壓力容器設計采用的管口載荷是什么載荷？

通常并不采用經過管道專業(yè)分析得到的管口載荷，只是容器管口的允許推力和力矩，相當于容器專業(yè)與管道管業(yè)之間關于管口載荷的條約。

那么管口載荷算什么種類的載荷呢？容器與管道系統(tǒng)在壓力、重量、活載荷、地震、風載荷、雪載荷、熱載荷、位移約束作用下管道都會對容器管口產生一定的作用，但容器專業(yè)采用的管口載荷無法作產生原因區(qū)分，通常視為機械載荷。

當管口允許載荷偏大管口局部應力超標太多時，設備專業(yè)可以跟管道專業(yè)提出降低管口載荷的要求，管道專業(yè)按降低后的管口允許載荷進行設計；當管道專業(yè)難以把管口載荷降低到管口允許載荷以內時，也可以提出更高的管口載荷給設備專業(yè)進行管口局部應力校核。

容器管口允許受力(力矩)與分析

一、設備管口的允許推力和力矩的概念
所有對荷載敏感的設備(如泵、壓縮機、透平、一般壓力容器、大型儲罐等)，都能夠承受一定限度的強制力和力矩。針對不同的項目，都會制定相應的設備管口荷載評判規(guī)定。實際的強制荷載通常不應超過執(zhí)行規(guī)定或通用規(guī)范的許用值，除非接收到設備制造商的許可。
設備管口的荷載通常可以被盡量降低，但無法被消除。即便使用膨脹節(jié)，管口荷載也是不可避免的。非限制性波紋管將會在管道系統(tǒng)中產生額外的內壓推力，該內壓推力只能被兩端的設備及支架吸收。本節(jié)主要討論容器靜設備的管口允許推力和力矩。
靜設備一般包括塔器、壓力容器、儲槽、換熱器等。管道將力和力矩作用于靜設備時，容器壁將產生變形。壓力容器管口的允許推力和力矩應由壓力容器設計單位提出，否則，管道施加在壓力容器的力和力矩應由壓力容器設計單位確認。
美國焊接委員會(WRC)107、297和368公報提供了一個校核接管與設備連接處的應力的經驗算法。WRC107、297主要用來校核外載荷對接管連接處的應力，WRC368提供了一個方法校核壓力及壓力推力對接管與設備連接處的應力。容器管口彎曲剛度計算方法還有很多，例如 San Kannappan 的方法。
一般規(guī)定僅能就靜設備的接管口處(包括筒體或殼體)的許用荷載(力和力矩)作出限定，成套設備的內部接管口，設備的非接管形式管口一般都應由制造廠提供具體的許用荷載。連接在容器等靜設備上的管道在容器上產生的薄膜應力和彎曲應力，可根據 ASMEⅧ-2評估，精確結果可用有限元分析法。
筆者見到多起靜設備管口失效現(xiàn)象，管道專業(yè)與有關方之間的管口受力確認非常重要。

二、影響容器管口受力的因素
容器的接管口許用荷載大小與設備壁厚、設備直徑、殼體開孔形式、管口補強、接管壁厚，甚至設備壓力和材料溫度都有一定關系。無論采用何種校核表，都需要根據具體情況依據以上參數(shù)加以換算。但無論設備能夠允許的管口荷載是多少，都應低于接管口法蘭面泄漏荷載。

三、靜設備容器管口許用荷載
靜設備管口應該承受多大的荷載？這個荷載力既要滿足設備專業(yè)也要滿足管道專業(yè)的合理、經濟、安全設計。如果要求管道荷載力接近0，或者要求設備可以承受無窮大荷載都是不可取的。各工程公司常制定管口許用荷載標準，用于定義靜設備管口的許用荷載。

筆者曾遇到某壓力容器設計人返回的設計條件說，他設計的設備管口許用荷載是0，并且球罐立柱上不能支承任何管道，當然這種說法是錯誤的。

例如，按管口的口徑、溫度、壓力分類、法蘭等級，將不同管徑、溫度的管道允許的受力列成表格，要求管道及設備兩個專業(yè)共同遵循，只要管口受力不超出表列數(shù)值，管道專業(yè)就不用向設備專業(yè)提受力條件，設備專業(yè)在設計時應自行考慮表列的荷載，有利于設計進度，也是被大多數(shù)工程公司所采用。

通常許用荷載點設在接管口的法蘭面處。靜設備容器管口許用荷載包括三個方向的力和力矩，通常管口軸向力 P 以及兩個彎矩 M_L 和 M_C 是最主要的評定條件，如圖 3.28.1 所示。

內容來源：《管道應力分析與工程應用》第二十八節(jié)

來源：壓力容器設計技術

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