CodeCalc における横置容器はサドルサポートを前提としています。このサポートタイプの問題の一つが局部的に高い応力になることで、容器のサドル部に生じます。一般的にもっとも高い応力は、サドルホーンでの容器外面の周方向応力です。
ASME ではサドルサポート設計の詳細を規定していませんし、容器の応力に関するガイドラインも提供していません。その代り、規格は設計者にこの手法に関する参考を示しています。現在のところ、サドルサポートの設計と関連する応力については、理論的な解析ではなく過去の実績と経験に頼らざるをえません。
Journal of Pressure Vessel Technology に発表された最近の論文では、サドルサポート部の容器での局部応力の問題点を指摘しています。この論文 (Effectiveness of Wear Plate at the Saddle Support, Ong Lin Seng, Transactions of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, Vol 114, February 1992) では、ウェアプレートの厚さの推定方法、サドルホーンからの伸長と応力低減量について述べられています。(この論文が Zick の推奨のいくつかは不安全側であるとしていることは興味深いことです。)
ウェアプレートの最適な厚さは容器の平均半径、厚さとウェアプレートの幅の関数です。最適なウェアプレートの厚さは溶接あるいは非溶接の条件で、ウェアプレートの伸長角度が 5、10、15度について決まります。この手法の制限:
-
サドル支持角は 120 度以上とします。120度支持角のサドルでは、適切なウェアプレートを用いればサドルホーンの応力は 15-40％の低減が見込まれます。大きなサドル支持角であれば、同じウェアプレートの比率でもより大きな応力の低減があります。
-
(r/b) * sqrt(r/t) の比率は 10 から 60 の範囲とします。範囲外の場合には、厚さは計算されません。(r = 容器平均半径、b = ウェアプレート幅、t = 容器厚さ)
この論文から結論は次の通りです:
-
ウェアプレートが容器と同じ厚さで、少なくとも 5度サドルホーンから伸長していれば、サドル部の容器に生じるピーク応力は 15 から 40％の低減があります。
-
薄いウェアプレートでは、容器のピーク応力はサドルホーンで生じてしまいます。
-
サドル支持角の大小で応力の低減はあまり変化しません。
-
溶接ウェアプレートは非溶接の場合と比べて応力を低減する効果があります。
横置容器形状
一般的な水平容器のウェアプレートとサドル詳細
