DE1929304A1

DE1929304A1 - Cylindrical pressure vessel

Info

Publication number: DE1929304A1
Application number: DE19691929304
Authority: DE
Inventors: Jorde Dipl-Ing Joachim
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1969-06-10
Filing date: 1969-06-10
Publication date: 1970-12-17

Description

Zylindrischer Druckbehälter Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Druckbehälter mit einem randverstärkten Ausschnitt z. B. für einen dort anschließenden Querstutzen. Cylindrical pressure vessel The invention relates to a cylindrical pressure vessel Pressure vessel with a reinforced edge z. B. for a subsequent there Cross piece.

Metallische Druckbehälter dieser Art müssen für manche Anwendungsfälle, beispielsweise wenn sie zum Einbau von Leistungsreaktoren in Kraftwerken bestimmt sind, erhebliche Abmessungen haben und großen Innendrücken standhalten. Aus wirtschaftlichen Gründen werden sie daher mit einem möglichst geringen Materialaufwand hergestellt.Metallic pressure vessels of this type have to be used for some applications, for example when it is intended for the installation of power reactors in power plants are of considerable size and withstand large internal pressures. For economic Therefore, they are made with the least possible amount of material.

Dazu gehört insbesondere, daß die Wandstärke des Behälter mantels in der Umgebung eines Ausschnittes für einen anschließenden Querstutzen größer als in den übrigen Bereichen gewählt werden muß, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß die bekannte Erhöhung der Werkstoffbeanspruchung, die sich bei konstanter Behälterwandstärke in der Nähe von Ausschnitten ergeben würde, wieder ausgeglichen wird.This includes in particular that the wall thickness of the container jacket in the vicinity of a cutout for an adjoining cross-piece greater than in the remaining areas must be chosen to such an extent that the well-known increase in the material stress, which occurs with constant container wall thickness would result in the vicinity of cutouts, is balanced again.

Für die Berechnung der Wandverstärkungen von Ausschnitten in Zylindern sind verschiedene Verfahren bekannt, die beispielsweise im AD-Merkblatt B 9 der Arbeiüsgemeinschaft Druckbehälter und im ASME-Code Sektion III und VIII dargelegt worden sind. Sie haben den Nachteil, daß sie den sehr unterschiedlichen Verhältnissen an din AUsschnitten nicht genügend gerecht werden. und h§'uSM urch sprunghafte WandstSrkegnderunben wieder neue Spannungserhöhungen erzeugen.For calculating the wall reinforcements of cutouts in cylinders various methods are known, for example in AD leaflet B 9 of Working group pressure vessels and in the ASME code section III and VIII have been. They have the disadvantage that they have very different conditions do not do justice to din sections. and h§'uSM through erratic wall thicknesses again generate new increases in voltage.

Andererseits ist eine Bestimmung der Randverstärkung und des Wandstärkeverlaufs in der Umgebung eines Ausschnittes mit Hilfe der Elastizitätsgleichungen oder durch Versuche, z. B. mit spannunsoptischen Verfahren, nur näherungsweise und dadurch möglich, daß man zunächst probeweise eine brauchbar erscheinende Wandstärkenverte ilung annimmt, die sich dafür ergebenden Beanspruchungen berechnet bzw.On the other hand, there is a determination of the edge reinforcement and the course of the wall thickness in the vicinity of a section with the help of the elasticity equations or by Attempts e.g. B. with tension-optical methods, only approximately and thereby it is possible to try a appearing useful Wall thickness distribution assumes the resulting stresses are calculated respectively.

beobachtet und aufgrund der Ergebnisse die Rechnungen oder Versuche mit neuen Ansätzen wiederholt, bis sich eine genügend gleichmäßige Werkstoffbeanspruchung ergibt. Diese Verfahren erfordern daher einen verhältnismäßig hohen Aufwand an Rechen- bzw. Herstellungs- und Meßarbeit.observed and based on the results the calculations or experiments repeated with new approaches until the material stress is sufficiently uniform results. These methods therefore require a relatively high level of computing effort. or manufacturing and measuring work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel zu beseitigen, die Möglichkeit zu schaffen, um die Wandstärkeverteilung in der Umgebung eines Ausschnittes mit praktisch ausreichender Näherung durch eine einfache Formel zu bestimmen und im ohne besonderen Rechen- oder Versuchsaufwand einen sich organisch in die Behälterwand einfügenden Stutzenanschluß mit möglichst geringem Materialgewicht zu erzielen.The object of the invention is to remedy the deficiencies outlined to eliminate the possibility of creating the wall thickness distribution in the area of a section with practically sufficient approximation using a simple formula to determine and in an organic way without any special calculation or experimentation Nozzle connection inserting into the container wall with the lowest possible material weight to achieve.

Gemaß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Behälterwandstärke T-am Lochrand gegenüber derjenigen t in den ungestörten Wandbereichen um den Faktor 5 = 2,5 + 0,5 q 2 (+ 10%) vergrößert ist und vom Lochrand bis zum Abstand r von diesem im wesentlichen linear bis auf t abnimmt, wobei ein Krümmungsparameter, r der Stutzen- und R der Behälter-Innenradlus ist.According to the invention, this object is achieved in that the container wall thickness T-at the edge of the hole compared to that t in the undisturbed wall areas is increased by a factor of 5 = 2.5 + 0.5 q 2 (+ 10%) and from the edge of the hole to the distance r decreases essentially linearly from this to t, where is a parameter of curvature, r is the nozzle and R is the inner radius of the container.

Sowohl bei Berechnungen als auch bei spannungsoptischen Messungen der Werkstoffbeanspruchungen bei verschiedenen praktisch möglichen Behälter und Stutzenabmessungen mit der genannten Formel entsprechendem Wandstärkenverlauf hat sich gezeigt, daß die angegebene Formel tatsächlich zu sehr gut brauchbaren Ergebnissen führt.Both for calculations and for stress-optical measurements the material stresses in various practically possible containers and Nozzle dimensions with the formula mentioned has a corresponding wall thickness profile it has been shown that the given formula actually leads to very useful results leads.

Besonders zweckmäßig erscheint es, die Randverstärkung in der Umgebung des Lochausschnitts Je zur Hälfte auf die Außen- und die Innenseite der Behälterwand zu verteilen.It seems particularly useful to reinforce the edge in the area of the hole cutout half on the outside and half on the inside of the container wall to distribute.

Im übrigen braucht diese RandvergtSrkung nicht etwa auf die Behälterwand aufgeschweißt zu werden Auf einfachere Weise wird sie als Halsstück am Ende des anzuschließenden Querstutzens, und zwar spanlos, spangebend oder durch Auftragsschweißung, z, B. mit Hilfe eines Kopierverfahrens, angebracht und zusammen mit dem Stutzen in dem auf den doppelten Stutzendurchmesser vergrößerten Lochausschnitt der Behälterwafid (der jetzt keine Randverstärkung mehr aufweist) eingeschweißt. Beim Auftragsschweißen kann außerdem noch durch Schrumpfspannungen ein Eigenspannungszustand im Stutzenkörper erzeugt werden, der zu dem während des Betriebes auftretenden Spannungszustand entgegengesetzt gerichtet ist'. Dadurch ergibt sich eine weitere Verminderung der Betriebsbeanspruchung.In addition, this edge reinforcement does not need to be applied to the Container wall to be welded on. A simpler way is to use it as a neck piece at the end of the to be connected cross-piece, namely without cutting, cutting or by build-up welding, e.g. with the help of a copying process, attached and together with the nozzle in the hole cutout of the container wafid, enlarged to double the nozzle diameter (which now no longer has any edge reinforcement) welded in. With build-up welding In addition, there can be residual stresses in the nozzle body due to shrinkage stresses which is opposite to the voltage state occurring during operation is directed '. This results in a further reduction in the operational stress.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand. eines Ausführungsbeispiels sowie eines Schaubildes veranschaulicht. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen zylindrischen Druckbehälter mit angeschlossenem Querstutzen, in'Schrägansicht und teilweise im Schnitt, Fig. 2 den Anschluß des Qiierstutzens, um 900 gedreht und in größerem Maßstab, ebenfalls in Schrägansicht und teilweise im Schnitt, und Fig.3 ein Schaubild.In the drawing, the invention is based on. of an embodiment as well as a diagram. In detail: Fig. 1 shows a cylindrical Pressure vessel with connected cross connector, in an oblique view and partly in Section, Fig. 2 the connection of the Qiierstutzens, rotated by 900 and on a larger scale, also in an oblique view and partially in section, and FIG. 3 is a diagram.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Behälterwandstärke vom Wert T am Lochrand (Zylinder mit dem Radius r um die Stutzenachse) in dessen ringförmiger Umgebung im wesentlichen linear bis auf den Wert t im Abstandrvom Lochrand (Zylinder mit dem Radius2r um die Stutzenachse) abnimmt, wobei t die Behälterwandstärke im ungestörten Bereich und r der Stutzen-Innenradius ist.From Fig. 2 it can be seen that the container wall thickness of the value T at the edge of the hole (cylinder with the radius r around the nozzle axis) in its ring-shaped Environment essentially linear up to the value t at a distance from the edge of the hole (cylinder with the radius 2r around the nozzle axis), where t is the container wall thickness im undisturbed area and r is the inner radius of the nozzle.

In Fig. 3 ist das Wandstärkenverhältnis s = T/t nach der oben angegebenen Näherungsformel als Ordinate über dem sogen. Krümmungsparameter als Abszisse aufgetragen, wobei r wieder der Stutzen- und R der Behälter-Innenradius ist.In Fig. 3, the wall thickness ratio s = T / t according to the approximation formula given above as the ordinate over the so-called. Curvature parameters plotted as the abscissa, where r is again the nozzle and R is the inner radius of the container.

Als Zahlenbeispiel sei a'ngefUhrt, daß sich bei einem zylindrischen Behälter mit dem Innenradius R = 1250 mm, der Wandstärke t = 35 mm im ungestörten Bereich und einem einzusetzenden Querstutzen vom Innenradius r = 250 mm für den Krümmungsparameter q der Wert für das Wandstärkeverhältnis der Wert s = T/t = 2,5 + 0,5. 1,4 = 2,5 + 0,7 = also für die Behälterwandstärke am Lochrand der Wert T = s.t = ),2. 35 = 112 mm (+- lo) ergibt Ansprüche:As a numerical example, let it be stated that in the case of a cylindrical container with the inner radius R = 1250 mm, the wall thickness t = 35 mm in the undisturbed area and a cross connector to be used with an inner radius r = 250 mm for the curvature parameter q, the value for the wall thickness ratio the value s = T / t = 2.5 + 0.5. 1.4 = 2.5 + 0.7 = so for the container wall thickness at the edge of the hole the value T = st =), 2. 35 = 112 mm (+ - lo) results in claims:

Claims

Claims: 1. Cylindrical pressure vessel with an edge reinforced cutout for a cross connection to be connected, so that the vessel wall thickness (T) at the edge of the hole compared to that (t) in the undisturbed wall areas by a factor of s = 2.5 + 0.5 q² (# 10%) is increased and decreases from the edge of the hole to the distance r therefrom essentially linearly down to t, where a curvature parameter, r the nozzle and R the container radius it.

2. Container according to claim 1, d.g. that the edge reinforcement is depending distributed halfway on the outside and half on the inside of the container wall.

3, container according to claims 1 and 2 with, by extrusion welding manufactured neck piece, characterized in that the by sump tensions generated intrinsic stress state to the stress state occurring during operation is directed in the opposite direction.

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