平板开孔补强
①平板开孔补强准则 平板在压力(内压或外压)作用下，板中产生的应力为弯曲应力，即一次弯曲应力。平板开孔以后，由于抗弯截面系数的减小，抗弯强度受到削弱。
为此板的补强准则为：补强后平板的弯曲强度与开孔前相等。当补强材料与平板的材料相同时，即为补强后的抗弯截面系数保持不变。这是平板开孔与壳体开孔补强要求的不同之处。由于补强准则不同，所需的补强面积也不同。
② 平板开孔补强计算 根据上述平板开孔补强的准则，在平板开孔有效补强范围为2倍开孔直径的情况下，可推导出平板所需补强面积仅需开孔削弱强度面积的0.414 倍。
为此GB 150.3 标准中规定平板所需补强面积为0.5 倍的被削弱强度面积，这实际上是偏安全的。
外压容器开孔补强
外压容器在失稳时由薄膜应力状态突变为弯曲应力状态，因此为防止失稳，外压容器的开孔补强也以抗弯强度作为补强准则，与平板相同。因此，外压容器开孔补强面积仅取为0.5 倍的被削弱强度面积。
不需另行补强的条件
① 根据GB150.3 规定，当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。
a . 设计压力小于或等于2.5MPa。
b. 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和；对于三个或以上相邻开孔，任意两孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于该两孔直径之和的2.5倍。
c. 接管公称外径小于或等于89 mm。
d. 接管最小壁厚满足表4-1的要求。
②当设计中考虑到设备材料的供应、制造等因素后而采取增加壳体整体厚度的方法，已满足补强面积要求时，可不另设补强元件。
接管的壁厚要求
根据容器的受载条件，接管除必须要有相应的厚度以承受载荷外，为了限制开孔接管区的应力集中系数，必须对接管的厚度进行规定。
接管的厚度除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。
一般情况下，接管的壁厚不宜小于壳体厚度的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。
承受外载荷接管的补强
在常规的开孔补强计算中，仅考虑在介质压力作用下的补强，而并未考虑接管同时承受外载荷(力、力矩、扭矩)的工况。但有时当开孔接管上承受的外载荷较大时，会在接管或壳体中产生较高的局部应力，此时的开孔补强计算不仅要考虑内压的作用，同时要考虑外载荷对壳体的作用。
由于外载荷的多样性及局部应力计算的复杂性，目前的压力容器设计标准中还没能给出较为简单易行的设计计算方法。目前广为国际工程界应用的计算方法有美国焊接研究协会的第107 号公报和第297 号公报，以及英国标准PD 5500 的附录G 等。
在国内，由全国化工设备设计技术中心站编制的SW6- 2011，就是采用了WRC- 107 及WRC-297 公告的计算方法， 同时增加了介质压力对计算的影响。
开孔位置
原则上讲，任何形式的开孔，凡符合开孔补强的要求，均可位于焊缝上。但对于满足“不需另行补强的条件”的规定而不需要补强的开孔，不允许设置在A 类焊缝上。在实际的工程设计中，接管开孔不论是否补强均应尽可能避开焊缝，否则对焊缝规定的区域进行100 % 无损检测。
由于容器设计时，设计人员无法知道制造中开孔是否通过焊缝，从安全角度考虑，GB 150.3的开孔补强计算中是将开孔通过焊缝进行考虑的。为此，在开孔所需补强面积A 的计算中，壳体计算厚度计算时计及了焊接接头系数φ。
沧州五森管道设备有限公司 隔热管托
