压力容器论文合集12篇

时间:2023-03-29 09:28:03

压力容器论文

压力容器论文篇1

2压力容器的焊后检查和焊后返修

任何的一种科技制品,在完成之后都需要有事后的检查和返厂维修,压力容器也不列外。压力容器在焊接完毕之后,应当首先检查它的焊缝外观和尺寸是否符合预定目标和目标参数、实验压力容器焊接完毕之后的抗热能力和对热的处理、检查压力容器是否在焊接的时候出现裂痕等损伤、检查压力容器在制作之后的致密性是否良好,是否有透气的现象出现。关于压力容器在焊接完毕之后的返厂检查必须要严格做到以下几点:

(1)焊接的返修次数不宜超过两次;

(2)如果需要对焊接之后的压力容器进行返厂检修,必须要提交它要返修的原因并且对原因作出分析,同时提出要维修的建议;

(3)在压力容器回厂返修之前,必须要将其清洗干净,可以采用表面扫描的方式确定已经清洗干净;

(4)等待补焊的部位一定要开阔、平整、以便于进行补焊工作的进行。

压力容器论文篇2

2压力容器的安装管理

在压力容器的安装方面,必须确保该施工单位具备安装资格,能够在规定中汇过去安装的资格而进行安装。安装前期,安装单位需要将安装内容及强情况告知当地安全监督部门,确保设备安装正确以及设备的安全、合理使用。在安装特殊压力容器其容积不小于10m3的压力容器,如蒸球、生产装置中一并安装的其他压力容器,液化气储罐,医用高压氧舱等时,安装施工单位、使用单位必须向当地压力容器的安全监察部门申报,详细说明压力容器的名称、种类和数量、制造商、使用单位和部门、安装施工单位及安装地点等信息,办理相应的审批手续。

3压力容器的使用管理

为了保证压力容器的安全、优化、快速运行,必须要进行管理体制的改善,做到管理严格化、规范化,使压力容器在安全范围内使用、操作正确,同时具备合理、科学的保养工作,及时发现其存在的问题并加以解决,消除障碍,保证压力容器的安全运行。1)不仅要增强安全操作意识,还要具有专业的使用知识,在压力容器使用过程中按照规范及原则进行操作,严格掌握使用要求;2)操作人员在使用过程中,必须严格按照规范程序操作,保证顺序的准确性,认真操作及使用,在操作检查中,对设计工艺及操作内容进行监测,避免出现操作失误,严禁设计过程中对于压力、温度及负荷的不合理控制及违规操作,避免造成严重的事故,同时,遇到事故后禁止人工试探,以免造成严重的人员伤亡。日常检查首先检查操作温度、压力、流量、液位等参数指标有无异常;其次对法兰、防腐层、安全阀、爆破片等检查有无缺陷,最后检查紧急切断阀以及安全连锁、报警装置等安全附件是否灵敏和可靠。定期检验,形成日常维护与保养机制,及时消除“跑、冒、滴、漏”现象。对于企业来说,企业负责人或总工对压力容器的安全技术工作负责,任命具有压力容器专业知识的工程技术人员负责安全工作。设备动力部门是企业对压力容器安全技术管理的职能部门。

压力容器论文篇3

引言

压力容器,压力容器的设计必须遵循国家的标准参数,严格按照规定的技术参数进行设计,只有这样才能保证使用者的生命和财产的安全。这就要求压力容器设计人员在设计和制造、安装方面关注每一个细节,充分的理解压力容器参数的含义,以此而提高整个压力容器的安全性和可靠性。在设计初级阶段,设计者一定不要单纯的根据理论知识,或者是完全的依赖理论、计算机软件等。压力容器的整个设计过程需要涉及到很多的专业知识和实践经验,还需要设计者有较强的个人修养和综合素质,不仅要懂得一些基本的设计思路和理念,还要掌握比如压力容器的材料选择,压力容器外形设计等方面的压力容器专业知识,才能更大程度上发挥承压能力,压力容器的整体结构怎样设计才能更合理,安装压力容器时需要注意的一些技术标准等,压力容器的日常维护有什么技巧和要点等等。

但是,在目前从业人员中,有很多人员实际操作和理论相差甚远。经过专家和学者研究表明,有部分厂家只善于纸上谈兵,单靠书本上的一些设计理论知识,对额头中设备的设计、制造和安装规范要求没有一定层型的操作经验,对国家压力容器技术标准参数不能深入结合实际操作,因此在实际设计中漏洞百出,而且加大了使用者的安全隐患。

1.压力容器国家标准

我国的压力容器起源于五十年代初期,在那个年代,科学家们已经针对压力容器的设计和制造制定了一系列的标准。其中,GB150-1998《钢制压力容器》是强制性的压力容器国家标准。改标准针对卧式容器和立式容器的设计、制造、出厂检验做出了具体文件要求,对压力小于O.1MPa的钢制容器的设计,按压力容器行业标准JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》的规定。卧式容器和立式容器的设计尚应符合行业标准JB4710-2000《钢制塔式容器》和JB4731-2005《钢制卧式容器》的规定。

2.我国压力容器设计存在的问题

作为一名设计者,要从压力容器的材料使用年限、热处理等几个重要方面来考虑设计思路,而且这几个方面非常重要。

2.1压力容器使用年限缩短

压力容器的使用年限能从根本上反应出容器在设计和制造过程中的技术含量。从国家针对压力容器颁发的各种技术文件上可以明显看出,国家目前对压力容器使用年限问题给予高度关注和重视。但是,就生产和制造方面来说,一些设计单位和企业并没有重视压力容器的使用年限问题。设计者由于只是结合理论知识,真正是忽略了压力容器的使用年限,这就导致使用者即使看到了图纸上的使用年限,但是处于各种原因,更多的是凭借经验和惯例使用,往往忽略了压力容器的这一重要因素。

2.2压力容器材料选择不当

压力容器材料选择得当直接关系着压力容器各个参数指标是否能够达到国家要求。因此,无论什么工器具的制作和生产都离不开一个优质的原材料。材料的改变就会影响容器的性能和抗压能力等。但是,在选择材料的时候通常会受到一些外界因素的干扰,这时候设计人员必须要理清思路,严格把好质量关,材料对于任何工业设备来说都起着至关重要的作用,而压力容器材料选择的重要性更是超多普通的容器,主要是因为压力容器往往处在高温高压的工作环境中,其材料一旦改变,那么他的受力情况将会发生变化,因此在设计和建造压力容器时,一定要选择正确的材料进行铸造。

2.3压力容器设计与制造时实际工艺精度达不到国家规定标准

对于压力容器的压力有一定的要求,设计压力必须与设计温度作为设计载荷条件,且应考虑到容器在运行中可能出现的各种工况,并以最苛刻的工作压力与相应温度的组合工况来确定容器的设计压力。比如:盛装液化气和液化石油气的容器设计按以下规定确定:①无安全泄放装置是,设计压力不应低于1.05倍的工作压力;②装有安全阀时,设计压力不应低于(等于或稍大于)安全阀开启压力(1.05~1.10倍的工作压力);③工作压力是指盛装液化气和液化石油气的容器可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压。常温储存。常温储存液化气体压力容器规定温度下的工作压力,按照不低于50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定,在设计图样上注明限定的组分和对应的压力;

.结束语

压力容器作为工业领域中的一个重要设备,因此在技术和安全方面必须要严格按照标准执行。设计人员不能粗心大意,要有效的理论结合实践,整个设计、制造过程全程跟踪,发现有任何隐患,立即整改,防止给用户带来损失。

参考文献:

[1]嵇训达,管小勇.空分设备压力容器设计中的几个问题探讨[J].深冷技术,2010.

压力容器论文篇4

【Abstract】Taking engineering actual demand into account, ANSYS finite element software studies and analyzes stress and deformation of pressure vessels .Then to follow the design principles as a precondition, finite element model of pressure vessels to optimize the design and analysis, which aims at minimizing the quality after meeting the strength and stiffness requirements. At the same time, optimization analysis module of ANSYS carries on the optimization with pressure and wall thickness, provide theoretical basis with optimization.

【Key words】pressure vessels;Stress Analysis;optimization;ANSYS finite element software

1 引言

随着科技的发展,压力容器在众多工业部门中有着广泛的应用,对压力容器的要求也越来越高。以往的压力容器及其部件的设计基本采用常规设计法,以弹性失效准则为基础,材料的许用应力采用较大的安全系数来保障。由于设计偏于保守使得设计的容器比较笨重,且成本较高,材料有所浪费。

随着工化设计朝着大型化,复杂化,高参数化方向发展,压力容器部件越来越多的利用有限元压力分析来完成。新的分析设计主要以塑性失效和弹塑性失效准则为基础,比较详细的计算了容器和承压部件的应力,并利用大型有限元软件ANSYS对压力容器的壁厚及承压进行优化设计分析。

2 典型压力容器有限元分析

2.1 基于ANSYS的压力容器有限元分析

在分析过程中压力容器将空间问题平面化,有限元模型选取PLANE42单元。在ANSYS软件中采用直接建模的方法,省略压力容器的其他结构(如群座、螺栓等),并设定轴对称选项,建立1/4轴对称分析模型如图2-2示。端部封头对称面各节点约束水平向位移,筒体下端各节点约束轴向位移,内壁施加均布荷载P=10Mpa.

2.1.1 对有限元模型施加边界条件并求解

有限元分析的目的是了解模型对外部施加荷载的响应。在本例中,模型受到的荷载有内压,外压,重力以及支撑力,考虑到重力,外压和支撑力相对内压的影响而言作用甚小,可以忽略。因此只对内壁施加线荷载P=10Mpa,接下来进入求解处理器进行求解,获得位移云图及应力云图,如图2-1,2-2示。

图 2-1 工作压力为10 Mpa时的位移云图 图 2-2 工作压力为10 Mpa时的应力云图

图中位移及应力大小分别采用不同的颜色表示,其中红色表示位移及应力的最大值,蓝色是最小值。从图中可以看出位移的最大值出现在筒体下端,为1.2mm;应力的最大值出现在筒体与端部过渡的弧形处,最大值为95.7Mpa。

2.1.2 结果分析

图2-1,2-2反映了筒壁受内压作用后结构模型的位移、应力情况,从图中可以看出:(1)由于受内压作用,筒壁向外膨胀,模型为轴对称图形,所受的压力是均布的,膨胀亦是均匀的,与预期相符;(2)筒壁沿轴向应力分布是不均匀的,应力最大出现在筒体与端部进气管的过渡处。这是因为模型进气管处尺寸发生了较大变化,导致应力集中,所以数值模拟结果是合理的;(3)通过对筒壁进行强度校核表明,当材料采用Q235-A时,压力容器的最大应力值远小于其许用应力(235Mpa),表明筒体的承压空间还是有一定的提高潜势的。

2.2 压力容器承压能力的分析

上述结果中表明该压力容器的承压空间还可以提升,故此对该模型分别施加线荷载P=5Mpa、15Mpa、16Mpa、17Mpa、18Mpa、19Mpa、20Mpa、25Mpa,分析其结果变化。图2-3,2-4是模型的最大位移、最大应力值随压力的变化曲线图。

从图中可以看出:(1)位移和应力均随着压力的增加而变大,变化速率由大变小最后趋于平缓;(2)分析位移及应力的变化曲线表明,自开始加载到施加荷载15Mpa,其变化为线性变化,15Mpa到加载至25Mpa时,变化增长缓慢甚至趋于平缓。这与钢材的力学性能有关:钢材从加载到拉断,有四个阶段,即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与破坏阶段。从加载到某一定值时曲线呈直线变化是因为钢材处于弹性阶段,再继续加载曲线出现平缓是因为钢材进入屈服阶段,产生塑性变形。所以也可以证明该有限元分析的可靠性;(3)从图中易找出曲线从直线段过渡到平缓段的临界点,即压力15Mpa,此时该模型的最大位移为2.03mm,最大应力值为168Mpa(小于许用应力235Mpa)。

图2-3 不同承压下最大位移值的变化曲线 图2-4 最大应力随承压的变化曲线

2.3 压力容器厚度的优化设计

为了充分提高压力容器的整体性能和材料的有效利用率,基于“塑性失效”和“弹塑性失效”准则,以板壳理论,弹性与塑性理论及有限元方法,根据具体工况,对压力容器各部位进行详细的应力计算及分析,在不降低设备安全性的前提下选取相对较低的安全系数,从而降低结构的厚度,使材料得到有效利用。

上述承压15Mpa时该压力容器的最大位移值为2mm,最大应力值168Mpa小于其许用应力235Mpa,故可以考虑变化筒壁厚度,使材料发挥最大强度。所以在临界承压15Mpa的作用下试将原筒壁厚度25mm变为20mm,21mm,22mm,30mm进行试算。下图2-5、2-6为最大位移值、最大应力值随筒壁厚度的变化曲线。

图2-5 最大位移值随筒壁厚度的变化曲线 图2-6 最大应力值随筒壁厚度的变化曲线

由图可以看出:(1)在临界承压15Mpa下,容器的最大位移值、最大应力值均随着筒壁厚度的增加而减小;(2)从最大应力值与筒体壁厚的变化曲线中可以看出,当壁厚为21mm时其最大应力值为231Mpa小于其许用应力。故此可以认为在临界承压下,该压力容器的最优筒体壁厚为21mm,在此条件材料能发挥较高的强度。

3结语

本文采用ANSYSY软件对压力容器的位移、应力进行了较为详细的分析,同时对压力容器在满足给定刚度和强度条件下进行厚度最小的优化设计。研究计算结果可以发现:

(1)压力容器在受内压时,筒体中间位置变形最大,最大应力则发生在端部进气管与筒体的过渡处;

(2)在该给定容器的条件中,可以得到此容器的最大临界承压为15Mpa,此时的刚度、强度及应力均满足要求;

(3)为了最大发挥材料的用途,在满足给定强度和刚度条件下对该容器进行优化设计,可以得到其最优筒壁厚度为21mm。

同时也可以看出ANSYSY软件对分析压力容器的可靠性,有效性。很大程度上减少了设计成本和设计周期,也为更复杂的结构设计提供了新的方法。

参考文献:

[1] 全国压力容器标准化技术委员会,JB4732,1995.钢制压力容器---分析设计标准[R].北京:中国标准出版社,1995.

[2] 朱爱华.应用有限元分析软件进行优化设计(期刊论文).机械制造与设计,2005(12).

[3]夏峰社,朱哲,淡勇.高压容器筒体结构的最优化设计〔期刊论文〕.西安石油大学学报,2010(1).

压力容器论文篇5

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(a)-0084-01

压力容器作为广泛应用于电力、航天、化工、石油、能源等诸多工业部门的一个重要部件,同样也是一种极易发生重大事故的特殊设备。目前大部分压力容器都采用焊接方法制造,但是由于运行条件、焊接工艺以及焊接结构固有的缺点,几乎所有的压力容器都不可避免的存在各种缺陷,如母材中的冶金夹层、未焊透、夹渣、焊缝中的气孔等,因此,压力容器的安全评定技术的研究和应用历来受到各部门和有关学者的重视。本文中,笔者将阐述目前常用的压力容器安全评定技术,并探讨压力容器安全评定技术的发展趋势。

1 目前常用的压力容器安全评定技术

(1)弹塑性断裂力学评定方法。该方法以弹塑性断裂力学为基础,主要有J积分理论法和裂纹尖端张开位移法(COD法)。Rice于1968年提出J积分评定方法,该理论利用与路径无关的,避开裂纹尖端的能量积分J来描绘裂纹尖端的应力应变场,判断依据为,其中为材料相应的临界值,J积分评定方法不仅适用于大范围全面屈服的情况,还适用于小屈服、线弹性的情况,并且较裂纹尖端张开位移法更可靠;裂纹尖端张开位移法作为20世纪70年代国际缺陷评定规范主要采用的评定方法,该方法是WELLS于1965年提出,认为当张开裂纹位移达到时,压力容器的裂纹就会开裂,其中材料的临界张开位移以试验测量为准,与试件的形状、厚度无关,因此该方法在应用中存在一定的局限性。

(2)线弹性断裂力学评定方法。线弹性断裂力学将结构视为一个不发生屈服的完全弹性体,并假设结构存在裂纹,描述无限板中心穿透裂纹模型得到裂纹尖端应力场分布规律,研究材料临界应力强度因子与裂纹尖端的应力场强度因子K之间的关系,因此也称为K判据,其评定依据为≤。当计算得到的裂纹尖端的应力场强度因子K不满足上述依据时,压力容器就可能发生脆性断裂,此时就需要采取积极的预防措施。该方法适用于脆性材料或者塑性区尺寸较小的金属材料,当金属材料的塑性区很大,甚至端部塑性区尺寸已经接近裂纹本身尺寸时,该方法已经不再适用。

(3)失效评定图法。英国中央电力局在《带缺陷结构的完整性评定》中提出了失效评定图技术,随后美国电力研究院将材料应变硬化的阻力曲线应用于分析裂纹稳定扩展的全过程,并提出了严格的失效评定曲线,1986年,美国电力研究院以J积分为基础,考虑材料的应变硬化效应,抛弃通过立项塑性材料窄条区屈服模型得到失效评定图的方法,建立了失效评定的三种选择。目前世界各国的压力容器缺陷标准都在向美国1986年板的缺陷评定规范靠拢。

(4)疲劳断裂评定方法。疲劳裂纹稳定扩展阶段作为疲劳裂纹扩展的第二阶段,此阶段也决定了含裂纹压力容器的的疲劳寿命,目前疲劳裂纹稳定扩展阶段的扩展速度以及含裂纹构件的疲劳速度都可以由Pairs公式精确计算。对于压力容器接管处的高应变区疲劳寿命较短,最大应变接近屈服应变,应变幅度很大,此种应变疲劳问题可以应用裂纹尖端张开位移法理论或者J积分理论进行研究。

2 压力容器安全评定技术的发展趋势

(1)疲劳方法的应用。2000年PD 6539:1994与PD 6439:1991发表了合并后的BS 7910:1990修订版,该标准总结了近年来大量钢材在海水和空气总疲劳裂纹扩展实验数据,推出了新的疲劳裂纹扩展率,得到了更为准确的应力比R的修正法和两端Pairs关系式,并加入环境因素,给出了较高温度下的疲劳裂纹扩展,海水环境中无阴极保护和有阴极保护时的新的推荐方法。

(2)智能方法。因为工程结构一般存在大量的不确定性,然而传统的断裂力学研究都以确定性实践为前提,据研究采用模糊的数学方法对工程问题进行模糊处理,可以很大程度上提高压力容器的安全性评定的可靠性,随着智能方法在人工神经网络技术等领域的应用,针对影响压力容器的众多因素建立模糊模型必然成为下一步发展趋势。

(3)概率方法。美国一些研究人员于20世纪80年代将概率统计理论与确定性断裂力学理论想结合产生了概率断裂力学,并应用于压力容器的可靠性评估。基于概率断裂力学失效方法能够降低经验因素的影响,能够客观反映评定参数的不确定性,提高分析的安全性和准确性。近年来,Rahman.M建立的对含纵向腐蚀缺陷压力管道的结构可靠性理论,目前国外一些先进国家已将其应用于指定寿命下高可靠性主动设计中,具有较高的工程应用价值,但是我国新标准还未将其纳入其中。

(4)体积型缺陷评定图方法。近年来,随着断裂力学评定技术的发展,特别是最新版的缺陷评定规范在有屈服平台的非连续屈服材料和无屈服平台的连续屈服材料中的应用,推动了失效评定技术向体积型缺陷评定图技术方向发展。

3 结语

综上所述,压力容器的安全性评定方法种类很多,包括弹塑性断裂力学评定方法、线弹性断裂力学评定方法、失效评定图法、疲劳断裂评定方法等,而且随着断裂力学理论、计算机技术、故障和缺陷在线诊断技术、传感技术的发展,压力容器安全评定技术也在不断的革新,相信不久的将来,我国也会形成自己的压力容器安全评定和监测监控技术体系。

参考文献

[1] 候向陶,王鹏,孙振超.压力容器安全评定技术研究综述[J].河南科技,2012(1).

[2] 淡勇,高启荣.压力容器安全性评定技术进展[J].化工机械,2011(6).

压力容器论文篇6

0.引言

电力电容器作为电力系统中一个重要的器件,在系统的无功补偿、过电压的抑制等领域中得到了广泛的应用。电力电容器在电力系统应用的过程中,由于环境及系统的电压的作用(如谐波分量、高压等),会使电力电容器产生故障现象(如漏液、击穿等),而这些现象又会引起系统的重大事故[1,2,3]。因此,确保电力电容器的安全运行对于电力系统的稳定运行具有重要的意义。

1.电力电容器运行中出现的问题

电容器击穿:当电容器击穿(两根引脚之间为通路) 时电容器不起隔直作用。不同电路中电容器击穿后电路的具体故障现象有所不同,但共同点是电路的直流工作状态不正常,影响到电路的交流工作状态。

电容器漏电:当电容器漏电时,两极之间存在漏电阻,将有一部分直流电流通过电容器(电容器的隔直性能变弱)。同时电容器的容量下降。对于轻微漏电故障往往造成电路的软故障,此故障很难发现。

电容器软击穿:一些电容器的击穿表现为加压后电容器击穿,在断电后又不表现为击穿,即电容器的软击穿故障。此故障用万用表检测时不一定表现出击穿的特征,此故障是很难发现的。

2008年,某变电站35kV双星形接线的3655#电容器组开关速切保护动作,开关跳闸,现场检查发现3655#电容器组熔断器全部熔断,C相2#、B相8#电容器外壳有明显放电痕迹,中性点电流互感器放电间隙炸裂,之后现场试验发现有20台电容器被击穿[4]。

2.恒流充电测试电容的设计

2.1电容量测量电路设计

2.2数据采集软件设计

3.直流高压电源的设计

4.实验结果分析

为了了解不同充电方式对电容量测量的影响,本论文对电容量的测试进行了恒流和恒压的试验。

5.结论

本文选择通过恒流充电的电容测试法对电容进行测试,完成对系统的设计,对不同的电容进行试验,试验数据中看出恒流充电的测试电容方法能够有效地对电容的容量进行测试。 [科]

【参考文献】

[1]郭镜辉.浅谈无功功率及补偿方法[J].科技信息.2010,13(5):484-491.

[2]陈永真.电容器及其应用[M].北京:科学出版社,2006.

压力容器论文篇7

近年来,随着新技术以及新设备的不断发展与应用,工业生产与加工制造中对于携带液体燃料以及高压气体的压力容器提出了高气密、轻质量以及长寿命等更高的设计与制造要求,使得高结构效率的轻量化复合材料压力容器成为一个热点问题。下文将结合这一背景条件,根据带金属内衬复合材料压力容器中内衬的作用以及复合材料结构层进行承担荷载的特征,提出一种含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备技术,具体报道如下。

1.复合材料结构层的刚度优化设计方法分析

进行含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备实现,主要就是以减薄金属内衬的厚度和实现复合材料结构层的刚度优化为主,以实现超薄、轻量化、高强复合材料结构层刚度的设计与制备目的。首先,在进行复合材料结构层的刚度优化设计中,本文主要采用一种基于稳定缠绕理论的结构刚度优化设计方法,对于复合材料结构层的刚度实现优化设计。工业生产与加工制造中,对于复合材料压力容器的结构层刚度优化设计,多是使用网格理论进行复合材料压力容器强度设计实现的,它主要应用经验进行滑线系数取值确定后,通常对于一般湿法缠绕取值多为0.15到0.2之间,而干法缠绕取值多为0.39,然后应用公式对于可缠绕范围进行求解,并给定初始缠绕角,通过在缠绕机上进行大量的工艺试验后,对于初始缠绕角进行排线修改,以找出能够满足缠绕工艺稳定性要求的线型和缠绕角,最终根据这个缠绕角进行设计制备压力容器的刚度校核,以完成对于复合材料压力容器的结构刚度优化设计。

(1)

上述公式(1)中,a表示的是缠绕角,λ表示的是滑线系数,r表示的是芯模母线方程, 、 表示的是芯模母线方程的一阶和二阶导数,其中 。

上文所述的这种基于试错试验的复合材料结构层刚度优化设计方式,在优化设计过程中,难以对实际的稳定缠绕范围进行获取,因此也就无法进行复合材料压力容器结构的刚度优化实现,在实际设计制造中就不能够最大化的实现纤维强度发挥,难以实现复合材料压力容器减重与轻量化的目的。

根据这种设计方法的缺陷与局限性,本文通过进行一种基于稳定缠绕理论的结构刚度优化设计方法的设计构建,来实现对于复合材料压力容器的结构刚度优化设计。基于稳定缠绕理论的结构刚度优化设计,主要通过对缠绕纤维和芯模表面间滑线系数的精确表征,对于真实可靠的滑线系数进行测量求得,同时在获取滑线系数和缠绕角的连续对应关系后,通过上述公式(1)对于可稳定缠绕范围进行准确求得,同时通过对于可稳定缠绕范围内每一缠绕角对应的纤维轨迹厚度、刚度等进行预测计算,以实现在稳定缠绕范围内,对于复合材料压力容器结构刚度的优化设计,使得复合材料结构能够最大效率的发挥纤维强度,提高结构效率,实现复合材料压力容器设计制备中减重与轻量化的目的。

在基于稳定缠绕理论的结构刚度优化设计方法中,对于缠绕纤维以及芯模表面间滑线系数的精确表征以及可稳定缠绕范围的求解实现,主要是根据一般曲面稳定缠绕原理,通过对芯模表面上落纱点的力学分析,在进行一种具有自主知识产权标定模型设计基础上,实现对于缠绕纤维以及芯模表面间滑线系数的精确表征和可稳定缠绕范围求解。值得注意的是,设计建立的具有自主知识产权的标定模型,在固定缠绕角情况下,沿其母线方向任意点的纬度圆半径和该点的滑线系数之间满足线性关系。其中,该模型的母线方程为下式(2)所示。

(2)

在上示公式中,R表示芯模直线段处的半径,C是一个常数。通过该标定模型能够精确对于缠绕纤维和芯模表面间滑线系数值进行表征,能够为稳定缠绕范围以及复合材料压力容器结构刚度优化进行参数提供。

2.大尺寸超薄金属内衬的成型设计方法分析

本文主要以铝合金材料为主,对于大尺寸超薄铝合金内衬的设计成型方法进行分析。在压力容器设计制造中,由于铝合金材料本身具有气密性高以及密度小、介质相容性突出等特征优势,是轻量化复合材料压力容器设计制备中金属内衬的首先材料,并且该材料在压力容器的整个设计制备中占有比例达到1/3以上。此外,应用铝合金作为金属内衬材料进行轻量化复合材料压力容器设计制备中,如果铝合金的内衬厚度每减薄0.1毫米,复合材料压力容器的重量将减轻3%到6%,能够满足材料压力容器设计制备中实现减重的目的。

由于轻量化复合材料压力容器直径的越来越大,实现大尺寸超薄铝合金内衬的成型设计具有较为突出的难度。针对这一情况,通过在封头部分使用旋压工艺,然后与筒身进行焊接成型的设计制备方法,实现大尺寸超薄铝合金内衬的成型设计,制备出了封头和筒身厚度在0.8毫米以下,直径在745毫米以上的系列超薄铝合金内衬,很好的满足和实现了轻量化复合材料压力容器设计与制备。

在进行含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器设计制备中,完成减薄金属内衬厚度与复合材料结构层的刚度优化设计后,要想完整的实现对于含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计制备,还需要进行超波金属内衬和复合材料变形的协调控制,同时对于轻量化复合材料压力容器的设计制备进行自动修复,以保证设计制备质量和效果。

3.结束语

总之,含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计制备实现,能够满足压力容器设计制备的高气密以及轻质量、长寿命的要求,对于推动压力容器设计制备技术水平的发展提升有着积极作用和意义。

参考文献:

压力容器论文篇8

关键词:电阻分压器;电子式电压互感器;杂散电容

中图分类号:TM934.16 文献标识码:A

1概述

为了能够使电能正常的使用,不影响电网供电的稳定安全带的工作,所以需要用电压互感器来对其进行保护,无论是测量的准度还是自身使用的可靠方面都能够成为保护电能的重要组成并且对于电力的及时供应起到了一定的作用。最多使用在电力系统的电业互感器是电磁式,它的优点是能够测量到相对更大的范围,测量的结果准确度可以符合电能保护的需要,对于该种电压互感器生产技术比较成熟,自身性能很好,以及规范化的校验。因为受到了传感机理的约束使其也存在着诸多不便,首先体积庞大不易随时移动,其次动态范围小,最后容易因磁力震动导致短路现象的出现。之后出现的微电子技术虽然在一定程度上克服了电磁式装置的缺点,却不能够与电力的自动化相匹配。相继出现的集中形式都不同程度上存在着工作缺陷,最终出现了电阻式,它体积小重量轻可进行移动、但依然存在着影响因素不能使结果更精准。本文将着重分析其影响因素并对此进行解决分析。

2 原理及结构

10kV电子式电压互感器的结构如图1所示。互感器主要由电阻分压器、传输系统和信号处理单元组成。电阻分压器由高压臂电阻R1、低压臂电阻R2 和过电压保护的气体放电管S 构成,低压臂电阻R2 的下端与带螺纹的接地嵌件连接,从而通过接地嵌件实现可靠接地。电阻分压器作为传感器头,主要将一次母线电压成比例转换为小电压信号输出;传输单元由双层屏蔽绞线和连接端子构成,主要将分压器输出信号传递到信号处理单元,同时实现外界电磁干扰屏蔽功能;信号处理单元主要由电压跟随、相位补偿和比例调节电路组成,实现电压互感器的阻抗变换、相位补偿和幅值调节功能,使得互感器输出信号满足IEC6004-7 的准确度要求。

3 传感器误差分析

3.1 电阻特性影响

由图1可知,理想电阻分压器的二次输出电压为

U2=■U1(1)

式中 U1-一次母线电压;U2-电阻分压器低压臂输出电压

电阻分压器的分压比为

k=1+■(2)

分压器电阻在外加电压增加到一定值后,电阻的阻值随电压的增加而减小,从而影响分压比的稳定性。电阻随外施电压的变化阻值发生改变的非线性程度用电压系数αV 表征

aV=■(3)

式中R,R0-外施电压为U和U0时电阻的阻值由于电阻分压式互感器在运行时,电压主要降落在高压臂电阻R1上,考虑电阻电压系数影响时分压器的分压比为

k=1+|■(4)

电压互感器在受到系统运行过程中因断路的电压谐振电压以及雷击等电压而强大冲击,从而影响其使用的稳定性,过压会超过高压臂的系数的波动范围。基于这种情况,在使用时可以将打压系数大的电阻器更换为电压系数小的电阻器,并且电阻分压器自身的稳定性能一定要符合要求。同时,分压器的电阻还会因为外界的自然温度的变化而随之变化,也不利于互感器正常的工作。温度对分压器影响可表示为

?坠k=1+■(5)

式中 α T1,α T2-高低压臂电阻的温度系数从式(5)可知,传感器的分压在分压器高低压臂温度值相同的情况下是不会变化的,而这仅仅在公式理论中成立,到现实的工作中,很难使得二者的数据完全吻合,所以为了避免此类事情发生,虽然不能保持一致,但可以为分压器高低压臂选择小温度系数的电阻器已达到相对比较稳定的效果。

通过以上分析我们可以得出以下结论,首先在使用电子是电压互感器时,需要注意的因素有阻温度系数、电压系数、电阻性能稳定性和可靠性等,只有使各个因素满足具体的实际情况才能保证测量的稳定性和准确性。

10kV 和35kV 电压等级的电子式电压互感器主要选用高稳定性的厚膜电阻作为分压器的高低压臂电阻。根据IEC 60044.7《电子式电压互感器》的要求,对厚膜电阻进行了1min 的交流耐压试验和正负极性各15 次的标准雷电冲击试验,试验前后阻值的相对变化小于10.5,满足测量0.2 级准确度要求;考虑到电阻经受的电压冲击主要来自于中压系统的开关操作过电压,而且开关柜正常运行的时间为几十年,电压冲击次数相当多,同时对厚膜电阻进行了冲击次数在104~105 量级的双极性和单极性冲击电压试验,试验结果表明选用高稳定性的厚膜电阻,冲击试验前后阻值相对变化为10.3,厚膜电阻适合用于电力系统中压等级的电压测量。

3.2 杂散电容影响

在高压测试中,电阻对地杂散电容也对分压器性能产生很大的影响,图2 为考虑分压器本体对地杂散电容和对高压部分的杂散电容时的等效电路。

从图中我们可以看出,经过对地杂散电容使原本应通过电阻的一部分改为经对地杂散电容而直接分到地,造成分压器低压臂运行的时实际值与理论估算值相差的原因是分流使更多的电压停留在分压器的上部,所以如果在使用过程中出现对地杂散电容那么对于电压互感器有很大的影响力,为了保证互感器能够更精准在实际中应该尽量减少分压器对地杂散电容的出现率。而无法减少数量的时候可在分压器上加入屏蔽系统,是电压不再集中,四散分布开,同时产生更多的电流来弥补被引入地的电流。需要注意的事,对地杂散电容不仅仅只停留在表面,还有很多隐藏在运行的环境之中需要引起我们的注意,比如墙壁内、金属板以及很多电压设备等都可能存在,如果没能及时注意就会对最终的测量结果有影响,如果发现了这类问题可以通过低压屏蔽,从而降低对于互感器的影响。

结语

本文实现了一种基于电阻分压器的电子式电压互感器,测试结果表明其准确度满足IEC60044-7的0.2 级要求。对于电阻特性、互感器杂散电容对电子式互感器性能的影响,采取了以下措施提高基于电阻分压器的电子式电压互感器的测量准确度:

采用高稳定、低电压系数和低温度系数的厚膜电阻器作为分压器的高低压臂,从而减少冲击电压和环境温度对EVT 的性能影响。

在电阻分压器的高压部分安装屏蔽罩,可以补偿传感器对地杂散电容的分流,减小对地杂散电容对电子式电压互感器准确度的影响。

在电阻分压器的低压部分装设屏蔽罩,可以有效控制传感器的对地杂散电容,减少互感器运行环境不同对其性能的影响。

参考文献

压力容器论文篇9

压力容器是承装气体或液体,同时需要承受一定压力的容器。压力容器在现代工业生产中具有广泛的应用,而且应用范围很大,在业界也一直备受关注。由于压力容器承载着一定的压力,一些压力容器还盛装有毒有害介质,所以在使用和操作中如果出现失误,会造成很大的安全隐患,这也是压力容器日常使用的重要问题。尤其在工业化迅猛发展的今天,压力容器的应用愈发广泛,随之而来的安全问题也愈发受到重视。对压力容器安全操作及日常检测的要点进行探究,还是很有现实价值的。

一、 压力容器安全操作的规范要求

压力容器具备自身的特性及使用要求,因而在操作的时候必须遵守相关的规范和标准,防止因操作失误造成的安全隐患出现。由于压力容器本身对于工作温度和操作流程等有严格的限制,因此日常的操作必须十分细致。

首先,相关使用单位在压力容器投入使用前,应按照《压力容器使用登记管理规则》的有关要求,到质量技术监督部门或授权机构逐台办理使用登记手续。这个要求说明压力容器的使用不能一概而论,要遵守规则与制度,同时严格办理有关手续。此外,当压力容器内部有压力时,切勿进行任何形式的维修,一定要保障安全。压力容器的操作、维修人员必须取得质量技术监督部门的压力容器人员操作专业资质,参加岗前安全生产、科学操作的培训合格后才能上岗。

其次,压力容器使用中会经常出现异常状况,这时就需要仔细分析异常出现的原因和出处,同时制定处理方案,切忌“病急乱投医”。技术人员要根据应急处理办法对压力容器进行有效控制,防止异常现象的扩大。如,当压力容器工作压力、介质温度或壁温超过规定值,采取措施后仍不能得到有效控制的,技术人员要采取有效的处理举措。当压力容器的主要受压元件发生裂缝、鼓包、变形、泄漏等危及安全的现象时,技术人员要疏散周边人群,采取合理的处置办法。因此,针对压力容器日益出现的各类问题,技术人员要规范操作、合理处置,切实减少安全隐患。

再者,对于压力容器参数和技术数据的控制,也必须严格按照操作规章与步骤来进行。在涉及到温度、压力等具体参数时,应该采取灵活的处理办法。如,由于压力和温度是压力容器使用过程中的两个主要工艺参数,所以使用压力控制的主要要点是控制其不超过最高工作压力;使用温度控制的主要要点是控制其极端工作温度,高温下主要控制最高工作温度,低温下控制最低工作温度。再如,工艺上要求间断操作的容器,要尽量做到压力、温度的平稳升降,尽量避免突然停车,同时尽量避免不必要的频繁加压和泄压。对要求压力、温度稳定的工艺过程,则要防止压力的急剧升降,使操作工艺指标稳定。对于压力容器上述参数的控制和管理,是压力容器日常操作的重要内容,必须常抓不懈,不能出现安全隐患问题。

此外,在压力容器运行和工作的过程中,技术人员要注意防止各类介质对容器的腐蚀,要竭力控制各项指标,将腐蚀的速度和程度降低,尽量延长压力容器的使用年限。

二、 压力容器定期检测的主要内容

前面着重对压力容器日常使用和操作中的要点进行了论述,提出了一些具体的要求。同时,在压力容器使用工作中,技术人员还要注意对压力容器进行定期的检测、维修和保养,这样才能保证压力容器的正常工作,同时延长使用寿命。

首先,要确定压力容器停机状态下的定期检测时限,即分时间段与时间点对压力容器的状况进行全面的检测,得出第一手的结论。一般来说,压力容器的检测周期要根据安全状况来界定,同时结合检验机构的要求同步推进。比如,安全状况等级为1、2级的,一般每6年一次;安全状况等级为3级的,一般每3年一次;安全状况等级为4级的,其检验周期由检验机构确定。此外,要实现全面检测、耐压检测与年度检测相结合的检测制度,确切掌握压力容器的各项指标与参数。

其二,对压力容器的定期检测必须遵守既定的步骤与规范,切勿出现差错。一般的,压力容器定期检验包括申请、受理、定期检验、出具定期检验报告等程序。这几个程序相互联动,缺一不可。当然,其中最重要的步骤就是定期检验。在定期检验的实施过程中,压力容器的使用单位应当安排相关的专业人员到现场配合检验,并提供受检压力容器的有关技术资料。这些技术资料是开展检测、检验的关键,通常包括受检压力容器的档案、受检压力容器运行、维护保养的记录和故障及修理改造记录等。只有技术资料齐全,检测工作才能照常进行。

此外,对压力容器的定期检测,还要最终形成报告,落实到书面,进行全面的备案与汇总。诸如运行周期内的年度检查报告、历次全面检验的报告等,都是定期检测的成文要求。

综上所述,新时期对压力容器的使用和操作,不仅要符合容器自身的特性,还必须遵循一定的规范与制度。只有做到安全操作、科学运行、定期检测,压力容器的工作才能正常进行,才不至于出现安全状况。对于操作单位和技术人员来说,树立安全意识、责任观念,是压力容器操作与检测工作的基本要求。

参考文献:

[1] 杨博,肖亮. 压力容器制造中的质量保证[J]. 科技致富向导 2011年15期

[2] 常磊,邓春锋,任方杰,邵飞,武春学,梅鹏程. 压力容器表面裂纹疲劳扩展的数值计算[J]. 材料开发与应用. 2013(05)

压力容器论文篇10

中图分类号:O213.1文献标识码: A 文章编号:

压力容器是现在工业生产过程当中必不可少的一种承压设备,在人们的日常生活、科学研究以及工业生产的过程当中都广泛被应用,常使用在有毒、易爆和易燃的工况中,在腐蚀介质和一定的压力、温度条件下,能够使设备受到破坏和失效,导致事故的发生,引起中毒、火灾、爆炸和环境污染等问题,给人民和国家的生命财产安全造成巨大的损失。

一、压力容器的概述

1、概念。所谓压力容器,指的就是盛装的液体或者是气体,是一种能够承载压力的设备,在电力、医药、化工和炼油等工业中都发挥着非常重要的作用,最高的工作压力范围等于或大于0.1MPa,容积与压力的乘机应当等于或者是高于标准的沸点、液点,设备的正常使用条件非常复杂,在运行、制造以及设计的过程当中,如果不能得到有效的质量保证,就很容易造成安全事故的发生,引起环境污染、中毒、火灾、爆炸等重大险情的发生。

2、结构组织。在压力容器的制造过程当中,必须要对工作的任务进行分组、分工和协调合作,建设有效的质量管理组织,任命质量管理工作的主要管理工程师,在质量管理的过程当中加强对质量检验人员的培训和资质管理,充分保证产品的质量。

二、压力容器制造的质量保证体系

压力容器的质量保证体系指的就是在生产过程中对产品进行检验检查和监督的执行机构,主要包括从材料、图样、质量改进、压力试验、理化检验等方面的环节,只有不断健全完善压力容器制造的质量保证体系,才能使得压力容器产品的制作质量不断提高,一方面,需要保证工作人员的质量,质量保障责任人也就是工程质量管理的主要责任人,在自己的岗位上需要行使自己的岗位职责,严格把好产品生产的质量关,很多企业借用的是外单位人员的报岗制度,加强对责任人队伍的建设,严格把好质量关,是保证压力容器产品制造质量的关键所在,另外,也需要给予质量保证工程师在质量上的否决权,在当前的很多私营企业当中,不少企业都存在着企业领导决定质量的原则,导致质量保障工程师并不能够根据实际的情况对产品质量进行保障。要想真正做到使质量控制师取得一定的工作效果,就需要各个企业和相关部门的共同努力,建立健全质量保证体系,在压力容器生产资质的申请过程当中,严格检查和督促取证企业的实际运行情况,对能够影响到压力容器制造质量的相关环节要求加强控制,保证压力容器的生产制造质量。

三、压力容器制造的质量控制

1、原材料的质量控制。压力容器能够被广泛应用到社会不同的行业当中,其工况恶劣且复杂,如易爆、易燃、剧毒、高腐蚀、疲劳载荷、高压、低温、高温等,这些恶劣的使用条件决定了其所用的原材料具有较多的种类,并且对其质量要求很高。根据压力容器所具有的这些特点,相关工作人员必须要从原材料的入厂检验着手,始终坚持所有零部件所使用原材料的可追踪性和可靠性。原材料在进厂之后,需要按照相关的订货协议对供货商所提供的证明书进行相关的质量复查,保证原材料的各项性能指标能够准确符合材料的供应标准,确定符合标准之后再对其进行入库的编号,建立原材料入库档案,并根据相关的标准规定为原材料打钢印,为了避免原材料出现锈蚀等现象,在打上钢印之后需要涂上一层防锈的涂料,之后对其进行合理摆放。

2、制作过程的控制。在压力容器的制作过程当中,加强对工艺的控制具有非常重要的作用,同简单的产品加工工艺相比较,压力容器的制造过程具有单台套多品种的特点,这就需要制造厂针对不同的压力容器编制不同的工艺文件,在制定出合理正确的工艺之后,在施工的过程当中要严格执行工艺流程,完成每个工序之后,检验员和操作者在工艺流程上要进行签字认可。

3、焊接质量的控制。在很大程度上,焊接的质量会直接关系到压力容器的使用寿命和安全,严格控制好焊接的质量是压力容器保证制作质量的关键所在,首先,必须要建立起焊接材料发放、回收、保管等的制度,保证所购进的材料能够有产品合格证和质量证明书,经过验收和检查之后,才能按照相关的要求对其进行入库登记。要求从事压力容器工业生产的焊工必须要持证上岗,在证件有效期内承担符合证件规定类别的焊接工作。

4、无损检测质量控制。无损检测也被称作探伤,压力容器在制造的过程当中常常会用到探伤的方法,主要包括渗透、磁粉、超声以及射线几种形式,在进行无损检测时,首先必须要明确设计要求的合格标准以及探伤的方法,分析看该方法是否可以执行,也可以根据图纸的具体要求来实行探伤的方法,另外,在进行无损检测时,实践经验会显得非常重要,不同的人利用同一个机器进行操作,所得到的结果可能就会不同,那些经验较为丰富的工作人员所得出的正确率往往会很高。探伤仪器的质量如何对于探伤的结果也能够产生很大的影响,使用质量不合格的仪器就很容易会造成误判。

5、焊后的热处理控制。压力容器在制造的过程当中往往会需要进行相应的热处理操作,在进行热处理操作时,必须要注意控制降温、保温和升温三个阶段的温度和速度,为了可以保证能够达到热处理的预期效果,就应当对热处理的工艺进行正确的编制,对关键的工艺参数作出较为严格明确的限制,严格执行热处理的工艺规范要求,做好记录凭证,并对热处理的仪表进行定期的检查。

四、结语

压力容器制造的质量主要包括安装质量、制造质量以及设计的质量,但影响最为关键的就是制造质量,为了能够尽量降低企业的生产成本,使质量管理体系能够更加系统化和科学化,生产出符合国家标准和设计要求的相关产品,就需要建立起符合本单位生产要求的压力容器制造质量管理体系,建立健全压力容器的质量保证体系,改变传统的管理方式,由传统的管结果转变为现在的管过程,把好产品的质量关,避免产生不合格产品,严格控制影响压力容器制造的生产环节,确保压力容器的制造质量。

参考文献:

压力容器论文篇11

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.188

1 断裂力学理论分析

一般情r下,可由超声探测方式检测裂纹,但仪器无法检测到裂纹扩展早期的情况,长此以往,小裂缝呈现出稳步增长的现象,最后达到许用临界值,产生脆性断裂。工作应力在许用应力以下是计算传统结构强度安全的依据,但具体操作中,往往会出现应力破坏问题,这是情况下与传统强度计算依据存有差异,即存有结构内部缺陷问题。为防止出现此类问题,在分析压力容器缺陷时可依据断裂力学理论进行研究。以研究对象进行划分,线弹性断裂力学、弹塑性断裂学为构成断裂力学理论的主要内容。线弹性断裂力学主要是对大型构件、脆性材料平面应变断裂问题进行处理。其通过弹性力学内的线弹性理论分析裂纹体力学性能,且通过分析获取确定断裂纹扩展规律的相关因素,如应力强度因子等。在裂纹尖端周围具有较小塑性变形区的情况下,通常也会选取断裂力学进行探讨。而弹塑性断裂力学理论与前者存有极大的不同,其主要用于裂缝尖端塑性区尺寸与裂纹尺寸相近或在其之上,因研究对象存有差异性,可具体划分为2类:J积分理论、COD理论。在验证压力容器缺陷时,选用最多的断裂力学理论为COD理论,也就是断裂出现的应力、应变值组合与临界值相符。因构件存有缺陷,只有在其外加载荷低于塑性失稳载荷、或应力强度因子在断裂认读以下时,才能断定其为失效状,进而可将基于塑性失稳和线弹性断裂的2种依据的曲线图导出。在断裂力学理论内,COD理论只能被看做是一个经验方式,如作为一个参量,其不具备直接性、严密性,特别是在计算、分析裂纹尖端张开位移时难度较大,因此,由系统能量守恒方面出发,美国Rice教授提出了参量J积分。其不仅能够对裂纹尖端应力变场强度进行全面描述,还能够便于理论分析、计算。J积分具备清晰的理念、严密的理论,并适用于线弹性、弹塑性等环境下的断裂分析,尤其是在弹塑性断裂参量判定中J积分得到了人们的认可,且被广泛应用于实践中。其可对裂纹体起裂现象进行评定,并能够对裂纹体撕裂过程进行分析,是评定撕裂失稳的科学依据。

2 断裂力学在压力容器分析中的应用

在压力容器运行使用过程中,往往会产生大量质量问题,为此,必须按照现行规程开展在役压力容器安全技术检验,将安全隐患彻底扼杀。针对超标等缺陷问题,如采取传统方式予以消除,呈现出效果不佳、成本高等问题。为此,在安全评定时更多人倾向于采取断裂力学理论,其不仅能够确保设备运行安全,还节省时间,增加经济效益。为更好地了解断裂力学在压力容器分析中的应用,可以某压力容器缺陷为例进行探讨。

2.1 设备技术参数

某压力容器属于II类容器,设定1.5Mpa为其设计压力,CH3CI为介质,16MnR为材质,1Mpa为工作压力,要求在60℃以下控制其设计温度。

2.2 计算缺陷

通过X射线进行该压力容器缺陷探测,得出其环焊缝底片存有超标缺陷,共两处分别为102、106。随后选取超声波再次进行检测,结果如图1所示。由此得出,埋藏裂纹为其缺陷。

其中,埋藏裂纹到2自由表面的最小距离可通过P1(8mm)、P2(10mm)表示;板厚方向平面缺陷的尺寸最大值则由H(2mm)表示;

板宽方向平面缺陷长度最大值可由实际L1(20mm)、L2(15mm)表示。因H小于L1、L2;且0.4H小于P1、P2,可将该缺陷转化为椭圆形埋藏裂纹,由此计算其等效裂纹尺寸,分别为0.99mm、0.97mm。

2.3 缺陷的断裂分析

(1)计算应力及应变。通过以上论述,计算应力时可在水压试验最危险的情况下进行。因,可依据弹性情况进行计算分析,则对应于的应变公式为:

其中,弹性模量可由E表示,其选取2x105Mpa。

这种情况下,可得出应变。

(2)确定材料性能数据。按照相关规范规定,应以实测数据为主,但本压力容器试样难以获取,无法进行实测。此时可参考16MnR系国内类似压力容器用钢数据,可获取实测数据。安全技术分析过程中,选取0.06mm作为最低值,为确保压力容器运行安全,应选取0.06mm的50%进行分析,即选取0.03mm作为裂纹张开位移COD临界值。此时,可通过下式表示材料平面应变断裂韧度。

其中泊松比由v表示,且v=0.24,最终获取。

(3)脆断评定。第一,根据相关规范要求,进行应力强度因子计算,公式为=311N/mm3/2

由此可见,Kl/Klc=0.177,0.6>0.177,此时属于安全状态。

第二,根据相关规范要求,进行允许裂纹尺寸计算,公式为

因等效裂纹尺寸最大为0.99mm

3 结束语

压力容器论文篇12

一、压力容器检验常见的问题

在对压力容器检验的过程中会出现许多的问题,这些问题的出现都会对压力容器的检验产生较大的影响,下面就压力容器常见的检验问题进行了分析。

(一)表面缺陷。表面缺陷是压力容器检验的重要内容之一,较为常见的表面缺陷主要包括:裂纹和缺口等,这些缺陷产生的原因是:在压力容器制造时所留下的,或者是压力容器在使用的过程中造成的。在对压力容器检验的过程中,检验人员需对其表面缺陷进行重点处理,可以先使用磁粉探伤技术对表面的裂纹进行检查,从而快速有效的检查到压力容器表面存在的缺陷,有效的提高压力容器的可靠性。

(二)腐蚀。压力容器的腐蚀问题是影响其整体强度和韧性的一个重要因素,在压力容器检验的过程中如果腐蚀出现了分散和点状等情况,且腐蚀的深度超过了10mm、直径在300mm以上,则表示压力容器受腐蚀的情况比较严重,需要技术人员立即进行处理。如果压力容器点状腐蚀的总面积小于或是等于50,且直径在300mm以下,那么则表示压力容器受腐蚀的情况较轻,在条件不允许的情况下,可以将其暂时放置,不必立即进行处理。

(三)焊缝咬边。通常来讲压力容器的焊缝咬边问题一般出现在压力容器的几何不连续位置与应力比较集中的位置,在压力容器这些部位的温度快速变化和交变载荷都会造成焊接咬边的出现,针对这一情况,技术人员在对压力容器进行检验时应通过打磨等方法来消除焊接咬边,或者是在打磨之后进行补焊,从而延长压力容器的使用寿命。

(四)变形。压力容器的变形是在其使用一段时间之后整体或是局部地方发生几何形状的改变,这种缺陷一般比较少见,压力容器的变形大致表现为:局部凹陷、鼓包和整体扁瘪等。对压力容器变形的检查大多采用直观的检查方法,不太严重的变形可以通过量具检查发现。对于变形的面积不大,且没有影响到容器其他部分,可以采用挖补处理,将鼓包的部分挖去,然后再使用形状相同的材料板块进行补焊,补焊之后按照容器原来的技术要求,对焊缝再一次进行技术检验。

二、压力容器检验方法的选择

(一)射线检验。射线检验技术大多用于检测压力容器的焊缝和气孔,对压力容器表面缺陷检验有较好的效果,但是,在对压力容器的管材和棒材等检验效果不显著。射线检测方法检验所得到的检验图形比较直观,且在压力容器长度、宽度等检验中的精确度是比较准确的,所以,射线检验方法广泛的应用于压力容器的检验中。

(二)超声波检验。超声波检测方法是指检验人员通过利用超声波,在压力容器内部传播的过程中产生衰减,并且遇到界面会产生反射的性质,然后对压力容器可能存在的缺陷进行检验。超声波检验方法可以应用于焊缝的内部检验和埋藏缺陷检验,此外,在压力容器锻件检验中也有比较好的表现。超声波检验方法具有灵敏度高和指向性好以及穿透力强等优点,且设备体积小、重量轻、检验操作简单等,所以,在压力容器检验中能取得较好的检验效果。

(三)磁粉检验。由于压力容器的表面材料都含有一定的铁元素,磁粉检验方法能够有效的应对这一问题。磁粉检验法具有检验成本低、速度快和灵敏度高等优点,但是此方法只适用于铁磁性材料的压力容器,所以在一定程度上影响到该检验方法的推广。

(四)渗透检验。渗透检验指的是通过毛细管现象来对压力容器固体材料表面的缺陷进行检验,其具体方法是将检验液体渗透在压力容器的缺陷中,并使用去除剂对多余的渗透液进行清除,最后再使用显像剂将压力容器中所存在的缺陷进行检验。因渗透检验适用于疏松多孔性的材料,所以其拥有着比较强的泛用性,对于钢铁材料、陶瓷材料和塑料等材料的检验都具有较好的效果。渗透检验方法具有操作简单和检验成本低等诸多优点,所以大多应用于难度比较高的压力容器检验中,且在检验中获得了较为准确的检验效果。

三、石油压力容器的安全评定技术

(一)弹塑性断裂力学评定法。弹塑性断裂力学评定方是以弹塑性断裂力学为基础,主要的评定方法有J积分理论法和裂纹尖端张开位移法。J积分评定方法是在1968年提出来的,该理论利用与路径无关的,避开裂纹尖端的能量积分J来描绘裂纹尖端的应力应变场,裂纹尖端张开位移法在应用的过程中具有一定的局限性。

(二)线弹性断裂力学评定法。线弹性断裂力学评定的原理是根据早期所发生的断裂事故而发展起来的,以存在的裂纹为前提,将结构认为是不发生屈服的完全弹性体。线弹性断裂力是建立在弹性力学的基础上,将结构视为是一个不会发生屈服的弹性体,所以一般比较适用于脆性材料。但是,金属材料在裂纹扩展之前,裂纹的端部都会存在一个塑性区,当塑性区的尺寸小于裂纹尺寸时,线弹性断裂力学仍然具有足够的精度,属于小范围的屈服问题。

(三)疲劳断裂评定法。疲劳裂纹稳定扩展阶段是疲劳裂纹扩展的第二个阶段,这个阶段决定了含裂纹压力容器疲劳的寿命。目前,疲劳裂纹稳定扩展阶段的扩展速度和含裂纹构件的疲劳寿命都可以使用Pairs公式计算出来。对于压力容器接管处的高应变区疲劳寿命是较短的,最大应变接近屈服应变,其应变的幅度是比较大的,这种应变疲劳问题可以使用裂纹尖端张开位移法理论或者是采用J积分理论来进行研究。

四、结束语

压力容器是一种装载易燃易爆、有毒和腐蚀性介质等的特种设备,其应用广泛。同时压力容器也是一种容易发生安全事故的特种设备,一旦发生事故不仅会使容器本身遭到破坏,常常还会引发一系列恶性事故的发生,严重的甚至会危及到人们的生命安全。因此定期的对压力容器进行检验是十分必要的,同时还应对压力容器的安全评价技术进行不断的更新,以保证压力容器的使用安全。

参考文献:

[1]张玮.压力容器的安全管理及定期检验分析[J].上海市特种设备监督检验技术研究院.2014-03-16