压力容器接管部位的可靠性设计研究

使用ANSYS软件对某压力容器筒径,不同开孔直径壳体,共3个模型的开孔接管部位进行分析设计,同时提出最弱环模型对接管部位应力强度进行可靠性评定。研究结果表明,在接管需要补强时采用补强圈或厚壁接管补强,均可有效地改善孔边应力集中;随着开孔率的增大,厚壁补强接管部位的可靠性大于等面积补强法所得结果;最后提出厚壁补强时合适的可靠度取值。     

容器开孔补强设计的分析与探讨

以等面积补强法为准则,对我国目前主要使用的开孔补强设计标准进行了分析研究,并提出一些建议。从另一角度分析了等面积补强时容器上椭圆形开孔长短径之比不大于2.0的要求;圆筒体切向接管时应使接管开孔直径大于等于圆筒体内径的四分之一,对圆筒体应取与壳体轴线平行的纵向最大直径为开孔直径,对球壳应取纵向和环向中的最大直径为开孔直径;圆筒体轴向斜接管的轴线与圆筒体表面法线的夹角应小于等于60°;对复合材料接管补强指出了其接管名义厚度、接管计算厚度和强度削弱系数的计算方法。     

圆柱壳开孔接管结构弹性失稳临界压力研究

针对外压圆柱壳开孔接管结构,通过有限元非线性屈曲分析,较为系统地讨论了不同开孔率d/D、接管与筒体厚度比δ_(et)/δ_e、筒体径厚比D_o/δ_e及筒体长径比L/D_o参数下临界压力P_(c)r的变化规律,同时与GB150-2011半面积补强法计算结果进行比较分析。研究结果表明,开孔率较小或较薄壁筒体接管开孔结构下,开孔接管对筒体临界压力无明显削弱;较厚壁短圆筒及大开孔时,开孔接管结构的削弱作用尤为显著。基于规则设计的半面积补强法结果与屈曲分析结果存在一定差异。较小D_o/δ_e及短圆筒下,半面积补强计算结果偏于冒进,安全裕度不够;较大D_o/δ_e及长圆筒下,半面积补强计算结果则偏于保守。     

球壳大开孔平齐接管补强设计方法评价

为了对球壳大开孔补强结构做出合理安全评价,利用我国现行标准中的补强方法,对D=500 mm,直径厚度比D/T=68、接管与壳体半径比r/R分别为0.5,0.6,0.7,0.8的球壳大开孔结构进行了补强计算,对补强后的球壳大开孔平齐接管结构,选择其高应力区的若干截面,按照"分析设计"方法进行了应力强度评定.结果表明,按极限分析法和压力面积法进行补强后的结构按分析设计可以通过;随着D/δ的增大,接管有效厚度与最小厚度之比g值随之增加;时多数大开孔情况,利用极限分析法补强后的结构更安全.     

管道开孔接管和三通设计及应力分析

通过对管道开孔接管和三通设计研究及有限元应力分析,获得了内压作用下的管道开孔接管和三通的应力分布特性.同时,对管道开孔接管和三通的结构尺寸进行了探讨,讨论了各参数的变化对管道开孔接管和三通应力的影响,得出了一些有价值的结论,达到了为管道开孔接管和三通设计和制造提供参考的目的.     

单个凸缘接管开双孔结构的开孔补强设计

以某项目PTA结晶器下封头单个凸缘接管开双孔为例,按GB/T 150.1～150.4-2011中的等面积补强法进行开孔补强设计计算,利用有限元分析法对补强结构进行优化,确定开孔补强结构的设计尺寸,结果既能够满足安全性要求,又能够提高材料利用率。     

内压圆筒径向嵌入式接管开孔补强的等面积法

依据GB 150.1～150.4-2011《压力容器》标准介绍内压作用下的圆筒上径向嵌入接管所需单个开孔的补强设计用等面积法,并提出一套能够保证设计、制造和检验质量的确定补强结构尺寸的方法。     

带压开孔管道在弯矩作用下强度性能的试验研究

采用与带压开孔中相同的焊接工艺(间断焊)制造2台带压开孔试验模型,分别用于横向和纵向的弯矩试验,研究带压开孔管道的强度性能.结果表明,在弯矩作用下,带压开孔结构的支管和主管两侧的弹性应力分布呈现反对称性,在支管和主管的相贯区附近有明显的应力集中现象,支管和主管相贯区受拉侧关键点的极限弯矩值最小,应力值最大,此处为结构的危险区域;在结构尺寸和材料相同的情况下,承受纵向弯矩模型的极限弯矩大于承受横向弯矩模型的极限弯矩,二者的比值为1.68.     

裂纹补强板塞焊孔设计参数分析

为解决工程结构中裂纹补强板塞焊孔的设计参数优化问题，使用有限元法计算裂纹尖端的J积分值，以此分析补强板的塞焊孔直径、间距及数量等设计参数对裂纹补强性能的影响。结果表明，在国家标准（GB50661-2011）规定的范围内，塞焊孔之间的间距越小，塞焊孔直径越大，补强板的补强性能越好。对于确定的裂纹，在裂纹两端沿裂纹方向增加塞焊孔，可提高补强板的补强性能，并且在裂纹两端各增加3列时，补强性能达到最大值；而在垂直裂纹方向增加塞焊孔，会使补强板的补强性能减弱。     

大型立式储罐罐壁开孔补强应力分析

简述了大型储罐罐壁开孔补强的基本设计原则.对比JB/T 4736-2002《补强圈》标准中有关材料强度及厚度的要求,得出现有大型储罐的第一圈罐壁材料强度及厚度均不符合该标准要求.采用有限元数值计算模拟了储罐开口补强处分别在有无补强圈、不同开孔直径以及不同接管内伸长度时开孔周边的应力分布规律,并根据计算结果,对比分析储罐大开孔补强与小开孔补强的特性差异.分析了罐壁开口补强处的应力分布规律,并得出了相关结论,为储罐设计者合理设计开孔补强提供参考.     

20钢等径无缝三通开裂原因

某等径无缝三通在试压投产过程中支管侧发生开裂,采用形貌、显微组织观察,无损检测,化学成分、力学性能测试等方法分析了其开裂原因.结果表明:该失效三通的开裂位置在支管的环焊缝上,环焊缝是在三通制造阶段产生的,不符合等径无缝三通的生产质量要求;开裂的主要原因是环焊缝上存在严重的未焊透缺陷,随着试压压力增大,未焊透缺陷处起裂并...     

弯矩作用下补强圈对带压开孔管道强度性能影响的试验研究

采用与带压开孔中相同的焊接工艺制造了有补强圈和无补强圈两台试验模型,并进行横向弯矩试验。结果表明:模型主管、支管和补强圈横向截面两侧的应力分布呈现反对称性,模型支管根部有明显的应力集中现象;补强圈改变了模型主管上的应力分布规律,主管上的应力集中区从支管和主管的相贯区转移到补强圈外边缘的焊缝附近;补强圈降低了模型的最大应力,提高了模型的承载能力,有补强圈模型的应力比降为无补强圈模型的1/2,但极限弯矩提高为无补强圈模型的1.45倍。     

薄壁容器大开孔的新型补强结构

结合薄壁压力容器大开孔的特点,提出一种新型补强结构。以减压塔转油线开孔为例,按照分析设计思想,采用有限元方法设计新型补强结构,并对结构进行尺寸优化和稳定性校核。结果表明,新型补强结构既能满足减压塔刚度和强度要求,又可节省补强材料。     

开孔补强设计在压力容器设计中的应用探析

开孔补强设计是压力容器设计中必不可少的一部分,压力容器的设计制造中对开孔补强设计的计算和标准要求做出了相关规定。但是实际上开孔补强的设计是否具有安全性、经济性、合理性,需要通过实验验证得知。本文就开孔补强的方法进行分析研究,探讨在压力容器的设计中开孔补强的运用,以便提高压力容器的适用性、安全性、经济性。     

大口径三通管热模拔制成形新工艺研究

在分析大口径三通管传统加工工艺的缺点和不足的基础上,详细介绍了三通管热模拔制成形新工艺。该工艺是在管坯上开一个椭圆形预制孔,然后用加热装置将预制孔周围加热至1 200℃,再在立式液压机上用热拔模具直接拉拔成形三通支管。在某管件厂现有设备的基础上进行了相关实验,结果表明该新型大口径三通管热模拔制工艺能很好地成形出三通管。     

内压作用下圆柱壳开孔接管的分析设计方法

对于带径向接管的圆柱形压力容器,提出了一种以薄壳理论为基础的应力分析方法。与前人采用各种简化理论解不同,该方法基于精确的圆柱壳Morley方程解以及两圆柱壳交贯线处精确的边界条件,从而提高了解的精度,其适用范围扩大至开孔率0.93。一系列密网格三维有限元解验证了解的可靠性。本文根据作者所提出的理论解给出了圆柱壳大开孔补强的分析设计方法,分析表明：在大开孔情况下等面积补强法没有足够的安全裕度。     

异径四通的塑性极限分析

异径四通是过程工艺和物料运输中常用的管件,采用弹塑性有限元方法对异径四通塑性极限内压进行研究,分析异径四通的破坏过程及失效特征,明确了主管径厚比、支主管径比、过渡圆角与外径比、支主管壁厚比等尺寸参量对异径四通极限载荷的影响并得出相应的影响曲线,建立了常用尺寸范围内异径四通管件塑性极限内压工程估算式。研究结果可为四通管件优化设计和含缺陷结构的完整性评定提供参考。     

内压作用下等壁厚过渡及等圆角过渡三通塑性极限分析

为了保证采油树的安全运行,采用弹塑性有限元方法,对采油树结构中常用的管件三通的极限载荷开展研究。国产采油树三通的相贯区域均有一定的壁厚加厚现象,通过采用两种过渡方法(等壁厚过渡和等圆角过渡)分析壁厚的影响。研究内容如下:分析了三通的失效形式,并确定了不同影响因素包括两种圆角过渡方法、主管径厚比及铸造圆角值对三通极限载荷均有一定程度的影响;建立了覆盖常用主管径厚比、铸造圆角及两种铸造方法的极限内压数据库;确定了两种过渡方法的优劣性及最佳铸造圆角值,得到了三通的影响因素曲线及工程估算公式;最后,通过试验验证了仿真的合理性。该研究结果可为三通的结构选型及设计优化提供参考依据。     

压力容器大开孔补强方法

大开孔压力容器在开孔接管部位有很大的应力集中，必须进行补强。本文介绍了几种压力容器大开孔补强方法：压力面积法、极限载荷法、有限单元法，并分析了原理和特点。     

基于三维扫描钢制三通管件检验检测应用研究

为提升钢制三通产品制造、检验、检测的质量技术水平,开展基于三维扫描技术的钢制三通管件检验检测的应用研究。建立了集数学仿真、数据分析、图形技术、软件界面技术为一体的专业设计、仿真分析与检验检测技术,通过三维扫描测量钢制三通管件的三维尺寸,与设计外观几何尺寸的标准模型进行比对,从而实现对产品的检验检测。使用该技术只需要将采集到的三维点云做简单操作处理就可以直接得到检验检测结论报告,不仅减少了人为因素的限制,还具有高效、精准、简便的特点,将有广泛的应用前景。