補強圈補強是指在殼體開孔周圍貼焊一圈鋼板，即補強圈。補強圈結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，被廣泛應(yīng)用于中低壓壓力容器中。GB/T150-2011、JB/T4736-2002和HG/T20583-2011三個標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了補強圈的適用范圍，三個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用范圍還不相同，那么該如何選用呢？

GB/T150-2011規(guī)定補強圈的適用范圍

1） 低合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值Rm<540MPa；2） 補強圈厚度小于等于1.5δn；3） 殼體名義厚度δn≤38mm。若條件許可，推薦以厚壁接管代替補強圈進(jìn)行補強，其δnt/δn宜控制在0.5~2。

JB/T4736-2002規(guī)定補強圈的適用范圍

1） 容器設(shè)計壓力小于6.4MPa；2） 容器設(shè)計溫度不大于350℃；3） 容器殼體開孔處名義厚度δn≤38mm；4） 容器殼體鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值不大于540MPa；5） 補強圈厚度應(yīng)不大于1.5倍殼體開孔處的名義厚度；6） 不推薦用于鉻鉬鋼制造的容器；7） 不推薦用于盛裝毒性為極度危害與高度危害介質(zhì)的容器；8） 不適用于承受疲勞載荷的容器。

HG/T20583-2011規(guī)定補強圈的不適用范圍

1） 高強度鋼（Rm>540MPa）和鉻鉬鋼（如：15CrMoR，14Cr1MoR，12Cr2Mo1R，12Cr2Mo1VR，12Cr1MoVR）制造容器；2） 補強圈厚度大于1.5δn（δn——容器壁的名義厚度）。3） 設(shè)計壓力大于或等于4MPa的第三類壓力容器。4） 容器殼體壁厚（δn）大于或等于38mm。5） 容器內(nèi)介質(zhì)毒性為極度、高度危害介質(zhì)。6） 疲勞壓力容器。7） 對于高溫（設(shè)計溫度大于350℃）和低溫（設(shè)計溫度小于或等于-20℃）工況下工作的壓力容器，不推薦使用補強圈補強結(jié)構(gòu)。

從三個標(biāo)準(zhǔn)對補強圈適用范圍的規(guī)定上看，JB/T4736-2002和HG/T20583-2011標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定比較相似，但后者稍嚴(yán)還在低溫下提出禁用要求。GB/T150-2011雖然在三個標(biāo)準(zhǔn)中要求的最寬松，但提出若條件許可，推薦以厚壁接管代替補強圈進(jìn)行補強。

為什么高強度鋼不能使用補強圈？

補強圈與殼體相焊時，使此處的剛性變大，對角焊縫的冷卻收縮起較大的約束作用，容易在焊縫處造成裂紋。特別是高強度鋼淬硬性大，對焊接裂紋比較敏感，更易開裂。

為什么高溫工況下不推薦使用補強圈？

由于補強板與殼體間始終存在著間隙，造成一層薄薄的靜止空氣隙，影響傳熱，進(jìn)而易引起附加的溫差應(yīng)力。

為什么疲勞容器不能使用補強圈？

接管、補強圈、殼體焊接處的剛性大，焊后接管處角焊縫容易產(chǎn)生裂紋。由于補強圈與殼體是搭接焊接結(jié)構(gòu)，未能與殼體成為整體，因而其抗疲勞性能較差。

為什么極度、高度危害介質(zhì)不推薦使用補強圈？

補強圈結(jié)構(gòu)一般角焊縫，不易檢測，只能磁粉或滲透檢測焊縫的質(zhì)量，且補強圈結(jié)構(gòu)不容易發(fā)現(xiàn)泄漏，因此，不推薦容器內(nèi)介質(zhì)毒性為極度、高度危害介質(zhì)使用補強圈。

補強圈其他不宜使用的場合

唐超在《補強板補強的有關(guān)問題探析》一文中總結(jié)了4處補強圈不宜選用的場合，小編在此引用如下：「1凸形封頭上的大尺寸接管處由于凸形封頭（球形、橢圓形、碟形）上任意處的開孔補強圈都應(yīng)是兩個方向的曲面板，對于該種位置的補強圈單靠在卷板機上成型是達(dá)不到要求的。對于小尺寸的補強板，可以通過錘擊、沖壓或其它方法成型，但對于大尺寸接管的補強圈，要采用上述成型方法達(dá)到比較理想的成型是比較困難的，除非在封頭模具上成型，但實際制造往往又做不到此點。因此，對于凸形封頭上的大尺寸接管，如果采用補強圈，則很難保證補強圈與殼體間緊密貼合，或即使能與殼體焊在一起，勢必也是強行組裝，焊后會造成很大的殘余應(yīng)力，容易引起焊縫開裂，從而造成安全隱患。因此，對于凸形封頭上的大尺寸接管的補強，不宜采用補強圈，而采用整體加厚封頭或采用厚壁接管等補強方法。2距離主焊縫較近處當(dāng)接管離主焊縫（主要指殼體的A、B類焊縫、殼體與管板、法蘭的角焊縫）比較近時，由于焊接殘余應(yīng)力的重合及局部應(yīng)力集中的迭加，可能會出現(xiàn)應(yīng)力峰值，從而容易在補強圈與殼體的外周焊縫上引起焊趾裂紋，進(jìn)而可能導(dǎo)致安全事故。

3斜切接管（尺寸較大情況）對于斜切接管，其開孔形狀往往存在尖點，此處具有較高的應(yīng)力集中系數(shù)。對于這種情況可能會出現(xiàn)峰會應(yīng)力而引起開裂，并引起裂紋的延遲擴展。同時，由于進(jìn)行補強計算時所采用的方法又是等面積法，對于這種情況該法的計算往往又是偏于補強不足。再者，此種結(jié)構(gòu)采用補強圈材料浪費比較大，焊后焊縫的外觀質(zhì)量也不易保證。4大開孔情況由于應(yīng)力集中系數(shù)可知，開孔直徑愈大，開孔一接管附近的峰值應(yīng)力愈高。對于d/D>0.5的大開孔結(jié)構(gòu)，隨開孔率的不同其應(yīng)力集中系數(shù)可高達(dá)7~8，而且應(yīng)力集中現(xiàn)象也仍然是局部的。換言之，對于大開孔情況，其應(yīng)力集中民仍然是小范圍的，這與殼體小開孔理論分析是一致的。同時，由于殼體曲率的影響，在開孔邊緣引起的附加彎曲力矩惡化了邊緣受力，正因此而等面積法對于大開孔是不能適用的，而補強圈存在補強分散，不能與殼體形成整體，會造成新的應(yīng)力集中等缺點，因此，對于大開孔情況，如果再采用補強圈結(jié)構(gòu)，很不利于安全。