耳座什么时候开长圆孔，以及储罐螺栓座长圆孔揭秘
耳座什么时候开长圆孔，以及储罐螺栓座长圆孔揭秘
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1. 耳座开长圆孔
在施工现场很多时候会发现耳座竟然开了 长圆孔 。
对照容器支座规范，对于耳座全部都是圆孔啊。
为什么没有按照规范一样，开圆孔，而是略微有修改，改成了长圆孔呢？
2. 开长圆孔的原因
设备一般开长圆孔有两个原因。
-
易于装配，即使公差比较大，还是能够非常容易得安装上去。
使得设备在温度变化时，能够自由伸缩，避免因为热膨胀产生较大的拘束力，从而保护设备的安全。
大多数时候，第2条占主要地位。
比如对于鞍座，滑动端就是长圆孔，对于温度较高，鞍座间距比较远的设备，长圆孔的长度还要比规范定的要长。
在做ASME设备时，很多时候，业主要求提供 鞍座长圆孔长度 的计算书。
计算公式很简单，就是线膨胀系数*鞍座距离*温差。
下图可以作为参考。
3. 耳座热膨胀量的计算
那么耳座的热膨胀应该怎么计算呢？
其实可以参考卧式容器的计算公式，假设耳座的螺栓中心圆半径是R，那么温度升高后的圆半径将会增加，半径方向增加的的值为：
线膨胀系数*R*温差。
推导很简单：
以一台高温高压的容器为例，设计温度380度，材料14Cr1MoR，耳座俯视图如下，地脚螺栓放在长圆孔中心，长圆孔能够膨胀距离为15mm，到底够不够呢？
可以在VCAD的查询模块中，查得380°C下的热膨胀系数为13.444，半径为3875，按照室温20°C安装， 温差为 360°。
计算得到的膨胀量为18.75mm，大于可以膨胀的长度15mm。
所以这台设备的长圆孔 30长加到40mm 比较合适。
4. 储罐螺栓座长圆孔
对于需要锚固的大型储罐，一般螺栓座的盖板也需要设置成长圆孔孔的。
那么储罐的长圆孔又有什么需要注意的地方呢？
长圆孔又应该设置多长呢?
在API650中，要求 长圆孔按照第5.12.11的要求 。
在5.12.11中，长圆孔的可以自由膨胀位移的距离应该 按照P2.5.1来计算 。
在P2.5.1的计算中，我们很容易知道：
自由位移的距离由两部分组成：
一部分为液柱静压产生的径向位移，
一部分为温度产生的径向位移。
L取值为螺栓座最大高度，温度为最大设计温度和环境温度之差或者最低设计金属温度与环境温度之差。
长圆孔的方向为设备的直径方向。
5. 内压产生的径向位移公式推导
警告：非必要，不要往下看，以免产生不良的体验！
对于W的第二部分公式，前面已经推导过了，第一部分的公式比较复杂：
那么它是如何得来的呢？
首先画出高度L处的接管或者螺栓座的位移和偏转关系图，
Δ+BΔT=y（L）+W
内压P产生的位移如下：
如果每节储罐的壁厚是由它所受到的压力来决定的，那么P/t基本与储罐的高度成比例。考虑到储罐地板与基础的摩擦，使得位移按照百分比B降低，所以任意一点的位移w有如下公式：
其中：
接下来求y（L），对于 半无限长的 弹性基础梁：
其边界条件：
经典解之位移方程
对于储罐高度L处的接管或者螺栓座，在压力下的位移量如下图：
由于L处的相似三角形可以得到如下的公式：
其中Φ的几何关系如下：
对于w和θ的计算，考虑两者图组合：
在API 650中，假设B=1，可以进一步化简：
两者相减Δ-y（L），得到在高度L处的位移w：
将Δpmax用液柱静压力9.8E10-6*GH表示，就得到API650的公式：
以上符号可参考API650附录P。
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