奥氏体不锈钢制压力容器强度裕度研究

分析了国内外压力容器标准中关于奥氏体不锈钢的许用应力,并通过工业规模奥氏体不锈钢压力容器爆破试验得到了容器的实际爆破压力,根据爆破压力与设计压力的比值比较不同标准下的压力容器强度裕度,结果说明GB 150在许用应力方面相对其他国际标准较为保守,建议以残余应变为1%的屈服强度代替残余应变为0.2%的屈服强度.     

铜制压力容器轻量化研究

中国标准中铜材许用应力取值较欧美标准偏低,是国产铜制压力容器耗材较多的主要原因之一。通过比较和分析国内外铜制压力容器标准,指出屈服强度是影响铜材许用应力的关键因素。建议采用1.0%非比例延伸强度代替0.2%非比例延伸强度作为屈服强度,以提高铜材许用应力,进而提高我国铜制压力容器的轻量化水平。并以H62铜合金为例,进行了容器爆破试验研究和有限元分析,结果表明许用应力提高后,铜制压力容器仍具有较高的强度裕度。     

铜制压力容器力学性能数值模拟研究

采用数值计算方法结合材料的真实应力应变参数模拟了H62铜合金制容器承压至爆破过程的力学行为,并分别根据数值计算结果和理论计算公式预测了容器的全屈服压力和爆破压力,并得出以下结论:根据数值计算结果,按我国许用应力计算方法设计的H62铜合金制容器在承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.98,爆破安全裕度为5.06;若采用Rp1.0作为屈服强度来设计,其承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域也都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.72、爆破安全裕度为4.40,仍较高,满足要求     

ASME应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析

弹塑性有限元分析需要材料的真实应力—应变曲线,但利用ASME中的应变强化本构模型,按标准保证值和实测值分别建立的ASME真实应力—应变曲线存在较大的差异。运用ANSYS有限元软件模拟同一个1.4301奥氏体不锈钢压力容器模型在这两种材料参数下筒体应力、应变以及爆破压力的差异,并将模拟结果与试验结果对比。同时利用有限元模拟和爆破试验的爆破压力结果,分析奥氏体不锈钢应变强化压力容器在不同预应变下的安全裕度和实际安全裕度。结果表明：按保证值材料参数设计的压力容器,容器的实际塑性应变要比理论值小很多,用实测值材料参数设计大变形压力容器时应严格控制实际的应变值;应变强化压力容器的理论设计应变可达10%,但实际应变应在5%左右,容器才具有足够的安全裕度。     

钢制压力容器静强度可靠性设计研究

墓于信息熵理论,分析钢制压力容器的最苛刻压力试验条件;得到五种结构容器模糊静强度在最苛刻压力试验时可接受的可靠度;从等可靠度的观点,确定六种结构容器模糊静强度在压力试验和正常操作时的许用可靠度;建立按模糊静强度许用可靠度确定超压限制系数、安全系数及试验压力系数的钢制压力容器静强度可靠性设计的关健技术.采用25组钢制薄壁内压容器屈服强度和58组钢制薄壁外压容器临界失稳强度的试验数据,验证文中方法的有效可行性.     

铝制容器的材料许用应力选取及强度设计分析

对于常见的组焊铝制压力容器,标准都规定了铝材状态的使用。而铝材使用状态的限制,主要是源于材料经过焊接而受到的影响,焊接热使母材在热影响区强度下降,由此规定了铝材使用状态的许用应力值,以确保设备的安全可靠。那么,对于一些工程实际运用的节能环保设备,即免焊铝制容器,避免了焊接,是否可使用其他状态的许用应力值。通过对铝材使用状态的探讨及免焊铝制容器的强度设计分析,充分说明铝材材料状态的使用,可根据实际使用情况,选用不同材料状态的许用应力值。     

基于许用可靠度的超高压圆筒爆破安全系数

基于钢制薄壁压力容器的可靠性研究,确定了超高压圆筒在耐压试验与正常操作状态下的许用可靠度系数,采用应力-强度干涉模型,建立了超高压圆筒爆破安全系数、试验压力系数与许用可靠度系数三者之间的关系。研究表明:1)超高压容器爆破压力许用可靠度系数,在耐压试验时的范围应不小于3.31且不大于6.81,在正常操作时应不小于3.91且不大于7.57。2)基于满足许用可靠度系数范围,采用福贝尔(Faupel)公式设计径比在1.33与4.71之间的超高压圆筒,当圆筒材料的屈强比在0.4997与0.8852之间时,爆破安全系数的最小值为2.50,对应的试验压力系数应不小于1.08且不大于1.25。     

钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数的研究

考虑到容器静强度与载荷的不确定性,得到钢制薄壁内压容器的安全系数与试验压力系数,是创建压力容器可靠性设计理论的重要内容;根据容器静强度在最苛刻耐压试验时的许用可靠度,确定了容器在耐压试验和正常操作时的最小许用可靠度范围;得到了用于计算钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数与试验压力系数的方法。     

基于参数化设计的压力容器有限元分析

本文基于国标GB150-2011关于压力容器的规定,完成压力舱及平盖的各项参数计算,基于计算所得参数完成压力容器的结构设计。为进一步探究计算所得参数的可行性,利用ANSYS对压力容器进行仿真分析,对压力容器结构强度及密封性能展开研究,得到压力容器处于工作状态时的应力及变形分布情况。由数值仿真结果所得应力及变形云图可知：压力容器处于最大工作压力时,平盖及压力舱O形圈沟槽处的相对变形量为0.13mm,O形圈压缩量为17.5%,满足密封性能的要求。压力舱最大应力为150MPa,平盖最大应力为100MPa,两者的应力值均小于材料的屈服强度,满足结构强度要求。     

奥氏体不锈钢制压力容器应变强化工艺研究及安全性分析

根据欧盟EN 13458-2: 2002中关于奥氏体不锈钢制压力容器应变强化标准确定了材料的许用应力,设计并制造了奥氏体不锈钢制试验容器,合理制定了焊接工艺并对容器焊缝进行了射线和渗透检测,所有焊缝质量均达到Ⅰ级合格。通过自行开发的精确自动加压设备对试验容器实施应变强化工艺,通过测量应变强化后容器周长变化量来计算强化容器的永久变形量,并与理论值进行了比较,两者吻合较好。对应变强化容器进行了爆破试验,以确定其爆破压力和爆破部位,并测量容器启裂部位的周长变化量和壁厚减薄量,检验强化容器的塑性储备。探究了应变强化容器极限承载压力和爆破安全系数并讨论了其安全性。