壓力容器表面裂紋擴展特性的研究.pdf

1、石油天然氣是關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，隨著陸地石油資源的日趨枯竭，海洋油氣資源正在發(fā)揮著越來越大的作用。海上油氣處理用壓力容器上的缺陷種類有很多，最常見的就是裂紋缺陷。從我國對壓力容器事故的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，百分之八十以上的事故皆是由裂紋缺陷引起的。然而受人力和物力的影響，不可能對海上所有含裂紋缺陷的承壓設(shè)備都進行更換或返修，因此研究壓力容器表面裂紋擴展特性，分析內(nèi)外載荷對裂紋前緣應(yīng)力強度因子的影響，對保證壓力容器的安全性具有十分重要

2、的實際意義。
　　本文針對含表面裂紋的油氣集輸壓力容器主要做了以下工作：
　　（1）利用Ansys有限元軟件建立含表面裂紋的三維模型。網(wǎng)格參數(shù)的變化將會明顯的影響到裂紋前緣的應(yīng)力強度因子值，本文在大量計算的基礎(chǔ)上給出了各網(wǎng)格參數(shù)的合理取值范圍；
　?。?）分析設(shè)備承受的內(nèi)外載荷。針對設(shè)備所處內(nèi)外環(huán)境的特點，分析了設(shè)備在內(nèi)壓載荷、焊接殘余應(yīng)力載荷、風(fēng)載荷和振動載荷條件下的受力情況；
　?。?）計算在內(nèi)壓載荷和焊接殘

3、余應(yīng)力載荷作用下裂紋前緣應(yīng)力強度因子值。分別在設(shè)備縱、環(huán)焊縫和設(shè)備接管區(qū)假設(shè)一系列表面裂紋，計算裂紋前緣應(yīng)力強度因子值。
　?。?）分析內(nèi)壓載荷和焊接殘余應(yīng)力載荷對裂紋擴展形貌的影響。根據(jù)裂紋前緣應(yīng)力強度因子的分布規(guī)律，預(yù)測在內(nèi)外載荷作用下裂紋擴展形貌的變化趨勢。
　　本文的計算和分析結(jié)果表明：應(yīng)盡可能準確的描述焊接殘余應(yīng)力場的分布形式；對于設(shè)備縱、環(huán)焊縫及設(shè)備接管區(qū)A位置上的表面裂紋而言，焊接殘余應(yīng)力促進了裂紋優(yōu)先向周向擴