壓力容器圓筒開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法研究范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了壓力容器圓筒開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：受到工藝操作等因素的要求，在施工中會(huì)出現(xiàn)殼體大開(kāi)孔的問(wèn)題。壓力容器殼體大開(kāi)孔主要就是因?yàn)樵陂_(kāi)孔接管位置中的應(yīng)力相對(duì)較為復(fù)雜，降低了其承壓能力。而在開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)的內(nèi)壓作用影響之下，殼體與接管鏈接位置結(jié)構(gòu)幾何并不連續(xù)。在相關(guān)區(qū)域中則就會(huì)出現(xiàn)較高的應(yīng)力集中問(wèn)題，這樣就會(huì)誘發(fā)多種安全隱患問(wèn)題。為了解決此種問(wèn)題，文章主要對(duì)壓力容器圓筒大開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析研究。

關(guān)鍵詞：壓力容器圓筒；大開(kāi)孔；補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法

應(yīng)力集中危害問(wèn)題要通過(guò)正確的方式強(qiáng)化管理，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算分析，進(jìn)而充分的保障壓力容器的安全性，提升整體的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方式，可以有效的解決此種問(wèn)題。

1.壓力容器圓筒大開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法應(yīng)用價(jià)值

多數(shù)工程具有復(fù)雜化、大型化以及工藝特殊的特征，在施工中一些壓力容器要通過(guò)較大的開(kāi)孔接管進(jìn)行處理，此種方式會(huì)轉(zhuǎn)變?cè)腥萜鞯膽?yīng)力狀態(tài)，消弱壓力容器的強(qiáng)度。針對(duì)與柱殼容器，開(kāi)孔之后會(huì)導(dǎo)致其受到接管彈性約束的影響，導(dǎo)致容器主管的開(kāi)孔附近受到薄膜應(yīng)力狀態(tài)軸向力以及環(huán)向力的影響，出現(xiàn)彎矩以及扭矩等問(wèn)題。為了提升整體穩(wěn)定性，在實(shí)踐中針對(duì)一些大開(kāi)孔設(shè)計(jì)y要通過(guò)科學(xué)合理的方式分析受力狀況，進(jìn)而保障施工安全性，提升整體質(zhì)量。

2.壓力容器圓筒大開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法

2.1壓力面積法

通過(guò)歐盟標(biāo)準(zhǔn)壓力面積法，綜合我國(guó)實(shí)際狀況，在被開(kāi)孔削弱面積補(bǔ)在孔的周?chē)o出其需藥補(bǔ)強(qiáng)的具體面積，不計(jì)孔周邊的應(yīng)力集中問(wèn)題。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)主要的要求就是基于結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力強(qiáng)度分析，基于一次應(yīng)力強(qiáng)度出發(fā)，分析開(kāi)孔邊緣二次應(yīng)力安定性。綜合其安全系數(shù)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)分析。此種方式對(duì)于開(kāi)孔邊緣的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行分析是否滿(mǎn)足一次總體以及局部中對(duì)于薄膜應(yīng)力靜力強(qiáng)度要求。通過(guò)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)范圍材料平均薄膜應(yīng)力控制的方式達(dá)到進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度的控制與管理，要保障其在一倍的許用應(yīng)力。綜合壓力在殼體受壓面積產(chǎn)生的荷載以及有效補(bǔ)強(qiáng)范圍中的課題、接管。補(bǔ)強(qiáng)材料面積承載能力平衡的相關(guān)靜力平衡條件則可以確定其進(jìn)行接管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的方式。在殼體以及接管、補(bǔ)強(qiáng)材料相同的時(shí)候要根據(jù)以下公式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算公式為：P表示的是設(shè)計(jì)壓力。

2.2分析法

分析法就是根據(jù)彈性薄殼理論獲得的應(yīng)力分析方式。主要就是在內(nèi)壓作用之下其具有徑向接管圓筒開(kāi)孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)分析。分析法設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與壓力面積法之間具有一定的差別。此種方式的模型假定接管以及殼體屬于連續(xù)性的整體型結(jié)構(gòu)，其計(jì)算模型如下圖所示。在應(yīng)用分析法的時(shí)候，要保障焊接接頭的質(zhì)量，保障其整體焊透性。分析法在設(shè)計(jì)中主要就是基于塑性極限以及安定分析確定，通過(guò)保障其一次加載的時(shí)候具有充足的塑性承載能力，具有反復(fù)加載的安定要求，進(jìn)而確定其開(kāi)孔安全性。此種方式有效的拓展了圓柱殼開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的適用范圍。圓柱殼開(kāi)孔接管理論中的力學(xué)技術(shù)主要就是綜合Morley方程，通過(guò)導(dǎo)出并且利用兩正交相貫圓柱殼位于交貫線(xiàn)位置中精確的連續(xù)條件，則可以確定在內(nèi)壓以及外載作用之下圓柱殼開(kāi)孔接管中的薄殼理論界。利用控制計(jì)算分析則可以確定開(kāi)孔位置中等效薄膜的具體盈利強(qiáng)度，以及其等效總應(yīng)力是否在應(yīng)力的強(qiáng)度之內(nèi)，分析校核大開(kāi)孔結(jié)構(gòu)整體的安全性。在設(shè)計(jì)中，為了充分的滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全性準(zhǔn)則要求的具體要求，保障其滿(mǎn)足最大一次加二次應(yīng)力強(qiáng)度的相關(guān)設(shè)計(jì)要求。可以管接頭中通過(guò)光滑打磨并且探傷的管接頭進(jìn)行焊縫處理，在不接受任何外荷載狀況之下，可以通過(guò)3Sm作為許用數(shù)值，綜合一定安全裕量，進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

2.3兩種補(bǔ)強(qiáng)方式的對(duì)比分析

臥式容器的設(shè)計(jì)壓力為1.0MPa，設(shè)計(jì)溫度為60℃，其殼體以及接管材質(zhì)為Q345R，其殼體以及接管厚度的附加量可以忽略；殼體與接管材料的許用應(yīng)力為189MPa，分別通過(guò)壓力面積法以及分析法進(jìn)行大開(kāi)孔接口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算分析，對(duì)比計(jì)算結(jié)果。分析進(jìn)行局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度以及最大薄膜的加彎曲應(yīng)力強(qiáng)度，綜合分析了結(jié)構(gòu)一次靜力強(qiáng)度不超標(biāo)，分析了結(jié)構(gòu)安定性要求。通過(guò)此種方式進(jìn)行圓通徑向接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)分析科學(xué)有效。在實(shí)踐中，雖然壓力面積計(jì)算方式的應(yīng)力運(yùn)載應(yīng)力范圍中，但是壓力面積方式僅通過(guò)靜荷載校核進(jìn)行分析，并沒(méi)有綜合開(kāi)孔周邊的應(yīng)力集中產(chǎn)生的影響。其計(jì)算應(yīng)力與許用應(yīng)力較為接近，并沒(méi)有充足的裕量滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)對(duì)于安定性的具體要求。其中分析法計(jì)算在實(shí)踐中對(duì)于最大薄膜以及加彎曲應(yīng)力強(qiáng)度具有較為顯著的應(yīng)力限制作用。而相對(duì)于較薄的殼體，通過(guò)控制開(kāi)孔位置殼體設(shè)計(jì)的厚度主要通過(guò)安定性準(zhǔn)側(cè)進(jìn)行處理。因此，通過(guò)壓力面積法缺乏足夠的可靠性。通過(guò)壓力面積法進(jìn)行計(jì)算分析，針對(duì)較大直徑的殼體一般開(kāi)孔，壓力面積法有效補(bǔ)強(qiáng)寬度相對(duì)較大，殼體可以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的面積相對(duì)較大，在進(jìn)行開(kāi)孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)相對(duì)較為保守，在其開(kāi)孔率以及殼體徑厚相對(duì)較大的時(shí)候則就會(huì)出現(xiàn)相反的問(wèn)題，根據(jù)壓力面積法設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安定性的實(shí)際需求。

結(jié)束語(yǔ)

利用圓筒徑向接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方式進(jìn)行大開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定，此種方式是基于我國(guó)薄殼理論獲得的應(yīng)力分析方式，其精度與適用范圍廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]張靜.壓力容器設(shè)計(jì)中的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)探究[J].中國(guó)石油石化，2017（10）：84–85.

[2]艾波，謝育輝，任相軍.應(yīng)力腐蝕環(huán)境下壓力容器大開(kāi)孔的計(jì)算方法分析[J].安全、健康和環(huán)境，2018，18（12）：24–28.

[3]蘭春林，張涵進(jìn).壓力容器封頭上錐形接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算[J].石油和化工設(shè)備，2017（4）.

作者：蔡敏 單位：福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院漳州分院