浅谈鞍座允许负荷计算 【摘要】近些年来，部分企业设计和选用的卧式容器鞍式支座，均把鞍式支座的底板直接座在嘱凝土基础上，“而JBll67—81”标准规定了在活动端的鞍式支座底板下，增加了基础垫板，其目的是减少摩擦力。在一些尺寸较大的低压卧式容器的设计计算中，发现“钢制石油化工压力容器设计规定”中关于具有鞍式支座的卧式容器周向应力的计算公式，可能规定得不全面，值得商榷。 【关键词】鞍式支座；摩擦力；弯曲应力；地震载荷 在卧式容器的鞍座选择上，是根据不同的容器直径及每个支座实际承受的负荷，与允许负荷相比较，而确定其支座尺寸，而数表中往往在很大的直径范围内，只有一种允许负荷值，这在选择中通过还需重新计算允许负荷。本文就不同条件、不同容器直径，对允许负荷的计算提出建议，仅供设计者参考。 上述载荷中静载荷（垂直力和水平力），摩擦力（当温差产生的推力小于或等于摩擦力时，支座不滑动，推力始终存在，其最大值等于摩擦力）均为长期载荷。风载荷可忽略不计，地震载荷为瞬间载荷。其可能出现的最大载荷组合为：①静载荷+摩擦载荷；②静载荷+地震载荷；③静载荷+摩擦载荷+地震载荷。 由于最大摩擦力取决于容器的重量，为一定值，当往复的地震力迭加上时，支座上的总推力一旦超过摩擦力，活动支座立即滑动，温差产生的推力立即降低，故支座的最大推力不可能超过摩擦力值或地震力值，因而不应考虑第（3）种载荷组合。又由于基础垫板为钢板的情况下，如前所述烈九度的地震力尚小于摩擦力，实际计算当考虑摩擦载荷时仅需按第（1）种载荷组合进行计算。 综上所述鞍式支座允许负荷的计算，基本上可归结为按水平分力和摩擦力两种方法，必要时校核地震力。这几种方法到底哪一个是主要控制因素，即一个支座的允许负荷到底有多大，不仅与其本身的结构尺寸有关，而且还取决于支座的工作条件。 小结 鞍座允许负荷的确定应根据其工作条件综合考虑鞍座上的各种应力，按最大应力来确定允许负荷；鞍座上作用有摩擦力（当设备壁温与安装时环境温度存在温差时），这是无疑的，不考虑摩擦力，我认为是欠妥的；考虑了摩擦力是否意味着鞍座的尺寸一定要加大，材料消耗一定要增加呢？不是的！这可以通过降低鞍座底面摩擦系数的办法来达到。 参考文献： [1]马秉骞；化工设备；化学工业出版社2009（7）.
非等径塔设备运输鞍座的设计与计算 一. 前言 塔式设备很高,从生产厂运往安装场地只能采用卧式运输,而在远途运输中经常采用鞍座支承,特别是在现今越来越多的远洋运输中. 由于塔设备一般很长,造成塔体在鞍座处的弯矩很大,而运输鞍座又不能与筒体采用焊接连接,垫板不能起到加强筒体的作用,再因运输过程中的振动影响,壳体和鞍座受到的动载荷很大,如果不对塔体进行有效的校核,很容易造成运输中塔壳的失稳或破坏. 与JB4731-92<<钢制卧式容器>>中的鞍座计算条件相比,此时容器为空载,不考虑内压作用,温度为常温,可不考虑腐蚀余量,因一端封头,一端裙座,鞍座一般不再对称分布,裙座与壳体不再焊接连接,筒体存在非等径状况,且要考虑运输过程中的动载荷和预紧力,因而,不能再硬套原来的计算公式.本文就来讨论非等径塔体采用运输鞍座时的设计与计算. 二. 数量与位置 先来讨论一下支座的数量和位置. 因为运输过程中很难保证支座的相对高度,并加以固定,如果使用三鞍座或更多鞍座的形式,实质上只能有其中两个鞍座起作用,且哪两个鞍座也不固定,造成受力状况更不理想,因此,针对运输鞍座,只能采用双鞍座形式. 对于鞍座位置,为改善受力状况,<<钢制卧式容器>>中要求鞍座在端部Rm/2和0.2L 范围内,这是基于卧式容器的长径比一般都不太大(推荐3~6)的缘故,而塔器的长径比一般都在15,20,甚至达到30,40,如果再按照<<钢制卧式容器>>的方法确定鞍座的位置,塔器在中间截面所有的弯曲应力将很高很高,远高于鞍座处的弯曲应力,这样就很难保证中间截面的安全. 怎样来安排塔器的鞍座位置呢?由于塔设备的下封头在裙座上,到底部还有一段距离,有时也能利用封头的加强作用,再者,异径塔体的变径段(即锥体)一般也可作为刚性结构,相当于凸形封头,如果位置适当,也可加以利用,就是说可以使鞍座位置尽量靠近变径段和下封头,在其Rm/2范围内.至于具体怎样放置鞍座更合理,可以将鞍座设定在几个有代表性的位置,进行验算和比较后确定. 三.受力分析 支座的受力情况和尺寸关系见图1.有效长度L从上封头2/3深度处算起,至裙座底部,A1,A2不一定相等,L1为支座1到变径段小端的距离,L2是支座1到危险截面处的距离D1,D2,δ1,δ2,D3,δ3,D4,δ4分别为支座1,支座2和危险截面处及锥体小端塔体的内径和壁厚(扣除钢板负偏差,但不扣腐蚀余量);B为鞍座宽度,H为鞍座底面至塔体中心的距离,θ为鞍座包角,所有尺寸单位为mm, 角度单位为度, 力的单位为N,下同. 设定卧式容器为承受两种均布载荷的连续梁,容器空载重量为mg, 左右两端的质量分别为m1g, m2g(椎体部分计入大端), mg=m1g+ m2g. k V,k H,k R分别为上下,前后和左右方向的动载系数,以运输状况按经验选取,通常分别取值为1,0.4和0.8.其中, k R=0.8为海运时取值,路运可减小. 这样,容器承受以下外力: 轴向力k H mg,两个方向都要考虑. 侧向力, k R mg,考虑任一方向. 竖直方向,动载附加在两段均布载荷上,支座1端,q1=(1+ k V)m1g/(A1+L1), 支座2端,q2=(1+ k V)m2g/(L-A1-L1).
压力容器强度校核 筒体壁厚校核公式 软件模板 计算公式：' 22[]c i t c P D C P δσφ=+-筒校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用。 封头壁厚校核公式 1.椭圆形封头软件模板 计算公式：' 22[]0.5c i t c P D C P δσφ=+-封校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 [ ]t σ：设计温度下的许
用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用 2.球形封头软件模板 计算公式：' 24[]c i t c P D C P δσφ=+-封校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 [ ]t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ=
'2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用
35个经典计算问题（SW6）汇总 1.设备法兰JB4707用螺柱何时用A型何时B型? 当操作温度＞250℃时，采用B型螺柱，其余采用A型螺柱。目的是减小螺栓刚度，有助于降低螺柱温力。一般来说，载荷情况比较苛刻的情况下，最好选B 型。原因有： 1．取细光杆可以降低螺栓的刚性，从而减小螺栓与法兰之间的温差载荷，使法兰的受力状况得到改善。在螺栓法兰连接结构中，当螺栓与法兰之间存在有温差时，二者之间就会有热变形差。这种热变形差导致螺栓与法兰之间的温差应力，此温差应力的大小与二者的温差和材料有关，即温差和材料一旦确定，温差应力的大小就确定。而与此相应的总温差载荷等于温差应力与螺栓截面积的乘积。如果能在满足连接强度的前提下，尽可能取小的螺栓截面积，则可以减小作用在螺栓与法兰之间的总温差载荷，法兰的受力状况会因此得到改善。 2．2。B型螺栓中间光杆部分的直径与螺纹的根径相等，且其与螺纹之间用小r过渡，整体的结构连续性交好，因而，相对A型螺栓而言，其承受交变载荷的能力也较强。 3．法兰螺栓常常不是受单纯的受拉力作用，在使用过程中还经常受弯、扭以及冲击的作用，预紧时也容易形成过载，所以一般螺栓的安全系数要取得大一些。这一点可以从GB150-1998表3-1表3-2的对比中可以看出。 2.关于高压多层容器泄放孔的解释 首先明白泄放孔的作用，主要作用是 1、一起预警作用，如果内胆泄露的话，可以通过泄放孔层层往外漏，可以及早尽快发现问题。关于这一点大家应该都很明白了。 2、排气孔的作用，类似于补强圈和支座垫板上的排气孔，所以是通孔。这里排气不是指层板对接时产生的气体。层板对焊的气体可以从筒节的两端及未融合的部位泄放。这里的排气是指筒节的两端环缝部分的破口预处理时需要的排气及筒节与筒节、端部法兰、封头的焊接时有可能产生的气体。多层包扎筒节的B类焊缝，它的焊缝坡口需要对焊6~8毫米的溶敷金属。对焊时产生的热膨胀气体需要得到释放。
ASME 压力容器强度计算软件 一．运行环境 1、中文Windows 操作系统和Word2000字处理软件。 2.CPU为586以上的PC计算机，喷墨或激光打印机，鼠标。 二．软件计算内容 A，元件类 1.内压筒体、封头； 2.外压筒体、封头； 3.圆锥体； 4.平盖； 5.管颈厚度及开孔补强； 6.法兰； 7.浮头法兰；8.U型管式、浮头式管板；9.固定管板及TEMA膨胀节；10.换热管壁厚；11.换热器分程隔板厚度；12.设备的最低设计金属温度；13.夹套与容器间封闭件；14.EJMA膨胀节。 B.设备类 1.卧式容器； 2.立式设备 四．材料库 软件材料库包含ASME规范的所有材料，用户只需使用鼠标点取材料名称，软件将快速查出有关机械性能。对于非ASME规范材料，用户可在相应窗口栏位直接输入材料名称及有关机械性能或在材料库中增加材料性能。 五．数据的输入、修改、输出特点 1.在数据输入方面：数据输入界面以中文提示与图形示意结合的方式；双击数据输入界面可将用户所输入的数据打印输出，以供校对。 2.在数据存储与修改方面：同种元件或设备以记录方式存储在相应的数据文件中，用户对已输入的数据可根据图号进行查询、删除、修改等操作。 3.在计算结果输出方面：形成图表格式的英文计算结果，并以Word文档文件输出。 六．软件安装
用户应运行Setup安装，在安装过程中，必须使用指定缺省目录。 七．元件及设备具体功能与特点 1.内压、外压筒体与封头计算：本模块可根据用户需要按ASME标准的内径公式或外径公式进行内、外压设计或校核计算。 2.平盖计算：本模块根据ASME标准有关公式对螺栓连接平盖和整体焊接平盖行设计或校核计算。 3.圆锥体计算：本模块可对承受内压、外压、轴向外载荷的无折边锥体、一端有折边锥体、两端有折边锥体进行设计或校核计算。
使用说明 压力容器类设备预算、报价小软件 1.压力容器类别划分 2.压力容器预算软件 一、主要说明： 本预算程序分为两部分 1、预算分表：主要功能是单台单台的预算压力容器，一台设备一张表 2、预算汇总表：主要是将所有的分表进行汇总处理 由于有些项目分好几个包（标段），没个包（标段）有可能分给几个人预算，预算完毕后，将同一包（标段）的预算分表放在同一文件夹中，就可以用预算汇总表进行汇总处理了。 二、使用方法 使用前先需要对你的EXCEL应用程序做一个简单的处理 打开EXCEL应用程序，工具》》选项》》安全性》》宏安全》》在安全及标签中选择中，确定，然后关闭EXCEL应用程序，就可以使用了。 此时，打开这两个文件是会提示启用宏还禁用宏，选择启用宏。 1、预算分表的使用方法：目前预算分表中有五张表，使用时可以根据设备规格来增加表， 加入你需要预算的设备有10中规格，那么你再增加5张表即可，增加方法，右键点击其中任意一张表的标签名称，然后选择“移动或复制工作表（M）”，弹出的对话框中勾选“建立副本”，然后确定即可。假如你需要预算的设备有4中规格，那么你删除其中一张就可以，删除方法，你需要删除的工作表标签处点击右键》》删除即可。 重要说明： 1.1、分表的标签名称不得出现除文字和字母外的任何符号（包括空格，字母R好像也识 别不了），否则汇总时汇总表中识别不了。 1.2、预算分表中，不能增加列，只能增加行，并且字体为红色的文字，不能有错别字， 有空格，也就是说，这几个红色字你不要去动它，否则汇总时汇总识别不了。（尤其 是“其它费用”，不能写成“其他费用”） 1.3、表中青色区域为碳钢区域，深蓝色区域为不锈钢区域，浅绿色区域为其它部分区域， 包含一些外购件，配对法兰等，可以删除某个区域，比如你需要预算的设备中没有不锈钢，那么可以删除不锈钢区域（深蓝色区域）。 1.4、对于毛重的计算，一般对与压力容器，钢板按净重的1.15倍计算毛重，对于非压力 容器，钢板按净重的1.1倍计算毛重，你可以更改，（当然对于圆环板，圆板的毛重还是需要自己手动计算）。对于管材、型材按净重的1.05倍计算毛重。 2、预算汇总表的使用：注意预算汇总表是个模板，要备份一份，每次使用时复制一份，将需要汇总的分表放在同一文件夹里，该文件里不得有不需要汇总其他任何EXCEL文件！ 将需要汇总的预算分表放在同一文件夹里，在这个文件夹里复制一个预算汇总表，打开预算汇总表，窗口坐边会有一览工具，导入分表、汇总分表、拆分分表、生成报价表、导出报价表、关于作者，第一次打开除第一个和最后一个工具外，其余都是灰色的，首先点击导入分表，等待几秒钟，待正常后，改文件夹里的分表全部导入进来了，然后点击汇总分表，就会对导入进来的分表进行汇总处理，然后生成报价表，最后导出报价表。 有一个文件夹“预算软件使用方法演示”，里面有几个已经做好的分表，打开预算汇总表，然后运行一下导入，汇总，生成报价表，导入报价表，看看效果。
SW6计算问题汇总 1. 什么叫波形膨胀节的加强圈？它起什么作用？ 答：指加于膨胀节直边段外侧的加强圈（一般为扁钢）。该加强圈能减小波纹管直边段的周向薄膜应力。 2. 经常发生用水压试验压力代入后，波形膨胀节的薄膜应力较核通不过的情况。但SW6-98未提出此要求。 答：不是SW6-98未提出此要求，而是膨胀节标准GB16749-1997未提出此要求。 3. 鞍座计算时，鞍座高度h是指鞍座的标准高度还是鞍座的腹板高度？ 答：由于h是用来计算鞍座腹板的平均应力s9，故应输入鞍座腹板中间处的最小高度。 4. GB151中，对筒体规定了一个最小厚度，但有时强度计算并不需这么厚，似乎有浪费，特别对于贵重有色金属设备更是如此。 答：GB151中规定的最小厚度是考虑了管束等内件重量使得在制造、安装时筒体所需要的刚度，这是必须要满足的。但对于有色金属设备，GB151尚没有给出筒体的最小厚度，应建议标准编制单位补充该条规定。 5. 在固定管板换热器计算时，如用F19×2的管子，管子的压应力校核往往通不过，原因是计算得到的许用压应力很小，用何方法调整？ 答：首先，请注意管子的受压失稳当量长度是否按GB151的规定取值，该值对管子许用压应力的影响很大。其次，管子的直径对许用压应力也有较大的影响，一般F25的管子要比F19的管子在许用压应力的计算值上大50％左右。由于管子的直径一般不能改动，因其对换热面积有很大的影响，故工程上一般只能考虑减小折流板的间距。当折流板的间距无法再改小时，只能由设计人员根据使用经验自行确定是否忽略换热管压应力的校核结果。 6. 计算锥形封头时，如压力很小（如p=0.1MPa），p/[s]t×f 的值往往小于0.002，这时程序不能计算，如何解决？ 答：由于GB150-1998中计算锥形壳体大、小端加强厚度时的Q值曲线图横座标的右端极限（p/[s]t×f）为0.002，故程序也限定此值为计算的界限。至于p/[s]t ×f 的小于0.002的情况，应提交容委会，请他们解释。 7. 法兰密封垫片用"O"形圈，按哪一种密封面形式计算？m和y值如何取？ 答：对于“O”形密封垫片，基本密封宽度按bo=N/2计算（N为“O”形圈宽度）。 8. 带半夹套容器的内筒如何计算？ 答：工程上可按全夹套计算，计算结果偏保守。 9. GB150-89要考虑纵向、环向焊缝系数计算筒体厚度，为何GB150-1998不再
压力容器强度校核 筒体壁厚校核公式 软件模板 c P i D []t ' 2 C 筒校核计算公式：' 2 2[]c i t c P D C P 筒校核备注： c P ：校核压力i D ：容器最大内径[ ]t ：设计温度下的许用应力：焊缝系数 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，=1.00 局部无损检测，=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，=0.9 局部无损检测，=0.8 ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量筒校核：筒体校核壁厚最后判定公式：若筒校核≤筒实测，继续使用，否则停用。封头壁厚校核公式 1.椭圆形封头软件模板 c P i D []t ' 2 C 封校核计算公式：' 2 2[]0.5c i t c P D C P 封校核
备注： c P ：校核压力i D ：容器最大内径[]t ：设计温度下的许用应力：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，=1.00 局部无损检测，=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，=0.9 局部无损检测，=0.8 ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量筒校核：筒体校核壁厚最后判定公式：若筒校核≤筒实测，继续使用，否则停用 2.球形封头软件模板 c P i D []t ' 2 C 封校核 计算公式：' 2 4[]c i t c P D C P 封校核备注： c P ：校核压力i D ：容器最大内径[]t ：设计温度下的许用应力：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，=1.00 局部无损检测，=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，=0.9
局部无损检测， =0.8 ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量筒校核：筒体校核壁厚最后判定公式：若筒校核≤筒实测，继续使用，否则停用
首先SW6的计算是正确的，只是你输入值有误，你的计算公式也有误。 1. 在腹板与筋板组合截面计算时，应按下面输入值。 腹板长度：输入腹板总长度1760，而不用减去5块筋板的厚度和长度1660， 输入最后一个值时即可将其调整过来； 筋板块数：5块； 筋板长度：应输入筋板贯穿长度，即290； 筋板厚度：20 腹板长边中心线与筋板短边距离：输入筋板总长度的一半（这是关键，输 入此值使程序可知其腹板在筋板中间，它即可将腹板与筋板重叠 的面积扣除，也可正确计算腹板与筋板组合截面的抗弯断面系 数） 2. 你的计算公式也有误。 你的计算公式是：6 204302620400262902052 22××+××+××=W ，记着抗弯断面系数不能做简单的叠加，在你的计算公式中头一项是计算筋板最边缘的应力，而后两项是计算腹板边缘的应力，结果该三项叠加后，其公式不知所云。 正确的方法是先计算其腹板与筋板组合截面的惯性矩，惯性矩可以通过移轴公式叠加（在本例中因腹板与筋板的形心均通过中心，所以可以做叠加），计算出组组合惯性矩后，再除以该组合截面的最远点的距离即可得出该组合截面的组合抗弯断面系数，本例中的正确的公式是：
85.14092982 290 1220430212204002122902053 33=××+××+××=W 12 290203 ×是一块筋板对其中心轴的惯性矩； 6 290202 290122902023 ×=×也就是你的公式中的第一项，是一个筋板（非组合）对其最远点（即筋板顶端）求应力时的抗弯断面系数。 6 204002 20122040023 ×=×也就是你的公式中的第二项（第三项同理），是腹板（非组合时）对其最远点（即腹板壁厚边缘）求应力时的抗弯断面系数。 所以在你的公式中的第二项与第三项可叠加，因为它们都是计算腹板壁厚边缘的应力点，而与第一项则不能叠加。 不知上述解释是否能说清楚？