压力容器设计采用的管口载荷是什么载荷？

压力容器设计采用的管口载荷是什么载荷？

通常并不采用经过管道专业分析得到的管口载荷，只是容器管口的允许推力和力矩，相当于容器专业与管道管业之间关于管口载荷的条约。

那么管口载荷算什么种类的载荷呢？容器与管道系统在压力、重量、活载荷、地震、风载荷、雪载荷、热载荷、位移约束作用下管道都会对容器管口产生一定的作用，但容器专业采用的管口载荷无法作产生原因区分，通常视为机械载荷。

当管口允许载荷偏大管口局部应力超标太多时，设备专业可以跟管道专业提出降低管口载荷的要求，管道专业按降低后的管口允许载荷进行设计；当管道专业难以把管口载荷降低到管口允许载荷以内时，也可以提出更高的管口载荷给设备专业进行管口局部应力校核。

容器管口允许受力(力矩)与分析

一、设备管口的允许推力和力矩的概念
      

所有对荷载敏感的设备(如泵、压缩机、透平、一般压力容器、大型储罐等)，都能够承受一定限度的强制力和力矩。针对不同的项目，都会制定相应的设备管口荷载评判规定。实际的强制荷载通常不应超过执行规定或通用规范的许用值，除非接收到设备制造商的许可。
      

设备管口的荷载通常可以被尽量降低，但无法被消除。即便使用膨胀节，管口荷载也是不可避免的。非限制性波纹管将会在管道系统中产生额外的内压推力，该内压推力只能被两端的设备及支架吸收。本节主要讨论容器静设备的管口允许推力和力矩。
     

静设备一般包括塔器、压力容器、储槽、换热器等。管道将力和力矩作用于静设备时，容器壁将产生变形。压力容器管口的允许推力和力矩应由压力容器设计单位提出，否则，管道施加在压力容器的力和力矩应由压力容器设计单位确认。
      

美国焊接委员会(WRC)107、297和368公报提供了一个校核接管与设备连接处的应力的经验算法。WRC107、297主要用来校核外载荷对接管连接处的应力，WRC368提供了一个方法校核压力及压力推力对接管与设备连接处的应力。容器管口弯曲刚度计算方法还有很多，例如 San Kannappan 的方法。
      

一般规定仅能就静设备的接管口处(包括筒体或壳体)的许用荷载(力和力矩)作出限定，成套设备的内部接管口，设备的非接管形式管口一般都应由制造厂提供具体的许用荷载。连接在容器等静设备上的管道在容器上产生的薄膜应力和弯曲应力，可根据 ASMEⅧ-2评估，精确结果可用有限元分析法。
      

笔者见到多起静设备管口失效现象，管道专业与有关方之间的管口受力确认非常重要。

二、影响容器管口受力的因素
      

容器的接管口许用荷载大小与设备壁厚、设备直径、壳体开孔形式、管口补强、接管壁厚，甚至设备压力和材料温度都有一定关系。无论采用何种校核表，都需要根据具体情况依据以上参数加以换算。但无论设备能够允许的管口荷载是多少，都应低于接管口法兰面泄漏荷载。

三、静设备容器管口许用荷载
      

静设备管口应该承受多大的荷载？这个荷载力既要满足设备专业也要满足管道专业的合理、经济、安全设计。如果要求管道荷载力接近0，或者要求设备可以承受无穷大荷载都是不可取的。各工程公司常制定管口许用荷载标准，用于定义静设备管口的许用荷载。

      

笔者曾遇到某压力容器设计人返回的设计条件说，他设计的设备管口许用荷载是0，并且球罐立柱上不能支承任何管道，当然这种说法是错误的。

      

例如，按管口的口径、温度、压力分类、法兰等级，将不同管径、温度的管道允许的受力列成表格，要求管道及设备两个专业共同遵循，只要管口受力不超出表列数值，管道专业就不用向设备专业提受力条件，设备专业在设计时应自行考虑表列的荷载，有利于设计进度，也是被大多数工程公司所采用。

      

通常许用荷载点设在接管口的法兰面处。静设备容器管口许用荷载包括三个方向的力和力矩，通常管口轴向力 P 以及两个弯矩 M_L 和 M_C 是最主要的评定条件，如图 3.28.1 所示。

内容来源：《管道应力分析与工程应用》第二十八节

PVElite管口局部应力分析时压力推力（Pressure Thrust）问题