异径三通有限元强度分析

三通作为高压管汇中的关键部件,在实际使用中经常出现刺裂现象。为了验证三通设计的合理性及安全性,对90°铸钢异径三通在额定工作压力和静液压试验压力工况下,进行了有限元分析计算。按照ASME规范应力分析法分析了其应力类别及应力组合,证明有高应力区存在。改进模型结构后重新进行了有限元分析计算,并采用ASME规范分别就额定工作压力和静液压试验压力条件下的强度进行了校验,分析结果完全满足规范要求。     

固定管束釜式重沸器斜锥壳转角过渡区应力分析

对固定管束釜式重沸器的斜锥壳元件建立了简化力学模型,并进行了有限元分析计算,结果表明大端转角过渡区存在较大的弯曲应力.随后对一系列结构尺寸的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥壳大小端转角过渡区在各计算参数下基于分析设计的应力强度水平系数.结果表明,无论大端还是小端,应力强度水平系数随大小端直径比的增大及斜锥角的增大而增大.一次加二次应力的应力强度水平系数总是大端转角过渡区较大.而局部薄膜应力的应力强度水平系数当大小端直径之比较小时,小端较大;当大小端直径之比较大时,大端较大.     

固定管板釜式重沸器斜锥壳转角过渡区的应力分析

利用FEPG软件的前处理程序生成系统MTI,对固定管板釜式重沸器的斜雏壳建立了简化力学模型,并进行了有限元分析计算,发现斜锥大小端过渡区均存在应力集中现象,其中大端转角过渡区经线方向存在明显的弯曲应力,内壁表现为拉应力,外壁表现为压应力;环向内、外壁均存在明显的拉应力,且与最大拉应力位置相对应的外、内壁上亦存在一定的压应力.对一系列参数的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥大小端过渡区在各计算参数下基于分析设计的应力集中系数,发现无论大端还是小端,应力集中系数随大小端直径比的增大、斜锥角的增大而增大;一次加二次应力的应力集中系数总是大端过渡区较大,而局部薄膜应力的应力集中系数当大小端直径之比较小时,小端较大,当大小端直径之比较大时,大端较大.     

工艺管道一次应力校核方法分析

由于目前对ASME B31.3标准和CAESAR II管道应力分析软件的理解和应用不同,国内外工程公司按照ASME B31.3校核工艺管道一次应力通常考虑冷态一次应力,而忽略了热态一次应力。通过解读冷态一次应力和热态一次应力的定义,根据ASME B31.3-2014规定的校核准则,讨论了热态一次应力的四种计算方法,并编制了相应的管道应力分析工况。最后结合某管道系统案例,应用CAESAR II管道应力分析软件对热态一次应力的四种计算方法进行了详细阐述,对比分析了不同方法的工况定义和计算结果,提出建议方法,供同行参考。     

特殊形状三通管道的应力分析

通过对减压转油线的应力分析,阐述了特殊形状三通管道(包括Y形三通、裤形三通)的应力分析方法和过程。对特殊形状三通应力增大系数的确定方法进行了专门研究,并将其应用于实际工程管道的应力分析。还对管道应力分析中的某些错误认识进行了纠正。     

2004版ASME规范B31．3工艺管道的技术变更

ASME B31．3-2004与ASME B31．3-2002相比,作出了一些重要变更,这些变更涉及焊缝接头强度降低系数W、应力范围系数f,用于高应力范围的另一种规则、高温情况下针对偶然载荷的另一种许用应力、膨胀节的特殊设计要求等,笔者针对这些变更作出说明。     

含轴向缺陷管道的爆破压力计算方法研究

对含轴向缺陷管道的爆破压力做了研究,将几种国际上流行的计算管道爆破压力公式中的流变应力以及鼓胀系数进行重新组合,并将计算结果与试验数据进行比较,得出流变应力是影响爆破压力的主要因素,并且得出在相同的鼓胀系数下,采用BS7910中的流变应力计算结果更接近试验数值。在用NG-18方程评价或计算管道的爆破压力时,采用修正后的ASME B31G准则中的鼓胀系数和BS7910中的流变应力是一种比较理想的结合。     

一种新型管道支路补强件

管道支路连接件主要有管台、焊接补强板等,此类管件与主管道为角焊缝连接,焊接工作量大,焊接质量无法保证。介绍一种新型对接焊整体补强件,与主管的焊接为对焊连接,焊接工作量小,焊接质量可通过X射线探伤控制,并且补强件与支管为整体成型,具有良好的抗位移应力和弯曲应力的性能。本管件按照压力面积法进行补强厚度计算,对管件整体加厚,ASME B31.3及GB/T20801标准允许在高压系统、压力交变系统使用此类型补强件。     

天然气净化厂放空系统设计与应用

为做好天然气净化厂放空系统的设计工作,首先根据规范确定净化厂天然气放空量,依据放空量计算出火炬筒出口直径和火炬筒高度;同时,利用Unisim Flare软件对全厂放空系统管网进行水力计算,确定放空系统管径,利用CAESARII软件对放空管道进行了应力分析,通过应力补偿和管道支吊架的设置减少放空管道的振动和摩擦,确定放空系统管道安装方式。该放空系统设计成果在靖边气田30亿m3/a规模的天然气净化厂的设计中采用,经现场运行,放空系统运行稳定,满足生产需要。     

去应力退火对X80焊管残余应力影响分析

为了提高焊接质量,降低X80直缝埋弧焊管制造过程中产生的残余应力,采用ABAQUS有限元分析软件对焊管合缝、焊接和去应力退火三个关键工序中产生的应力进行了分析计算。结果显示,合缝过程中,管坯的内、外表面应力分布从焊缝位置到焊缝180°处呈波动式增加,应力值从20 MPa升至550 MPa;焊接完成后,焊缝处和焊缝180°处焊接应力最大,约为350 MPa,从焊缝10°到180°范围内应力逐渐增大,相比较合缝工序,下降了约200 MPa,但残余应力仍然很大;以600℃去应力退火为例,退火前后,管坯内、外表面的残余应力下降了约50%。结果表明,去应力退火具有减小和均匀X80厚壁直缝埋弧焊管残余应力的作用,残余应力值随着去应力退火温度的升高而逐渐降低,焊管制造过程中,应兼顾经济效益和综合性能,选用最佳消除残余应力的工艺,提高焊管质量。     

标准中关于拔制三通开孔补强计算方法的对比

国内关于油气输送用拔制三通的设计计算所采用的标准主要有GB/T 50251—2003《输气管道工程设计规范》,GB/T 50253—2003《输油管道工程设计规范》,SY/T 0510—2010《钢制对焊管件》以及ASME B 31.3—2010《Process Piping》等,但各标准关于三通的设计计算方法稍有差异。对4种标准中关于拔制三通开孔补强计算方法进行了对照,指出各标准的异同,并通过实例计算对其结果进行了对比,可为工程设计计算及校核计算提供参考。     

焊接等径三通的应力测定

管道系统中有大量的三通部件在工作过程中主要承受内压作用，与此同时，由于管系的自重、温度变化、装配误差、管道位移等原因，使连接三通的支、主管端分别受到各种形式的内、外载荷作用。本文通过对两个φ152mm×20mm焊接等径三通的应力测定，分析了内压载荷下经堆焊加宽方式对三通焊道的补强效果及其应力的分布情况，并做出强度评价。     

ASME Ⅷ.2多孔板弹性分析方法在大型列管式反应器设计中的应用

大型列管式反应器是石化装置中的重要设备。该类反应器和上下管板与管壳程筒体均焊接的固定管板式换热器类似。在装置大型化后,这类反应器中换热管数量较多,建立3D模型进行有限元应力分析,求解不便。ASMEⅧ.2标准中的分析计算章节,采用附录5-E的弹性应力分析为基础的多孔板设计方法,将管板等效成当量实心板进行应力分析,简化了计算,是目前国际上较为通用的方法。文章详细介绍了某大型列管式反应器采用ASMEⅧ.2中当量实心板简化方法进行应力分析的过程,并将分析结果与真实的3D模型计算进行对比,结果表明:这种方法是可靠的,可在实际工程中应用。     

高压厚壁容器斜向开孔强度分析及极限载荷计算

对一例高压厚壁容器斜向开孔三通支管,先采用工程经验设计方法对其进行强度校核,然后建立该开孔结构的三维有限元模型,将其计算结果与经验设计方法进行比较和分析,最后用ASME双弹性斜率法计算了顶部三通的极限载荷。     

焊接接头系数简仪

通过分析钢制压力容器焊接工艺的缺陷，比较我国设计规范中的焊接接头系数与ASME（美国机械工程师协会标准）相关内容的差异，讨论了选用中的一些问题，并提出了更新设计规范中焊接接头系数选用体系的建议。     

含砂输气管线三通部位的冲蚀仿真模拟

含砂输气管线中三通部位易受到冲蚀破坏。为了准确掌握三通在不同流向及安装位置下冲蚀破坏的具体位置,分析了影响冲蚀速率的主要因素,通过建立CFD仿真模型进行计算分析,指出三通管件两颊部位和迎流壁面处易发生冲蚀,同时部分沉积在管道底部的砂粒也会对管壁造成一定冲蚀。通过单一变量法进行对比分析,结果表明冲蚀速率随着流速、粒子质量流量的增大而增大,但随着形状系数的增大而减小,即粒子越接近于圆球形,冲蚀速率越小,形状系数较小时影响较为明显,较大时影响变小,同时还随粒子直径的增大而增大,但是到一定程度后,不再增大。     

焊接等径三通的应力测定

管道系统中有大量的三通部件在工作过程中主要承受内压作用，与此同时，由于管系的自重，温度变化，装配误差，管道位移等原因，使连接三通的支主管端分受到各种形式的内，外载荷作用。本文通过对两上Ф１５２ｍｍ×２０ｍｍ焊接等径三通的应力测定，分析了内压载荷下烃堆焊加宽方式对三通焊道的补强效果及其应力的分布情况，并做出强度评价。     

东海低渗区压裂诱导应力分析及施工参数优化

考虑地层弹性模量、泊松比、地应力等参数,基于位移不连续理论、弹性理论,建立了诱导应力场数学模型,以东海低渗21-X井为例,开展了Abaqus数值模拟,分析了射孔角度、射孔排量、簇间距对裂缝转向扩展和诱导应力的影响,结果表明：随着簇间距的增大诱导应力增大,增大幅度呈平缓趋势,推荐簇间距为30～60 m;随着射孔排量增大,诱导应力差异系数范围逐渐增大,推荐射孔排量为5～6 m³/min;当射孔角度为0°时,裂缝长度最长,随着射孔角度增大,裂缝逐渐形成双翼型转向裂缝,且转向特征逐渐明显,推荐射孔角度为0°～30°;当水力裂缝偏转角<90°或天然裂缝偏转角≤45°时,水力裂缝尖端诱导应力差较小,甚至为负,从而阻碍裂缝转向作用力较小,有利于形成复杂缝网,达到增产上储的目的。     

1Cr18Ni9Ti钢的焊接残余应力及其测定

本文介绍了1Cr18Ni9Ti钢的焊接残余应力分布特征及盲孔测量法的原理、标定试验和应变释放系数A、B。测量了不同焊接工艺条件下对接接头的残余应力。讨论了有关精度和可靠性问题。提出把A、B系数分级使用的方法,并建议把残余应力分布特征作为评定某些产品焊接工艺的指标之一。     

海洋平台中高温管道系统的应力分析

海洋平台中的排烟管温度很高。管路系统在热胀和冷缩时,会导致管系的热应力,并对连接设备和船体结构产生很大的作用力,因此膨胀节的选型、管路系统的布置、支撑类型和结构等将直接影响船体和连接机器的安全。结合工程实例,采用CAESARⅡ管道应力分析软件对高温管道进行静力学及动力学模态分析。按照大口径管道的弯头和三通的柔性系数对模型进行特殊考虑。经过模拟分析计算,证实该高温管道系统的一次应力和二次应力均满足标准要求。