压力容器切向开孔接管区的应力分析设计

?必威动态 ????|???? ?2019-07-15 11:01


  压力容器是国民经济各部门广泛使用的重要设备。在核工业、石油化工(petrochemical industry)、轻工、电厂、化学化工、制药等工业生产中,广泛存在着压力容器开孔接管形式,一般采用正交开孔接管或斜接管连接形式,但由于工艺条件需要,还存在着许多压力容器切向开孔接管形式,即在压力容器筒体上开孔与接管切向连接的结构形式。压力容器切向开孔接管形式,其较小的开孔接管也易成为大开孔结构,使筒体几何不连续(Continuity)性加剧,引起开孔附近区域应力集中,在筒体上造成局部高应力,从而严重影响筒体的承载能力,该部位很有可能成为设备的破坏源,因此对切向开孔接管部位作较详细的应力分析和强度评定是确保压力容器安全运行必不可少的内容。迄今为止,各国学者对压力容器正交开孔接管问题进行了大量研究,但对压力容器切向开孔接管的研究则很少见报道。
  笔者对压力容器切向开孔接管进行有限元应力分析,并依据JB4732压力容器分析设计标准对该结构进行强度评定,同时还对相同结构尺寸的正交开孔接管形式进行应力分析,以比较2种开孔连接结构的应力分布与应力集中状况。
  有限元模型压力容器切向开孔接管如所示。其几何参数(parameter)为:筒体内径2叫壁厚0.008m;接管尺寸325mmx8mm.压力容器切向开孔接管充分利用对称性,对压力容器切向接管,在筒体长度方向取0.5m长,周向取,";接管尺度取1m长。
  压力容器筒体材料为Q235―B接管材料为20钢,设计内压力jp为0.18MPa设计温度为115°C.材料在设计条件下的力学参数为:筒体材料的弹性模量E=1.90x1rfMPa材料的泊松比以=0.3设计应力强度Sm=130MPa接管的弹性模应力强度的最大值mmax=213MPa其位置与第一较大。
  计应力强度Sm =145MPa3.边界条件压力容器切向开孔接管。其位移边界条件为筒体上端对称面AZ=筒体中间截开处对称面AY=0筒体最左端下部端点AX=,Pa其中,jp为设计压力,PaD为筒体直径,m,5为筒体壁厚,m.压力容器切向开孔接管在开孔部位附近筒体壁面上的应力集中系数如所示。从图中可以看出,筒体与接管相切处且位于接管内侧附近应力集中系数值最大,最大应力集中系数Kmax为6.759且该处附近应力变化较大,其梯度较大。压力容器正交开孔接管在开孔部位附近筒体壁面上的应力集中系数相对小些,其最大应力集中系数Kmax=5.014可见压力容器切向开孔接管形式,其应力集中系数值分别对A-A路径、B-B路径应力进行线性化处理,并进行强度评定如表1.评定结果:两路径的强度均足够。
  表1危险区域的强度(strength)评定结果应力线最大应力发生在接管与筒体相切处部位,此为最危险部位,应对其进行强度评定。其余远离连接处部位如筒体、接管的应力值均较小。
  强度评定JB4732压力容器分析(Analyse)设计标准要求对计算部位的应力做详细计算,按应力的性质、影响(influence)范围及分布状况将应力分类为一次应力、二次应力和峰值(peak)应力。压力容器能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。对于不同性质的应力给予不同的限制条件。根据JB 4732各类应力强度的许用极限为:一次总体薄膜应力强度  应用ANSYS有限元分析App分析压力容器切向开孔接管的应力分布,发现连接区域有明显的应力集中现象;各类应力最大值均发生在压力容器与接管相切处且位于接管内侧;该区域应力梯度大,最大应力集中系数为
  6. 759且应力集中系数随离该处距离的增加而快速减小。
  与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力值更大,应力集中系数也更大。压力容器并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。分气缸也叫分汽包,它是 蒸汽锅炉的主要配套设备,广泛用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。表明在可能的情况下,应尽量采用正交接管的连接形式。
  4732压力容器分析设计标准压力容器切向接管的应力强度安全性进行了评价。结果表明,切向接管的强度足够,满足安全要求。