疲劳设备不能用带垫板结构？是否有矫枉过正或因噎废食之嫌？

笔者曾听过这么一个案例，一位设计人员因为一台立式设备采用的带垫板的耳座支撑结构，采用有限元软件计算的时候发现耳座垫板与壳体连接处应力值很大，不满足评定要求，结果要求工艺将支撑型式改成裙座结构，笔者认为真的是有点不可取。首先第一点，不知这位同行是否能保证自己计算的结果一定是正确的，并不是用软件计算出来的结果就一定是正确的，虽然说现在有限元软件上手很快，但对计算模型和网格的处理、对计算结果准确性的判断、对结构优化方面的经验并不是一朝而成的，确实是存在计算结果不准确这一事实，所以如果以一个不正确的计算结果来去指导设计，这就是错上加错变成无稽之谈了；第二点，哪怕计算结果是正确的，必然还可以对耳座进行一定的结构优化来降低应力值，也不能就认为耳座支撑不行而必须改为裙座结构，笔者觉得这位同行就是因为缺乏基本的认识和判断得到了武断的结论，有因噎废食之嫌了。除过耳座支撑不能加垫板的言论，又衍生出更多的一刀切的言论，比如鞍座不能加垫板、吊耳不能加垫板，总而言之就是凡是带垫板的结构就尽量不能采用，开个玩笑的说，真想问问持有这些观点的朋友，是梁静茹给的勇气让下这种一刀切的言论吗？

对于直接承压的补强圈标准中都没有禁用，对于非直接承压的垫板倒是要有禁用的趋势了。先来说说补强圈，补强圈是直接参与强度计算的，而且有可能最大应力确实会出现在补强圈与壳体和接管连接处，造成疲劳强度的降低，对设备抗疲劳性能影响很大，有可能会造成由补强圈来决定疲劳许用循环次数或疲劳强度的情况，会造成结构设计不合理的情况，所以国内目前对于疲劳设备基本上不会采用补强圈补强结构，其实这本身也是一刀切的做法，但是严格意义上将，对于疲劳设备，如果遵循分析设计的理论基础、评定准则，满足材料、制造和检验的要求，如果不是由补强圈局部不连续结构造成的较大应力决定疲劳强度的前提下，补强圈也是可以采用的。但毕竟补强圈对疲劳设备强度在计算方面造成的各方面综合影响较大，采用这种一刀切的做法似乎也并非不可以，已成为行业内默认的规则，似乎也没有太多争议。而对于非直接承压的带垫板的其它局部连接结构，虽然垫板与壳体连接处确实会产生一个新的局部高应力区，这种非压力补强的垫板产生的应力主要是由于壳体和垫板变形不同造成的应力，而这部分应力在压力不高没有温差的时候应力值并不会很大，并不能因此就说垫板不能用。

更有意思的是，对于常规设备，现在是动不动就要求加垫板，不带垫板还不行，比如吊耳不能选用标准，因为标准里面没有带垫板，还必须得加上垫板单独出图，为什么都要求加垫板呢，无非是加上垫板之后增大了力的作用面积，减小设备本体局部应力的大小，然后不管三七二十一，不论实际情况，一律对于局部连接结构都要求加垫板，然后垫板厚度还要跟筒体厚度相同，这样的话好像大家心里就很放心了。在常规设计必须要求各种连接件加垫板的极端趋势下，对于疲劳设备的分析设计倒是反过来了，开始去垫板化的另一个极端趋势了，原因无非就是垫板与壳体连接处的会产生高应力对疲劳设备不好，一传十十传百，突然好像一下子很多人都知道了这个道理似的，然后积极的去宣扬疲劳设备不要用垫板或尽量不要用垫板这种所谓的很有道理的言论，但笔者认为这真是一种不负责任的言论，正是这些似懂非懂、似是而非的一刀切言论将很多初入行业而暂时又缺乏理论、缺乏经验、缺乏思考、缺乏判断的人带到沟里去了，现在行业内这种一刀切的设计和做法笔者已经看到了太多了，真不知道是行业设计水平的进步还是倒退，其实任何一种一刀切的言论随随便便举一个例子都可以推翻，比如：

1. 对于常规设备的吊耳，如果壳体的强度和刚度都足够大了、吊耳的承载能力和刚度也足够了、吊耳与壳体连接处的应力很小，还多此一举加个垫板干嘛？

2. 对于疲劳设备的吊耳，即使加了垫板，但如果交变压力很小、壳体强度和刚度足够大，变形很小，可以直接判断壳体与垫板之间由于变形不协调产生的应力很小，即使乘以疲劳强度减弱系数之后最大应力值仍低于其它部位应力，还用计算干嘛？为什么不能用垫板？最可怕的是一些人计算出来的结果可能完全不正确，却用来指导设计。

3. 对于疲劳设备的耳座，如果交变压力不大，不存在交变的温差应力，那么耳座可能更多是用来承受设备自重或风载的，仅有交变的压力引起的耳座垫板处的交变应力幅值会很小，根本不会是决定疲劳强度的区域，为什么不能用垫板？

4. 分析设计是基于结构设计、应力计算、应力评定、材料、制造、检验一体化的一门技术，计算结果评定合格的依据不仅仅是一个计算书，更重要的是材料、制造、焊接和检验等各方面都要满足分析设计的理论基础和模型假设，如果是因为材料缺陷、制造缺陷、焊接缺陷等原因导致的不满足疲劳设备的技术要求，岂能因为垫板处开裂就下结论说不用要垫板？

5. 有人说耳座垫板处的应力还要乘以疲劳强度减弱系数，乘上系数之后应力会比较大，但疲劳强度减弱系数并不是一概而论的取4.0，ASME中针对不同的检测情况和加工情况给出的疲劳强度减弱系数分别是1.5、1.7、2.5、3.0、4.0，我们国家标准中规定的4.0其实是针对焊缝未做任何限定和未做任何检测情况的，如果在结构设计、加工制造和检测方面提出了较为严格的要求更接近于计算模型假设，那么疲劳强度减弱系数完全可以取1.5。

6. 即使垫板与壳体连接处应力很大，但如果并不是决定整台设备疲劳强度的区域且疲劳强度评定通过了，为什么不能用垫板？

7. 按照不能加垫板的这种理论，是不是很多局部会产生高应力的结构都不能用了，什么外部附件都不能加了，设备是不是只能设计成裸体了？事实是，有那么多疲劳设备都采用的垫板连接结构的成功使用经验，不能因为几台设备以偏概全否定了全部，也许是出现问题的设备本身就计算错误或未考虑到垫板焊缝的疲劳或其它方面的缺陷不满足疲劳设备的要求。

8. 垫板与壳体连接处确实会产生高应力，对于无法直接判断的还是要进行疲劳计算和强度的评定，但前提是计算结果必须保证准确性和可靠性，耳座部位要划分高质量的网格并需要通过不同的方法来验证计算结果，以保证计算出来的应力不是失真的假应力而是工程允许范围内准确的真应力，这样才能进行正确的疲劳强度的评定。很多人又是建立接触又是建立焊缝的结果发现最后计算出来的最大应力值很大，应力抹平之前和之后应力值相差很大，就足以说明此处计算出来的应力是失真的应力，用抹平后小很多的假应力来评定，自欺欺人。

9. 笔者认为垫板完全可以用，基于正确的计算结果和理论分析判断，并在结构设计、制造、检测方面提出相应的符合疲劳设备的技术要求并选取相对应的疲劳强度减弱系数进行评定。

10. 需正确理解垫板的存在会降低抗疲劳性能的前提条件，如果是由垫板连接区域决定疲劳强度的，那么垫板的存在势必会降低整台设备的许用循环次数，即降低抗疲劳性能；但如果完全是由其它部位如接管根部决定的疲劳强度，那么垫板的存在对整台设备疲劳强度和性能便没有任何影响了，仅仅因为加垫板以后会构成一个高应力区就让别人最好不要采用垫板，这就是矫枉过正或因噎废食的逻辑。

笔者写这篇文章的目的是因为最近看到很多这方面的讨论，自己也进行了一点思考，觉得一些观点确实有失偏颇不敢苟同，实事求是的从自己认知的客观层面写了一点自己的感悟，建议朋友们在遇到更多类似问题时能够真正的基于自己的理论知识和经验针对实际的情况进行具体的分析和合理准确的判断，而不建议去盲目的认同和跟从。限于笔者文笔和水平有限，文中表述会有不清楚的地方，观点也未必正确，仅限于自己的理解和仅供参考讨论，欢迎不吝批评指正。