文档介绍：基于电阻应变测试的大型原油储罐弯曲应力检测
周笑摘要:石油化工行业的迅猛发展,使得人们越来越重视能源的安全问题,在大量建造大型原油储罐的同时,产生的安全隐患问题也逐渐增加。针对这一问题,提出了一种基于电阻应变的大型原油储罐基于电阻应变测试的大型原油储罐弯曲应力检测
周笑摘要:石油化工行业的迅猛发展,使得人们越来越重视能源的安全问题,在大量建造大型原油储罐的同时,产生的安全隐患问题也逐渐增加。针对这一问题,提出了一种基于电阻应变的大型原油储罐弯曲应力检测方法,并对应力计算模型以及应变片布置进行设计。实验对比表明,该文方法准确性更高,更适应于在石油化工行业对储罐应力的检测。
关键词:电阻应变大型原油储罐弯曲应力
随着石油化工行业的快速发展,储油设备规模逐渐扩大,且复杂程度也逐渐增加,因此对于储罐设备的安全问题也受到了越来越多的重视。但是,目前仍没有一套较为完整的安全检测方法,适用于储罐运行过程中潜在隐患检测[1]。在现有的对原油储罐的设计规范中,并没有一项是针对原油储罐弯曲应力的定义,当原油储罐受到外界压力过大时,储罐本身并不能保证受到压力不会变形或破裂[2]。因此,对于大型原油储罐的弯曲应力的检测方法具有一定的现实应用价值。
1 大型原油储罐弯曲应力检测
应力计算模型
在制定检测方法前,首先要对储罐的应力计算方法进行设计,建立一个应力计算模型。图1为一个高度为L的原油储罐,在储罐顶端受到单个应力为F的作用力的形变简图。
以储罐的地部所在地面为坐标x轴,根据材料力学等相关知识,可以得到如下曲线方程式:
公式(1)中,E为储罐的弹性模量;I为储罐中心轴的惯性矩;EI为储罐的抗弯刚性;α为在合作用点距离储罐底部的距离;x为任意一点距离储罐底部的距离。当施加的单个应力F作用位置固定时,在某一个固定位置上,由该应力作用所产生的挠度ω只会与应力F的大小相关,且二者之间存在线性关系[3],由此可以得出,当储罐受应力作用时,会产生一个沿圆周方向较小的挠度值。
作用在储罐表面的应力Fn垂直于储罐水平面,该应力与储罐的切面Pα'bc倾斜成一定角度,称为法向啮合角αn。法向上的应力Fn可以分解为3个相互间垂直的分力,分别表示为沿储罐竖直方向上的应力Ft;沿储罐径向上的应力Fr;沿轴向上的应力Fα。由应力的相关知识可以得出,导致原油储罐弯曲的应力公式为。
公式(2)中,K为应力系数;YFα为储罐的弯曲系数;YSα为应力校正系数;Yβ为弯曲角影响系数;b为储罐直径;mn为法向模数;Zα为端面的重合度数。
应变片布置
大型原油储罐的内外表面积较大,为了快速准确地测量出储罐壁当中的常规应力值以及开孔所导致的应力集中值,首先要对大型原油储罐的应力采用三维的有限元方法进行初步的分析与计算,找出应力较为集中的部分或应力分布较为明显的区域,再进行下一步——制定应变片布置方案。
大型原油储罐的外壁布置的应变片具体位置应该设置在大角焊缝中、第一道以及第二道环焊缝中和储罐开口周围,并让应变片布置相对密集。还要选取一个具有一定间隔的两个相互垂直的截面,在其中的一个截面的外壁和内壁上各设置一个应变片,高度设定为第二个环焊缝接口处,在另一个界