卡箍压力标准，快装卡箍接头耐压多大

1、常规强度计算

标准HG/T20582-2011中型牙夹

计算公式如图1所示。

图1：标准中齿夹

计算公式为

标准HG/T20582-2011一体式卡箍

计算公式如下。

图2：标准集成夹具

计算公式为

因此，标准HG/T20582-2011中齿钳

计算公式不正确。分母中的第一项没有括号。正确的应该如图3 所示。

图3：齿形夹具

正确的计算公式是

这两种快开结构的结构形式如下图所示。

图4：两种常见的夹具结构形式

有句话说得好：“古人对现在有用，洋人对中国人有用”。这些公式从何而来？

首先，查看ASME VIII-1 标准。该标准仅提供卡箍连接器的设计指南，不区分齿形和整体形状。

我继续在网上查找资料，找到了日本标准JIS B8284-2003 《压力容器快速开关盖装置》。本标准中HG/T20582-2011标准描述了整体式夹具和齿式夹具的结构型式，并给出了相应的计算公式。

JIS B8284-2003的部分内容摘录如下。如果您有兴趣，请上网看看。

图5：JIS B8284 2夹快开结构

图6：JIS B8284标准中的MH计算公式

对于结构强度计算，可以使用SW6-2011软件进行常规计算或使用Excel创建程序计算语句。我鼓励使用Excel 编程的朋友修复程序中公式中的错误。在SW6-2011 V3.1 补丁2 之前计算的强度适当的齿形夹具结构尺寸现在在重新计算时可能会失败。

图7：SW6-2011齿形夹具计算程序

图8：齿轮夹计算的Excel程序

2.应力分析与计算

卡箍式快开压力容器因其操作方便、耐压高而备受关注。由于结构的特殊性和受力的复杂性，此类容器对强度和疲劳强度的设计要求较高，卡箍结构通常成为疲劳结构。

为了保证设计的安全性，夹钳的快开装置需要有安全联锁装置。这通常不会反映在图纸或施工图中，但设计者应将其包含在相关施工文件中并通知用户。安全联锁装置由用户自行决定安装。

1 夹具结构强度问题模型的建立

没有考虑通信的简化。一般夹钳结构为对称结构，只能建立单个夹齿或1/2夹齿的有限元三维模型。

考虑一旦发生接触如何应对。在考虑接触时，需要建立上、下法兰与卡箍结构之间的接触点，因此必须建立单舌齿或半舌齿的有限元三维模型。与其接触的上、下法兰结构需要建立有限元模型。有限元模型分割后，需要在上下法兰与齿的接触区域建立接触副。

2 夹具结构强度问题的边界条件

力学边界条件。

a) 简化边界处理，不考虑接触。所有承受内压的表面都承受内压，齿区承受由内压引起的相等压力。

b) 考虑在接触过程中如何处理边界。此时，内部压力施加到所有接收内部压力的表面，因此不需要在接触后向后闩锁施加相当于内部压力的压力。

位移边界条件。

两组对称平面施加对称和轴向约束。

热应力分析注意事项。

这时，我们首先进行温度场分析，将接触类型定义为MPC粘结，然后删除MPC接触，将其重新定义为摩擦接触，施加压力载荷，对于热和结构粘结分析则需要导入。温度场结果。获得热应力分析结果。

3 夹具结构强度问题的评价方法

首先，可以在不考虑接触情况的情况下进行计算，评估方法如下。

,

和

，若评估不通过，将根据沟通考虑进行处理，评估方式仍为

,

和。但实际上，上下法兰和夹具是通过接触传递和约束的。考虑夹齿与夹具的接触情况，可以更好地反映容器加压后的实际情况。单独的上下法兰和卡箍的计算结果是保守的。

3. 分析/计算示例

1、齿形卡箍分别计算，包括头法兰、卡圈、筒体法兰。整体式夹具作为一个整体进行建模。

图9：齿形夹具和整体夹具的分析和计算。

2、齿形夹具热应力计算：

图10：齿形夹具热应力分析计算

4、夹具结构分析与设计概述

1、齿形卡箍结构一般分三个部分进行分析：头部法兰、卡圈、筒体法兰。考虑到结构的对称性，建立了两倍夹齿数的模型。其中，卡箍齿的压力是根据管道的当量压力计算的（内压半径可认为是O型圈垫片的外径）。由于卡箍结构是自动紧紧密封，因此垫片系数和比压均为0。

2、整体连接齿形夹具结构的整体模型一般建立，考虑结构的对称性，应建立两倍夹具齿数的模型。然后在夹齿接触处建立接触对。

3.在分析齿形夹具结构的热应力时，首先将接触部分定义为MPC键转移温度并计算温度场，然后将其修改为摩擦接触，施加压力载荷，并引入温度载荷和热应力。计算出来了。

4.疲劳分析问题

对于承受交流载荷的压力容器，不仅需要考虑静载荷，还需要根据压力容器分析设计规范中规定的疲劳分析设计方法进行疲劳分析。请注意，进行疲劳分析时，在设计之前必须首先对结构进行应力分析和评估。结构应力分析合格后，即可进行相应的疲劳分析和计算。

造成疲劳损伤的主要原因有：

负载循环次数。

每个周期的应力幅值。

每个周期的平均应力。

存在一种称为应力集中的现象（此时，可以通过适当减小应力集中区域来提高抗疲劳损伤能力）。

ANSYS 有限元分析使用两种方法来考虑疲劳计算：

最大总应力位置固定

对于在正压或负压条件下仅压力大小变化、最大总应力出现在同一节点位置的疲劳分析问题，找到最大应力强度幅度并使用JB4732-2005 或ASME VIII-2 计算。交变应力的幅度和允许的循环次数。您还可以使用ANSYS 附带的疲劳分析模块。具体来说，利用ANSYS自带的疲劳分析模块，在后处理过程中输入材料位置数、事件数、载荷数以及疲劳曲线，进行相应的疲劳分析计算。

主要命令流程详情如下：

!*********第一次加载步骤************

/溶胶

time,1 ! 第一个负载步骤对应于最大工作压力。

ALLSEL，一切

全部

坐标系，0

!稍微实施边界条件

全部

解决

保存、DIY、数据库

/溶胶

! ********** 第二个加载步骤**********

TIME,2! 第二个负载步骤是最小工作压力。

全部

SFADELE,all,1,pres !移除所有表面载荷

!稍微实施边界条件

请选择全部

解决！

亲爱的，保存数据库！

退出解决方案

！ ******后期处理**********

/post1 请进入后处理

LCDEF,1,1 ! 将第一个载荷步定义为载荷工况1。

LCDEF,2,2! 将第二个载荷步定义为载荷工况2。

LCASE,1 ! 读取载荷工况1。

LCOPER,sub,2 ! 减去载荷工况2。

LCWRITE,3 ! 将计算结果保存为工况3。

PLNSOL,S,int,0,1! 显示应力云图并读取最大应力强度范围。

! ***** 碳钢设备- 进行疲劳分析

/post1

请进入后期处理

FTSIZE,1,2,2, 设置疲劳评估位置、事件和负载的数量。

FP,1,1e1,2e1,5e1,1e2,2e2,5e2 根据碳钢和低合金钢的375 疲劳曲线输入S-N 数据。

FP,7,1e3,2e3,5e3,1e4,2e4,5e4

FP,13,1e5,2e5,5e5,1e6,

法普，19,

FP,21,4000,2828,1897,1414,1069,724

FP,27,572,441,331,262,214,159

FP,33,138,114,93.1,86.2,

法普，39,

!液压测试循环

FS,35557,1,1,1,0,0,0,0,0,0 !节省节点35557 上的初始负载压力。

一组、一组、最后一组

FSNODE,35557,1,2！节省节点35557 上的压力以进行第二次加载。

FE,1,10,1.76/1.09!水压试验10次，水压试验最大压力1.09

!最大最小压力循环

FS,35557,2,1,1,0,0,0,0,0,0 !节省节点35557 上的初始负载压力。

一组、一组、最后一组

FSNODE,35557,2,2！节省节点35557 上的压力以进行第二次加载。

FE,2,1, 设置事件循环数和负载比例系数。

FTCALC,1 ! 执行疲劳计算（并记录服务系数）。

菲尼

! ***** 不锈钢设备- 执行低循环疲劳分析

/post1

请进入后期处理

FTSIZE,1,2,2, 设置疲劳评估位置、事件和负载的数量。

FP,1,1e1,2e1,5e1,1e2,2e2,5e2! 输入基于不锈钢425 疲劳曲线的S-N 数据。

FP,7,1e3,2e3,5e3,1e4,2e4,5e4

FP,13,1e5,2e5,5e5,1e6,

法普，19,

浮点，21,4883,3517,2379,1800,1386,1021

FP,27,821,669,524,441,383,319

FP,33,218,248,214,194,

法普，39,

FS,35557,1,1,1,0,0,0,0,0,0 !节省节点35557 上的初始负载压力。

一组、一组、最后一组

FSNODE,35557,1,2！节省节点35557 上的压力以进行第二次加载。

FE,1,10,1.76/1.09

FS,35557,2,1,1,0,0,0,0,0,0！减轻节点35557 的初始负载压力。

一组、一组、最后一组

FSNODE,35557,2,2！节省节点35557 上的压力以进行第二次加载。

FE,2,18250,1, 设置事件周期数和负载比例系数。

FTCALC,1 ! 执行疲劳计算（并记录服务系数）。

菲尼

! ***** 不锈钢设备- 进行高周疲劳分析

! 对于Sa194，使用图C-3和表C-2中的数据进行高循环疲劳评估，例如PTA干燥器和螺旋轴分析。

最大总应力位置不恒定

其他条件，即每个外部载荷引起的最大总应力值，不会出现在同一节点位置。具体方法是用第一个载荷步减去第二个载荷步，将结果作为第三个载荷步求出最大应力强度幅值，并按照JB4732-2005计算交变应力幅值和许用应力。或使用ASME VIII-2 循环计数。您还可以使用ANSYS 附带的疲劳分析模块来计算小于1 的累积疲劳损伤系数。

装备疲劳分析评价方法

1) 使用ANSYS提供的疲劳分析模块进行结构分析计算时，最终的累积疲劳损伤系数必须小于1，结构才符合疲劳分析的条件。

2）采用最大应力强度幅值时，允许循环次数应按JB4732-2005或ASME VIII-2计算。如果允许的循环次数必须大于实际的循环次数，疲劳就会更大。结构分析被认为是可以接受的。即累积疲劳损伤系数小于1。