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    关于GB150中补强圈外周边与壳体连接角焊缝强度问题的探讨

    发布时间:2017-08-11

    点击量:2089 次




    关于补强圈补强时,补强圈外周边与壳体连接角焊缝型式如何控制才能保证补强效果,GB150-98及新颁布的GB150-2011的规定相差不大,仅在提示性附录或规范性附录中规定了接管与壳体的连接结构及补强圈与壳体连接的角焊缝焊脚尺寸,供设计及制造时参考选用。

    最近我们在监检过程中遇到一个问题,某压力容器制造企业不慎将开孔开在了焊缝上,而该开孔需要进行补强圈补强,为防止补强圈与壳体连接焊缝与筒体焊缝交叉,提出采取间断焊,将焊缝跨过筒体焊缝,且补强圈无需开检漏孔。我们认为该方案不妥,但根据GB150却又难以找到比较充分的依据,通过与ASME标准对类似问题规定的对比,对补强圈外周边与壳体连接填角焊缝的强度问题进行探讨。 

    GB150与ASME关于有效补强范围的规定比较

    如图1所示,为GB150-2011中规定的补强圈补强计算的有效补强范围,可见其有效补强范围不包括补强圈外周与壳体连接的角焊缝,即无论该角焊缝尺寸大小,均不影响补强计算结果。

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    图1: GB150中有效补强范围

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    图2 ASME中有效补强范围

    如图2所示,为ASME标准中规定的有效补强范围,其补强圈外周与筒体连接角焊缝截面积已计入有效补强面积,因此其焊脚必须保证一定的尺寸才能满足补强面积的要求,因此ASME标准除了在Ⅷ-1中列出了接管对壳体的连接结构和各部分尺寸外,还通过补强计算限制了补强圈与壳体连接的角焊缝尺寸。

    ASMEⅧ-1中关于角焊缝连接强度的规定

    ASMEⅧ-1对于带有补强圈的结构在UG-41节中要求对图3所示补强结构三种承载途径进行强度校核,要求各承载途径连接焊缝强度不小于所涉及的各补强件强度。

    3.1 不同强度途径的焊缝载荷

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    图3接管连接焊缝载荷和所需考虑的焊缝强度途径

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    3.2连接元件的强度计算

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    3.3 校核各途径强度

    途径1-1 :连接焊缝强度=b+d≥W1-1与W中的较小值;

    途径2-2:连接焊缝强度=a+c≥W2-2与W中的较小值;

    途径3-3: 连接焊缝强度=c+d≥W3-3与W中的较小值。

    由上述分析可见,途径1-1、途径3-3中均涉及到补强圈外周边与壳体相连填角焊缝强度。

    结束语

    由于补强圈与壳体要共同承载,一起协调地变形,因此补强圈与壳体连接的焊缝强度对于开孔补强来说是非常重要的,虽然通过计算已在开孔补强的有效范围内补充了足够截面积的补强材料,如果连接焊缝强度不足,再多的补强材料则无法起到应有的补强作用,从这个意义上来说,补强圈与壳体连接填角焊缝不但要保证足够的焊脚尺寸,还应当连续焊,且要保证焊接质量以满足足够的剪切强度。

    GB150将补强圈与壳体连接填角焊缝排除在有效补强范围之外容易给我们造成误解,认为该焊缝并不重要,焊脚尺寸不需要严格控制,甚至可以采取断续焊;通过与ASME标准比较,发现该焊缝是非常重要的,在压力容器设计、制造及监督检验工作中应对标准充分理解,严格控制该焊缝的型式及焊接质量,确保补强材料起到有效的补强作用。