99%的人都不知道的隐藏的开孔补强豁免准则

Es前缘

  GB开孔补强豁免准则
在GB150中，对于不另行补强的最大开孔直径主要有6点：
1. 设计压力≤2.5MPa；
2. 两开孔之间距离满足要求；
3. 接管外径≤89mm;
4. 壁厚满足表6-1要求；
5. 不得开在AB焊缝上；
6. 宜全焊透。



能够豁免的原因，在GB150的标准释义里解释如下：


这三条，其本质总结起来就是两个字：
强度！
相当于知道你很强了，考试大概率肯定过，干脆别考了，免试通过。


ASME开孔补强豁免准则
在ASME VIII I UG36-(c)(3)中，对于开孔补强的豁免如下规定：





捋一下为，符合以下条件可以豁免开孔计算：
开孔为焊接接管时：
筒体需要厚度≤10mm时，开孔直径≤89mm。
筒体需要厚度>10mm时，开孔直径≤60mm。
或者当开孔为螺纹孔、胀接孔时，开孔直径≤60mm。
此处有几个名词需要好好理解一下：
Finished opening: 开孔直径为开孔接管去除腐蚀裕量后的内径。



Required minimum thickness： 相当于国内的计算厚度，对于内压筒体可以参考UG-27(a)。

GB和ASME豁免的不同点
从上面可以看出ASME和GB的豁免还是有些不同的。
1. GB要求焊接或者全焊透，ASME为螺纹接头或者胀接也可以。
2.GB要求接管厚度符合要求，ASME并未如此要求。当然焊接接管要符合UG-45的接管最小厚度要求。
3. GB开孔为接管外径为89，而ASME中都是内径。这点GB有时候比较尴尬，GB中89mm的接管，刚好豁免不用计算，而用外径90的锻管刚好要计算，可能并不合格。为什么90不能豁免呢？按照“强度”准则，不是还厚了么~
4.ASME对于筒体厚的，能豁免到60mm，对于筒体薄的能够豁免到89mm，与GB的强度准则有些背离。
所以丁伯民教授一直说ASME的豁免是按照变形协调来确定的，筒体厚度大，变形协调能力弱，所以能够豁免计算的开孔直径小。筒体厚度小，变形协调能力强所以能够豁免的开孔直径大。
但是很多其它专家也有不同见解，主要原因有，ASME是按照壳体“Required minimum thickness”, 计算厚度大，说明壳体压力大，应力高，所以豁免开孔应该小。计算厚度小，说壳体压力小，应力低，所以豁免开孔应该大。
ONE MORE THING
到这里就结束了？



当然不会，这是一个很有品味的公众号，简单知识点的罗列总结，还无法尽兴。
ONE MORE THING...
从工程实践来说，当然希望能够在不影响安全的情况下豁免掉更多的计算。
那么ASME里还有别的开孔补强豁免吗？
答案当然是：
有！
99%的人不会注意到的地方：
法兰盖开孔豁免。
ASME B 16.5中隐藏的法兰盖开孔豁免条款
ASME B16.5是一个美国的法兰标准。里面对应的各种法兰的尺寸，压力温度等级等等。
在平平无奇的法兰背后，竟然隐藏着法兰盖开孔豁免条款。



压力容器中，经常遇到法兰盖需要焊接内插管。
内插管插不进去



此时一般是按照反向法兰或者开孔补强来计算。
这两种都需要先计算法兰盖本身强度是否足够。
而我们知道，很多标准法兰法兰盖计算是通过不了的，加厚还好说，很多法兰一旦计算，由于垫片my值比较高，所需螺栓面积不够，此时需要法兰提高磅级后者改成非标法兰，设计的协调性就很丑陋了。
此时多么希望能够豁免计算，尤其是开一些小的孔的内插管。
如果法兰盖仅正中心开了一个孔，那么不妨看看ASME B16.5的说法。
在ASME B 16.5 Table 6: Reducing threaded and slip-on pipe flanges for Classes 150 Through 2500 pipe Flanges中，有一个NOTE1，很容易引起霸道总裁的注意：



其NOTE1的内容为：


试着翻译一下：
缩颈法兰的颈部尺寸至少应与缩小的法兰的颈部尺寸一致。当缩小的法兰颈部小于2,4,6列中的尺寸时，缩颈法兰可以由法兰盖制成。
列1~6的内容如下：



比较拗口，好在规范给出了两个个例子：
例子1：对于6“的缩颈法兰，其颈部尺寸可以按照5”，或者只要大于2 1/2"即可。



例子2：6x2“的缩颈法兰，可以用法兰盖加工而成。


其中ASME B 1. 20.1的法兰如下尺寸所示：




按照Note1的意思，很容易得出，法兰盖开孔了，如果孔尺寸小于表2，4，6列中的尺寸，可以豁免开孔补强。直接使用法兰标准查询的法兰盖的MAWP即可。
案例
假设有个8“的法兰盖，要开一个1”的接管。



先查询ASME B 16.5中的表6，8“法兰的最小缩颈尺寸是3”，因为1“<3”，按照NOTE1，可以用法兰盖来加工此缩颈法兰。


接着按照ASME VIII I的附录2，选择一个合适的焊接节点即可。





是不是非常完美的豁免掉了法兰盖开孔的计算？