【摘要】： 壓力容器作為過程裝備,為滿足工藝、結(jié)構(gòu)、工藝控制上的要求要在器身上開孔并接管。壓力容器的受力特點(diǎn)決定接管區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜,壓力容器開孔接管后給應(yīng)力分布與強(qiáng)度帶來不利影響。 本文按照GB150-98的規(guī)定進(jìn)行殼體、接管各部分尺寸計(jì)算,根據(jù)GB150-98等面積補(bǔ)強(qiáng)原理進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算,使用ANSYS建立筒殼接管結(jié)構(gòu)參數(shù)化命令流程序,對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度分析計(jì)算,并根據(jù)JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全性分析。 據(jù)應(yīng)力云圖知道,在GB150-98規(guī)定的不補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)經(jīng)過測(cè)試是安全的。事實(shí)證明,GB150-98所規(guī)定的不補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)偏于保守,在使用中盡可以適當(dāng)放寬,但在使用中要嚴(yán)格進(jìn)行應(yīng)力分析。對(duì)超范圍使用條件測(cè)試結(jié)果顯示,對(duì)超壓使用(3Mpa)、超直徑使用(95mm)、降低厚度使用(5mm)都是安全的,而且最大應(yīng)力值與安定邊界值有很大的空間,具有一定的安全裕量。事實(shí)證明,GB150-98所規(guī)定的不補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)偏于保守,在使用中盡可以適當(dāng)放寬,但在使用中要嚴(yán)格進(jìn)行應(yīng)力分析。 承受內(nèi)壓的筒殼開孔接管,接管壁厚度與殼體壁厚度根據(jù)所承受的壓力載荷來計(jì)算,得到的接管壁厚度值與殼體厚度值比較起來要小很多,殼程壁厚與接管壁厚的差異大,結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)能力差。為了進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度疊加到殼體上之后,強(qiáng)化了接管區(qū)的剛度,在較大的應(yīng)力作用下,接管自身發(fā)生彎曲,形成彎曲應(yīng)力,導(dǎo)致總應(yīng)力值超標(biāo),造成結(jié)構(gòu)失效。 厚壁管結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu),而且對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)不適宜采用的環(huán)境,如高溫、低溫、交變疲勞、應(yīng)力腐蝕、大開孔結(jié)構(gòu)以及其它一些特定環(huán)境等,建議在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮采用厚壁管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu),特別是在一些工況條件要求較高的環(huán)境更應(yīng)如此。 單純依靠厚壁接管補(bǔ)強(qiáng),當(dāng)遇到大開孔、高壓力工作環(huán)境時(shí),需要提供的補(bǔ)強(qiáng)面積大,單純依靠接管提供補(bǔ)強(qiáng)面積會(huì)造成接管壁厚過大,一是增加接管的生產(chǎn)焊接等制造難度,二是造成新的變形不協(xié)調(diào),接管的變形小,而殼的變形大,形成殼體承受的彎矩大。因而,高壓力大直徑開孔降低總體應(yīng)力的辦法是協(xié)調(diào)殼體與接管的壁厚,通過接管與補(bǔ)強(qiáng)圈雙重補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)面積的提供最安全。 當(dāng)操作壓力達(dá)到6.5Mpa時(shí),已經(jīng)超出前述技術(shù)法規(guī)所規(guī)定的補(bǔ)強(qiáng)圈使用的壓力上限,但應(yīng)力校核結(jié)果表明,只要合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),避免接管出項(xiàng)大的彎曲變形和彎曲應(yīng)力,在超出法規(guī)規(guī)定的工作壓力下,補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)也是可以使用的。對(duì)于具體的使用環(huán)境必須進(jìn)行有效的應(yīng)力計(jì)算,以防止出現(xiàn)應(yīng)力破壞。
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 問題的提出壓力容器作為過程裝備，工藝上要滿足物料的引入和導(dǎo)出，結(jié)構(gòu)上要滿足零件（如：軸等）的安裝與固定，，工藝控制上要求安裝操作接口（如：視鏡、人孔等），因而在器身上開孔并接管就不可避免。壓力容器的受力特點(diǎn)決定接管區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，壓力容器開孔接管后在結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布方面會(huì)帶來下列影響，如圖 1.1 所示

平衡的是殼體材料的內(nèi)力，即應(yīng)力集中力在回轉(zhuǎn)軸方向的分力，sinm π Dδ θ力平衡條件2sin4mDD= σ π δ θ 2.1 所示，2D = 2 R sinθ，代入上式，得22pRδ （：mσ —經(jīng)向應(yīng)力，與錐截面垂直；δ —容器器壁名義厚度；D —容器中間面直徑；p —容器承受的內(nèi)壓；2R —容器在該點(diǎn)的第二曲率半徑。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH49

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592690