1989年以前，我國尚無壓力容器標(biāo)準(zhǔn) ，整個70年代直至80年代末，是以《設(shè)計規(guī)定》的形式出現(xiàn)的，它也具有強制性的法律意義?！对O(shè)計規(guī)定》嚴(yán)格禁止在橢圓封頭的80%Di以外開孔。
1989年我國建立了壓力容器的強制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB150，它同樣嚴(yán)格禁止在封頭的80%Di以外開孔。
1998年執(zhí)行第二版GB150，此版有了一點變化：允許在封頭的80%Di以外開孔了，但要求開孔的中心線沿封頭表面的法線，以保證開孔為圓形，而不是長圓形，以使應(yīng)力集中的峰值不會太高。
實際上橢圓是一條變曲率的曲線，不存在法線，尤其在封頭80%Di處，曲率急劇變化，連近似的法線都畫不出來。所以這一條實際無法執(zhí)行。）
那個年代，一提到在橢圓封頭的80%Di以外的位置開孔，真是談虎色變，唯恐避之不及。勞動局也特變關(guān)注這個問題，一旦有在這個禁忌位置開孔的，立即判廢，毫不留情。
2011年執(zhí)行第三版GB150，此版對橢圓封頭上的開孔未提任何要求。
2011版GB150的《標(biāo)準(zhǔn)釋義》對于這個問題的觀點，與該版GB150的正文大相徑庭。
2011版GB150的《標(biāo)準(zhǔn)釋義》（第142頁）明確指出：“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于80Di%范圍內(nèi)。這是因為對于80%Di范圍以外的封頭轉(zhuǎn)角部分曲率變化大，應(yīng)力水平高，封頭與接管間的相貫導(dǎo)致受力情況與等面積法基本假設(shè)偏差較大，因此需在實際工程中盡量避免。”
等面積法是按在平板上開孔做為力學(xué)模型推導(dǎo)出來的（由于焊上接管后，受力更復(fù)雜，所以等面積法還包含一定的經(jīng)驗成分，不過這不是本文所要討論的，這里不再贅述）。而橢圓封頭80%Di以外的轉(zhuǎn)角部分，沿經(jīng)向的近似曲率半徑很小，而周向的曲率半徑又非常大，所以此處不僅不是平面，而且不是經(jīng)向和周向曲率半徑相等的球面，也不是經(jīng)向曲率半徑無限大，而只存在周向曲率半徑的圓柱面。這使得此處的開孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離等面積法的力學(xué)模型，因此用GB150的開孔補強計算方法算出的補強結(jié)果與實際受力情況相差甚遠(yuǎn)，極不安全。
2011版GB150的正文與它的《標(biāo)準(zhǔn)釋義》為什么互相矛盾？
2011版GB150正文的主要編纂者就是2011版GB150《標(biāo)準(zhǔn)釋義》的編纂者；對《標(biāo)準(zhǔn)釋義》與標(biāo)準(zhǔn)正文的這個矛盾，我們應(yīng)當(dāng)從正面去理解，即這個矛盾必有其存在的合理理由。
現(xiàn)實的問題是很復(fù)雜的，往往是不能僅靠畫一條線就能妥善解決的，工程技術(shù)問題既要符合安全性，又要考慮經(jīng)濟性，比如現(xiàn)在我們所討論的這個問題。對于這臺水解反應(yīng)器，如果安裝在橢圓封頭80%Di以外的不是加熱器，而僅僅是一個人孔，那么除了如上所訴述的由于開孔位置所造成的受力嚴(yán)重不合理外，不會再附加其可以接受的
他的不利因素了。這時情況還不是太惡劣，其安全度在某種程度上還是可以接受的。（說明：這僅僅是相對而言，也可能如果此處開孔的僅僅是一個DN50的小管，其安全性才能達(dá)到可接受的程度。這個度如何把握，本人現(xiàn)在也無從下手，估計既要考慮開孔的大小，接管的附加載荷，又要考慮介質(zhì)的危害程度。）。如果非要加大反應(yīng)器直徑，以使此人孔進(jìn)入封頭80%Di，當(dāng)設(shè)備非常大時，會造成不必要的浪費；反之，雖不加大設(shè)備直徑，卻非要將人孔移至封頭的80%Di以內(nèi)，又可能給使用帶來不便；這時，人孔安裝在封頭80%Di之外，則是合理選擇，即經(jīng)濟又適用，其安全度又可接受。尤其隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，設(shè)備大型化的趨勢越演越烈，從經(jīng)濟上考慮，這種選擇是很有價值的。這就是2011版GB150沒有提出 限制在封頭80%Di以外開孔的道理所在。
然而，本設(shè)備設(shè)置在此處的卻是一個加熱器。這時，除了由于在此處開孔造成的危險因素外，
至少還要附加兩條不利因素：
首先，雖然設(shè)置了管束支撐，但由于設(shè)計和制造安裝都不可避免地存在誤差，所以必然會對此開孔附加一個很大的彎矩，使開孔處的應(yīng)力集中峰值進(jìn)一步增加。一般開孔處此應(yīng)力峰值達(dá)到設(shè)備基本應(yīng)力的三倍（按變形量用彈性模量計算出的虛擬應(yīng)力，以下同。），有時甚至達(dá)到六倍以上。而在此封頭80%Di以外開大孔，又加上上述的附加彎矩，此處的峰值應(yīng)力會更大，這就會使疲勞斷裂很快發(fā)生。
因為疲勞曲線的特點是：應(yīng)力越高，不產(chǎn)生疲勞失效所允許的循環(huán)次數(shù)越少。當(dāng)應(yīng)力高到一定程度，可能應(yīng)力循環(huán)十幾次，幾十次就會發(fā)生疲勞失效，一個壽命十幾年的設(shè)備正常開停車的次數(shù)就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于十幾次，幾十次，所以，此種狀況，發(fā)生疲勞失效的可能性還是較大的。
其次，作為一個U形管換熱器，振動也是不可避免的，震動會產(chǎn)生低應(yīng)力高循環(huán)疲勞失效。疲勞失效有兩種，一種是高應(yīng)力低循環(huán)疲勞，即上面所說的，開孔處峰值應(yīng)力極高時，應(yīng)力循環(huán)，十幾次，幾十次或幾百次就會發(fā)生疲勞失效。還有一種疲勞失效叫低應(yīng)力高循環(huán)疲勞，此時應(yīng)力極度低，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，循環(huán)次數(shù)達(dá)到一百萬次或以上是時，也會發(fā)生疲勞失效。而對于振動，一百萬次循環(huán)是不需太長時間的。
所以，本設(shè)備即使沒有發(fā)生高應(yīng)力低周期疲勞失效，由于存在振動，也還有可能發(fā)生低應(yīng)力高周期疲勞失效。
這就是為什么2011版GB150的《標(biāo)準(zhǔn)釋義》要求我們“出于安全考慮，建議開孔盡可能位于封頭80%Di范圍內(nèi)“及這種開孔“需在實際工程中盡量避免”。
開孔不合理時，失效的后果是什么？
壓力容器設(shè)計者首先要知道你所設(shè)計的結(jié)構(gòu)一旦失效，其后果是怎樣的，因為只有這樣你才能知道事情的輕重緩急，才能合理取舍。標(biāo)準(zhǔn)只告訴我們應(yīng)該怎么做，但不告訴我們?yōu)槭裁催@樣做。開孔失效的后果只能在壓力容器教科書中找到。在最具權(quán)威性的壓力容器教科書 ——天津大學(xué)余國崇編的《化工容器及設(shè)備》（此書幾十年來被大量的專著所引用，被大量的雜志上的專業(yè)論文所引用）告訴我們，接管補強不合理的失效形式是：疲勞和脆性斷裂。
脆性斷裂是一種災(zāi)難性的事故，它不同于設(shè)備的塑性失效斷裂，會有很多預(yù)警設(shè)施提示，還會有安全泄放裝置泄壓，；而脆性斷裂是在在介質(zhì)壓力還在設(shè)計壓力之內(nèi)，安全閥還未起跳的情況下，設(shè)備沒有任何幾何尺寸膨脹以供操作者發(fā)現(xiàn)的情況下，壓力表等儀表指示的數(shù)據(jù)沒有任何異常的情況下，爆炸突然發(fā)生。
疲勞，存在兩種情況。
一種情況是首先出現(xiàn)疲勞裂紋，被人們發(fā)現(xiàn)后停車，這就避免了裂紋進(jìn)一步發(fā)展至斷裂。但設(shè)備只能改做他用，因如按原參數(shù)運行，疲勞裂紋會進(jìn)一步擴展，直至發(fā)生脆性斷裂。
另一種情況是，疲勞裂紋一旦發(fā)生還未來得及被人們發(fā)現(xiàn)，裂紋已經(jīng)失穩(wěn)，脆性斷裂也就是爆炸已經(jīng)發(fā)生。
一臺設(shè)備的疲勞失效，是按第一種情況，還是按第二種情況，決定于該設(shè)備的斷裂韌度。斷裂韌度小，裂紋剛一發(fā)生，還未被人們發(fā)現(xiàn)，就會發(fā)生脆性斷裂，造成嚴(yán)重后果。而如果斷裂韌度大，裂紋發(fā)展到一定長度，張開一定寬度后才會發(fā)生脆性斷裂，這就有可能使在脆性斷裂發(fā)生前，裂紋被我們發(fā)現(xiàn)，因而就給了我們一定的時間采取關(guān)車等措施，可以避免災(zāi)難性事故發(fā)生。
