關于ASME Ⅷ-1分篇偏置接管等面積補強法開孔補強校核計算
在壓力容器設計過程中，無論是國標還是ASME或者其他國家標準，開孔補強是經常遇到的強度校核計算，而采用最多的補強方法是等面積補強法。在ASME標準中，常用的開孔補強方法有等面積補強法、壓力面積法和大開孔（附錄1-7）補強法，其中最常用的也是等面積補強法。
與其他方法相比，等面積補強法的優勢在于它不受開孔位置、開孔方向和方位以及外壓的限制，比如在封頭、筒體、錐段的任何位置，任何角度都可以用這個方法，但是受到開孔直徑的限制。而壓力面積法則只能在內壓作用下，筒體和錐段上開孔，但可以是大開孔。而對于設計過程中，大開孔的情況很少，而且也是我們盡量避免出現的，因此等面積補強法應用非常廣泛。
在ASME標準中用等面積補強法計算時，對于這種非常典型的徑向開孔，計算是很方便的，簡單的說就是在補強范圍內，用筒體、接管、補強板、焊腳提供的面積補回被挖掉的面積就可以了，如下圖：
因此，校核條件也就是A1+A2+A3+A4+A5≥A
那么在ASME標準中的UG-37章節中給出了各個元件提供的有效補強面積和被挖掉的面積A的計算公式，見下圖：
這里可以看到，被挖去的面積A=dtrF+2tntrF(1-fr1)，這里面F的取值其實對開孔的補強面積起到了很大影響，在規范UG-37中F定義中說到，如果是在圓筒和錐段上的開孔采用的是整體補強的形式，那么可以用圖UG-37查F值，對于其他形式（也就是補強元件形式）F都取1。
那么我們來看一下圖UG-37：
從圖中可以看出F是一個在0到1之間的數值，那么它決定了補強面積的大小，F越大，需要的面積就越大，反之越小。但是F的取值從上圖中看的話肯能不太好理解，而且用文字解釋的話也比較不方便，那么就用偏置接管的校核方法來解釋這個F的取值。
偏置接管的校核方法：
對于偏置的接管，在ASME標準中其實是需要校核兩次的，這兩次采用的公式完全相同，但是公式中的數值卻有很大的出入。首先先校核下圖中的情況：
此時認為開孔直徑為d，那么有效補強范圍也需要用d計算，注意這時F值取0.5，即認為開孔直徑截面的投影面積與設備軸向中心線垂直。然后用UG-37中的公式計算A和A1到A5的面積進行校核，看結果是否滿足要求。
第二次校核就是用接管的內徑dn作為開孔直徑并且用dn計算有效補強范圍，注意這時F取值為1.0，即認為開孔直徑截面的投影面積與設備中心線平行。然后用UG-37中的公式計算A和A1到A5的面積進行校核，看是否滿足要求。
在這種偏置接管的校核中，必須兩次校核同時滿足要求才認為接管是安全的，只要其中一種情況出現校核失敗，就要按照該情況進行補強。
總之，ASME標準中的偏置接管校核需要校核兩次不同直徑和不同F值情況下的補強情況，F的取值是開孔截面的投影面積與設備中心線所成角度決定的。
參考：ASME Ⅷ-1 2013
ASME PTB-4-2013
| |