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压力容器回环烧缝参数化过额的合理估量

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2013-1-19 9:38:08 人气: 标签:

  测试方案因棱角度超标部位的应力分布比较复杂,主应力方向无法预计,所以采用45直角式应变花进行测量。应变片主要分布在棱角度超标比较严重的沿圆周210270范围内。为了验证测试结果正确性,在240处沿轴向布置了两个点的应变片(20和21点),这两点离开环焊缝棱角度超标区域一定距离,其应力测量结果将不受棱角度的影响。为了准确反映环焊缝处应力分布情况,贴片时应变片尽可能靠近焊缝溶合线,45直角式应变花中呈直角排列的两个应变片分别沿容器的环向和轴向布置。

  沿圆周方向应变片布置粗氩塔设计压力为0.18MPa,为了比较全面反映在不同压力下的应力水平,应力测量结合粗氩塔的气压试验过程进行。即缓慢升至0.021MPa,0.11MPa(50%试验压力),0.18MPa(设计压力)和0.21MPa(试验压力)四个压力下,保压一定时间进行应力测量。

  应变测量采用DH3818静态应变测量仪,该通过专用软件与计算机连接,实现应变数据自动采集,并形成结果文件。主应力计算根据测量得到三个方向的应变值,按下列公式计算主应变和主应力值。主应变计算公式为1,2=a+c212(a-b)2+(b-c)2主应力计算公式为1=E1-2(1+2)2=E1-2(2+1)式中:E为弹性模量,取2.04105MPa;为泊松比,取0.285.

  根据试验数据处理得到各工况下沿圆周方向主应力分布情况。应力测量结果在设计压力0.18MPa工况下,远离环焊缝缝棱角度超标部位的第21点测试结果为第一主应力:1=42.9MPa第二主应力:2=22.5MPa而根据无力矩理论中径公式计算得到的应力为周向应力:=43.3MPa轴向应力:=21.6MPa测得的应力与计算应力比较可以发现,两者误差不超过4.1%,由此验证了本次应力测量精度是足够的。

  可见,在设计压力0.18MPa工况下,最大第一主应力在第17点位置(约220),最大应力为112.3MPa;在试验压力0.21MPa工况下,最大第一主应力也在第17点位置(约220),最大应力达到135.9MPa.

  安全性评定棱角度超标会产生局部结构几何不连续,在压力载荷作用下将产生边缘应力。超标缺陷处总应力由两部分组成:一部分为薄膜应力;另一部分为由棱角度及错边量引起的附加弯曲应力v=p+e+d式中:p为薄膜应力,MPa;e为棱角度引起的附加弯曲应力,MPa;d为错边量引起的附加弯曲应力,MPa.

  本实验粗氩塔环焊缝处不存在错边量,故不考虑错边量因素,取d=0,即只考虑棱角度引起的附加弯曲应力。对该局部结构强度校核可以采取详细应力分析方法和应力集中系数法。笔者将分别采用这两种方法对其安全性进行评定。

  结论(1)根据应力测量结果,在设计压力0.18MPa工况下,最大主应力在第17点位置(约220),数值为112.3MPa;在试验压力0.21MPa工况下,最大第一主应力也出现在第17点位置(约220),最大应力达到135.9MPa.(2)采用应力分析方法,在设计压力工况下最大应力为112.3MPa,小于3倍许用应力强度,根据安定性准则判断,棱角度超标局部结构满足强度条件。

  

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