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        壓力容器用焊接材料選用原則

        2019-09-10 07:22:44錢媛
        石油研究 2019年13期

        摘要:匯氣管是天然氣管道工程中重要的設(shè)備之一,但是,關(guān)于匯氣管的設(shè)計到底是按照管件還是按照壓力容器對待,各單位意見不統(tǒng)一,存在很大的分歧。如果將匯氣管按照管件來進行設(shè)計,那么其制造也就應(yīng)該按照管件來進行制造。然而,《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251-2015又規(guī)定其制造按照壓力容器規(guī)范來進行制造。所以,本文通過詳細的論述,認(rèn)為將匯氣管納入壓力容器來對待是有利的。另外,匯氣管的開口多采用拔制。本文將對拔制開口的設(shè)計進行探討。

        關(guān)鍵詞:匯氣管;拔制管件;壓力容器

        一、概述

        匯氣管是天然氣管道工程中的重要設(shè)備之一,它多放置在戰(zhàn)場,用于匯集和分配氣體,平穩(wěn)氣流,起緩沖器的作用。它跟天然氣管道一樣,均承受很高的壓力。一旦匯氣管發(fā)生泄漏或者發(fā)生事故,其危害非常大,所以,匯氣管的設(shè)計、制造、檢驗和驗收就顯的尤為重要。匯氣管的開口多采用拔制,拔制開口的最危險部位是開口的肩部,對于匯氣管,拔制開口的設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。本文將對拔制開口的設(shè)計進行論述,提出一些可供工程設(shè)計參考的建議。

        二、拔制開口的設(shè)計

        匯氣管的開口多采用拔制,本文將重點討論拔制開口的設(shè)計。對于拔制開口,最關(guān)鍵的就是尺寸的確定,尺寸的確定主要包括:拔制開口接管厚度的確定、拔制開口接管的圓弧過渡區(qū)的曲率半徑的確定和拔制開口接管的拔出高度的確定。

        拔出接管部分的體積實際上是開口直徑的范圍內(nèi)的容器殼體的體積,拔出的接管厚度壁厚與開口大小有關(guān),一般地,拔出的接管厚度比容器殼體的厚度要小。接管越小拔出的接管壁厚越小,開口越大拔出的接管壁厚越大,但最大為0.75倍的殼體厚度。

        盡管文獻中對于拔制開口的一些數(shù)據(jù)從制造工藝上有一些經(jīng)驗的數(shù)值,但是,筆者也經(jīng)過采用ANSYS軟件通過對拔制開口進行了應(yīng)力分析,通過分析,認(rèn)為拔制開口的應(yīng)力最大點出現(xiàn)在拔制開口的肩部內(nèi)壁。對開口應(yīng)力影響最大的是拔制開口的圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R。通過分析,圓弧過渡區(qū)的曲率半徑越大,應(yīng)力值越小,相反,圓弧過渡區(qū)的曲率半徑越小,應(yīng)力值越大。經(jīng)過分析,圓弧過渡區(qū)的曲率半徑可取最大值。拔制接管厚度可不必取最大0.75倍的殼體厚度,可適當(dāng)降低拔制接管的厚度,以保證圓弧過渡區(qū)的曲率半徑。拔制接管厚度可取0.7倍的殼體厚度。采用0.7倍的殼體厚度和采用0.75倍的殼體厚度,其應(yīng)力值相差不大。下面通過一個實例進行說明。一臺DN500的匯氣管需要開DN450的口,設(shè)計壓力為10MPa,溫度為常溫,經(jīng)過應(yīng)力分析,筒體厚度為34mm(材質(zhì)Q345R)。筆者通過了采用三種模型對其進行應(yīng)力分析。這三種模型分別是:模型一,拔出接管的尺寸為Φ475*24且R為60mm的模型;模型二,拔出接管的尺寸為Φ475*24且R為30mm的模型;模型三,拔出接管的尺寸為Φ475*25.5且R為60mm的模型.

        通過模型的應(yīng)力分布圖可以看出,模型一與模型二相比,模型一的受力明顯好于模型二,模型一與模型三相比二者的應(yīng)力相差不大。所以,這也就能說明上面的結(jié)論。

        拔出的接管高度H跟開口的大小有關(guān),對于曉得開口可取50mm,這主要是基于拔出的接管要與管線焊接,以便于現(xiàn)場焊接考慮的。對于大的開口,高度也可適當(dāng)提高,但是由于考慮到圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R對開口部分應(yīng)力的影響較大,增大拔出的接管高度H是以減少拔出的接管壁厚及減少圓弧過渡區(qū)的曲率半徑為代價的,為了能使開口部分的補強效果更好,建議拔出的接管高度H不要超過圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R,這樣既可保證圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R又不至于減少太多的接管壁厚。

        通過分析,筆者認(rèn)為,對拔制開口的應(yīng)力影響最大的是圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R,圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R可取最大值,拔出的接管高度H,當(dāng)開口較小時可取50mm,開口較大時,H取不大于圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R,接管壁厚可取0.7倍的殼體厚度。

        三、結(jié)束語

        匯氣管是天然氣管道工程中重要的設(shè)備之一,將其按照壓力容器來進行設(shè)計無論對業(yè)主選擇制造商還是對工程的安全來說都是可行的。通過分析認(rèn)為,拔制開口的危險部位是拔制開口的肩部,對開口的應(yīng)力影響最大的是圓弧過渡區(qū)的曲率半徑,在保證接管厚度的前提下盡量提高圓弧過渡區(qū)的曲率半徑對于拔制開口的安全是很重要的。

        參考文獻:

        [1].TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布2016年2月22日

        [2].GB50251-2015 《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》

        作者簡介:

        錢媛(1980-)女,漢,遼寧盤錦人,中油遼河工程有限公司,工程師,本科學(xué)歷,現(xiàn)從事化工設(shè)備與機械設(shè)計工作。

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