏。
此时宜增加塞焊点,并在轴耳中增加筋板,使得载荷能够均匀的传递到垫板边缘。
垫板覆盖焊缝
垫板一般来说是不允许覆盖焊缝的,应尽量避免,除非业主书面认可。
很多公司对于产品的外观,覆盖焊缝等没有敬畏之心,认为规范并未规定不能覆盖焊缝,那么就是可以覆盖焊缝。
法无禁止即可。
我刚毕业的时候,老板在车间里巡视的时候,一再强调,一定要注意外观,“表面功夫要做足”。
覆盖焊缝这类的事情,一眼就能看出来,除非万不得已,不能出现。工人和老板狡辩说:“覆盖不影响使用”,老板立马反驳道:“你脸上长几个疤,也不影响使用,看对谈对象有没有影响?”。
垫板的通气孔
容器设置垫板补强圈,应设置通气孔,或者螺纹孔。通气孔或者螺纹孔可以在焊接的时候有排气的作用,一般来说是必不可少的。
如果没有通气孔,留在垫板与筒体间的气体在运行过程中可能因温度升高后造成气体膨胀,使焊缝开裂。当然有时为了方便,垫板留下最下方一段不焊,当做通气使用。
很多业主要求承载的垫板,需要进行泄漏试验。焊接完成后,在螺纹孔处打入0.4~0.5MPa压缩空气,用肥皂水检查其密封性能。
矩形的垫板一般会倒角,倒角大小可以为3倍垫板厚度,或者20mm左右。
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