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拔制三通C值对三通受力

更新时间  2021-06-20 12:07 阅读
通过有限元分析方法,以 DN 1 200 mm×1 000 mm 拔制异径三通为例,计算分析了拔制三 通 C 值对三通各关键受力部位及三通爆破压力的影响。分析计算结果表明,①当 C 值小于当前规 范给定值时,增加三通 C 值能有效减小三通肩部、腹部的应力,三通的爆破压力增加也比较明显。 ②当 C 值大于规范给定值时,C 值的变化对各部位的应力影响变小,不能有效提高三通爆破压力。 ③在目前各规范规定 C 值的基础上,如再增加 C 值不能有效提高拔制三通的强度。

目前,国内外拔制三通壁厚的计算仍然是以等 面积补强方法为主,各规范对三通的有效补强面积 的计算方法略有差异,GB 50251 -2003 《输气管道 工程规范》、GB 50253-2003《输油管道工程规范》、 (液态烃和其他液体管 线输送系统)中没有考虑管道腐蚀余量[1-3],ASME B31.8 -2012,输气和配气管道系统考虑了腐蚀 余量[4]。当拔制三通口径较大时,计算得出的有效 补强宽度均大于规范所给定的 C 值。能否通过增 加三通的 C 值,尽可能减小三通设计壁厚以解决高压力、大口径三通面临的设计及制造中的上述难题, 是目前国内外管件行业关注的焦点。 文中采用有限元分析方法,计算分析了当拔制 三通 C 值变化时,三通各关键受力部位的应力以及 三通爆破压力的变化情况,可供设计者考虑是否需 要增加三通 C 值的问题时参考。

拔制三通结构示意图见图 1。图中,do 为拔制 支管外径,δb 为拔制支管壁厚,Do 为主管外径,δ为 主管壁厚,Ro 为外倒角平均曲率半径,Ri 为内倒角 平均曲率半径,C 为三通主管端面距三通支管中心 线距离,M 为三通 支 管 端 面 距 三 通 主 管 中 心 线 距 离,mm三通的关键受力点主要在肩部和腹部,示意图 见图 2 [6]。图中,肩部内侧点取为内过渡圆弧中心 点 N 1 ,肩部外侧点取为外过渡圆弧中心点W 1 ,腹部 内侧、外侧测点分别取为主、支管相贯线腹部内侧中 心点 N 2 、外侧中心点 W2 。

拔制三通

(1)当 C 值逐渐增大,三通肩部内侧、外侧应力 逐渐减小;但当 C 值大于规范给定值之后,肩部内、 外侧应力变化很小。由此可知,在目前规范所规定 的 C 值基础上,再增加 C 值是达不到有效降低三通 肩部应力的目的。
(2)对于三通腹部,当 C 值变大时,腹部内、外 侧应力均减小,腹部内侧比腹部外侧应力下降更明 显;当 C 值大于规范给定值时,应力下降速度变小。 对于腹部内侧,C 值每 增 加 1 mm,应 力 大 约 下 降 0.18 MPa;对于腹部外侧,C 值每增加 1 mm,应力大约下降 0.07 MPa。
(3)三通爆破压力会随着 C 值的增大而增大, 但是当 C 值大于规范给定值时,C 值每增加 1 mm, 爆破压力大约增加 0.004 MPa。由此可知,在当前 规范基础上,增加三通 C 值不能有效提高三通的爆 破压力。
(4)通过增加三通 C 值不能解决当前高压力、 大口径拔制三通制造中的问题。笔者建议应从三通 结构、优化三通内外过渡圆弧角、改进制造工艺以及 增加三通肩部壁厚等方面进行考虑,以达到提高三 通强度的目的。

锆-钢复合板压力容器的 A 类焊接接头通常采用 1 块锆材盖板覆盖在焊缝的上面,由于盖板 中间部位与金属垫块之间不可避免存在的间隙,极有可能会出现此盖板在容器承受内压时首先发 生破坏的现象。从力学理论上分析了盖板的受力情况,计算了盖板与金属垫块之间的许用间隙,得 到了盖板的计算厚度,提出了一种适合于工程实际应用的强度核算方法,可供同类工程技术人员参 考使用。