文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
钢制球形储罐有限元应力分析设计及腐蚀疲劳剩余寿命预测
姓名:李新亮
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:倪向贵
20070501
钢制球形储罐有限元应力分析设计及腐蚀疲劳剩余寿命预测蟧緿诟唇橹史鏢作用下,估算了其腐蚀疲劳剩余寿命,重点分析了裂摘要钢制球形储罐作为一种在油气、化工等行业中储存液、气类介质的重要压力容器,在工业生产中有着非常广泛的应用,其分析设计和使用安全问题越来越引起国内外有关专家和工程技术人员的关注。本文首先综述了钢制球罐结构设计特点、应力分析和强度评定标准、目前研究现状以及考虑存在腐蚀缺陷时目前所主要采用的解决方法;然后在第二章中,针对种魄罐,采用有限元治鋈砑凑樟街植煌挠邢拊=:屯窕址桨福右貉故验、设计工况条件下进行了有限元应力分析设计和强度评定,比较了两种工况不同有限元处理方案时第三应力强度最大应力的位置及大小;第三章根据钢制球罐应进行疲劳分析的条件和要求,采取同样的有限元模型处理方案,施加疲劳载荷进行有限元分析计算,对其进行疲劳强度评定,比较了不同有限元处理方案时第三应力强度最大应力的位置及大小,对钢制球罐进行了一个完整的工程分析设计。在役工程压力容器,存在缺陷不可避免。一般承受着循环载荷作用,工作在腐蚀的环境中,对其缺陷程度的掌握和控制非常重要。本文首先对疲劳裂纹扩展规律浇了阐述,之后对腐蚀疲劳常用模型进行了分析研究和对比,并对钢制球罐用钢纹长度与剩余寿命以及裂纹扩展速率的关系。关键词:球罐;有限元;分析设计;腐蚀疲劳;裂纹扩展摘要
甌琩,..籆甒甒,瑃琲甌甈瓵篠;摘要甀..证甋,.,瑂;;.
叩年,月冲日中国科学技术大学学位论文相关声明工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,侔和电子版,允许论文被查阅或借阅,可以将学位论文编入有关汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名:
第滦髀引言随着科学技术的进步和工业的飞速发展,储存也逐渐成为工业生产工艺流程中不可缺少的部分。生产中为便于原料、产品或中间产品的运输、储存收集、添加等需使用各种储存容器,如液化石油气的运输、储存必须用槽罐、储液罐等。用于生产中的各种加料罐、接收罐、中间储罐、成品接收罐等都是储存容器Ⅲ。压力容器作为一种重要的存储设备,在石油、化工、轻工等工业生产中得到了越来越广泛的应用和重视,特别是大型压力容器设备的分析设计和使用安全问题越来越突出,因此越来越引起国内外有关专家和工程技术人员的关注。钢制球形储罐韵录虺聘种魄蚬是一种高效的适于储存的大型压力容器设备,储存介质涵盖了液化气体、氧气、氮气、天然气及城市煤气等,容量大,常常要工作在高压、高真空、腐蚀和低循环疲劳载荷等环境中,安全要求性高,制造工艺也比较复杂,受结构、自重和试验周期、经费的限制,现场及实验室的试验难以完成强度设计和状态监控等要求,需要通过计算机模拟等手段来有效解决试验中存在的问题,从而缩减研制经费和周期。某石化企业为提高单位效益,减少材料消耗和维护费用,计划分批次更换年代服役的种魄蚬蕖P虑蚬薜纳杓扑秤Φ苯窠鹗舨牧戏⒄骨魇坪凸壳用钢实际,使用新型材料替代原来的材料。使用新型材料进行设计后,球壳厚度减薄,结构适当简化,服役时间有所增长,为保证其工作的可靠性,根据该石化企业提供的图纸和计算条件,对钢制球罐进行强度评定,并考虑其将来工作环境的特殊性,对其服役中在腐蚀和疲劳双重作用时的剩余寿命进行初步的预测分钢制球罐概述球罐最早出现在世纪末世纪初,早期的球罐为铆接结构。第二次世界大析。中田科擎技术大学硕士学位论文
战以后,随着焊接技术的发展,球罐制造由铆接改为焊接,世界各工业国家先后着手建造、使用焊接球罐。美国于年、前苏联于年、日本于年、前联邦德国于年分别建造了一些压力较高、容量较大的球罐。我国球罐制造始于世纪年代末年代初,当时建造的球罐容积大多在以下。年以来,我国通过引进特种大型球罐,并大量吸收了国外先进的技术,球罐设计、制造、组装、’‘蚩切问健8种魄蚬奘怯尚矶嗫樵は劝匆欢ǖ某叽缪怪瞥尚蔚那蛎姘迤焊而成,直径较大。由于球壳是中心对称的结构,应力分布均匀,球壳体应力是相同直径圆筒形壳体应力的一半,压力载荷相同的情况下所需板材厚度最小,相同容积的结构表面积最小,与同压力载荷、同容积的圆筒形容器相比,可节约材料痳%。球罐