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压力容器分析设计技术博客

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日志

 
 

煤化工中的疲劳设备-锁斗  

2011-09-17 11:05:45|  分类: 企业实例 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       1.背景

随着石油化学工业的迅速发展, 低合金高强度钢的广泛应用, 压力容器承受循环载荷的情况日益增多, 使压力容器的疲劳破坏成为常见的失效形式。根据国外20世纪70年代的有关统计,压力容器与管道的失效事故中疲劳失效约占30%左右。

疲劳现象发生的原因在于金属在交变应力或应变的反复作用下发生了性能变化。部件在长时间承受交变载荷后,虽然应力远低于材料的强度极限,但会突然发生破坏。

在交变载荷作用下压力容器受压部件中的焊接接头附近、结构不连续部位以及开孔接管等区域内常常会产生很高的局部峰值应力。由于这些局部的峰值应力很大,在其反复作用下,会使材料晶粒间发生滑移和位错,逐渐形成微裂纹,随着载荷的不断循环,微裂纹也不断扩展,进而形成宏观疲劳裂纹贯穿整个壁厚,最终导致容器发生疲劳断裂。

2.Workbench压力容器疲劳分析设计的实例 (锁斗)

煤化工项目中的锁斗是典型的疲劳设备,如下:

运用Workbench进行强度和疲劳分析的实例 - Kenny Shen - Kenny Shen的博客

 

运用Workbench进行强度和疲劳分析的实例 - Kenny Shen - Kenny Shen的博客

 

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煤化工中的疲劳设备-锁斗 - Kenny Shen - 压力容器分析设计技术博客

 

运用Workbench进行强度和疲劳分析的实例 - Kenny Shen - Kenny Shen的博客

 3.小结

随着材料安全系数的下降,设计应力水平不断提高,加上结构和载荷的日趋复杂,设备在交变载荷作用下疲劳失效的风险不断增加。所以对一些频繁加载卸载工况下工作的压力容器,除了满足一次总体薄膜应力的静力强度要求外,还应考虑峰值应力并满足疲劳的要求。

疲劳强度的评定实际上是对设备上应力最大值的这点进行评定,这点满足疲劳要求后,其它部位就自然满足疲劳要求了。

疲劳分析所需的峰值应力,除了可以使用有限元软件进行计算外,还可以运用应力指数法、实验法、类比法等。

制造和检验等方面的要求:焊缝余高要予以打磨平滑,以尽可能减小应力集中;几何不连续处,尽可能采用圆滑过渡;对于填角焊缝,需要打磨至所要求的过渡圆弧并经磁粉或渗透检测;焊缝需100%无损检测;容器组焊后,尽可能进行消除残余应力热处理,以提高焊缝区域的疲劳强度;严格控制错边量,不允许进行强力组装;钢板边缘和开孔边缘,焊前着色检测;不得采用硬印作为材料和焊工标记等。

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