金剛，金東杰，張焱

（1.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心， 北京 102445）

（2.中核能源科技有限公司， 北京 100193）

為控制壓力容器耳式支座處的筒體局部應力，NB/T 47065.3-2018《容器支座 第3部分：耳式支座》標準給出了耳式支座對筒體的彎矩計算公式[1]，并要求設計人員應校核耳式支座處圓筒所受支座彎矩不超過許用彎矩，并在附錄B中給出了部分耳式支座處筒體的允許彎矩值。但附錄B只給出了壓力小于1.6MPa的容器筒體的允許彎矩值，并不能完全滿足設計要求，這就需要設計人員對耳式支座處的筒體局部應力進行校核，保證筒體局部應力滿足設計要求。

1 NB/T 47065.3的筒體局部應力計算方法

NB/T 47065.3在耳式支座處筒體應力的校核采用如下公式進行：

式中：ML—耳式支座處筒體所受的支座彎矩，kN·m；

[ML] —耳式支座處筒體的許用彎矩，kN·m。

ML可根據支座的實際載荷和對筒體的作用力臂乘積求出，計算比較方便。但對于[ML]，當超出附錄B的范圍時，計算方法比較復雜。標準的編制說明中給出了容器筒體限定的支座許用外彎矩的計算方法，該方法參照了AD規(guī)范S3/4中的方法進行計算，但計算過程需要通過多次迭代才能求出耳式支座許用外彎矩，沒有一定計算機編程能力的人員很難實現。因此，實際中耳式支座一般采用校核方法，驗證其是否滿足局部應力要求，即通過耳座對筒體的外載荷計算筒體的局部應力強度，再根據ASME Ⅷ-2或JB4732《鋼制壓力容器 分析設計標準》等標準對其應力強度進行分類和評定。

2 HG/T 20582中筒體局部應力校核方法

HG/T 20582-2011《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》[2]第26章參考WRC第107號公報，提出了未開孔的圓筒上承受局部外載荷模型求取圓筒上的局部應力方法，該方法可以用于類似耳式支座等外載荷的校核。該標準計算中不僅考慮了支座彎矩對筒體的作用，還考慮了支座反力對筒體的剪切應力，如圖1所示。在模型的簡化過程中，將支座視為矩形實心附件，當無墊板或墊板寬度小于局部應力的衰減范圍時，矩形附件的尺寸為2C1×2C2（如圖1）。當墊板寬度超過局部應力的衰減范圍時，此時在計算筒體的局部應力時除筒體厚度以外可計入墊板厚度，進行筒體的局部應力校核，同進應采用2C1R×2C2R矩形附件對墊板邊緣處的筒體局部應力進行校核。

圖1 帶有耳式支座的筒體

3 AD標準中筒體局部應力的校核方法

AD 2000[3]標準規(guī)范S3/4中支座彎矩引起的局部應力計算中，認為最大應力出現在支座墊板上、下兩點的筒體內外表面處，如圖2所示的A、B處。

圖2 筒體最大局部應力處

AD2000標準將支座墊板視為實心矩形附件，無墊板時也可將支座最大外形尺寸視為實心矩形附件，之后也參考了WRC第107號公報對筒體的局部應力進行計算。但AD標準認為剪切應力對筒體的局部應力影響很小，忽略了支座反力對筒體的軸向剪切應力影響。

4 實例

某壓力容器設計參數如下：

設計壓力P=2MPa，筒體內徑Di=1400mm，壁厚T=12mm，耳式支座選用NB/T 47065.3中的C3型式，支座實際承受載荷Q=70kN。

根據以上三種方法分別對耳式支座處筒體的局部應力進行校核，結果如表1所示。

表1 耳式支座處筒體局部應力計算表

根據JB 4732筒體的評價標準如下：

筒體材料許用應力為137MPa，三種方法評定的耳式支座處筒體的局部應力均滿足標準要求。

5 幾種方法的比較

由以上計算可知，HG/T 20582計算方法考慮比較全面，計算結果相對保守。AD規(guī)范和NB/T 47065標準忽略了筒體軸向剪切應力和墊板的加強作用，所得筒體的局部應力較小。對以上三種耳式支座處筒體的許用應力計算方法進行比較，如表2所示。

表2 耳式支座處筒體局部應力計算方法比較

6 結論

常用的幾種規(guī)范對耳式支座局部應力均給出了計算方法，這些計算方法都參照WRC第107號公報，采用實心矩形附件模型進行筒體局部應力的計算，并都考慮了內壓對筒體的整體薄膜應力。從表1可見NB/T 47065.3的計算方法相對復雜，HG/T 20582方法考慮了墊板對筒體的加強作用和筒體的軸向剪切應力，其得到的結果比AD2000更接近實際情況，但幾種方法的計算結果誤差不超過5%，均滿足工程計算精度要求。

◆參考文獻

[1] NB/T 47065.3-2018，容器支座 第3部分：耳式支座[S].

[2] HG/T 20582-2011，鋼制化工容器強度計算規(guī)定[S].

[3] AD2000，Technical Rules for Pressure Vessels[S].