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大型储罐大角焊结构与强度应用研究

大型储罐大角焊结构与强度应用研究

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作者：杨汉卿华南理工大学

学位级别：硕士

储罐罐壁底部的大型储罐角焊缝位于罐壁与罐底板(或罐底边缘板)的连接部位,属于结构突变和边缘应力集中作用区,局部应力很大,且在设备运行过程中随着液位的升降而大幅度波动;储罐底部与介质长期接触,受腐蚀的影响通常也比较大,特别是盛... 详细信息

储罐罐壁底部的大型储罐角焊缝位于罐壁与罐底板(或罐底边缘板)的连接部位,属于结构突变和边缘应力集中作用区,局部应力很大,且在设备运行过程中随着液位的升降而大幅度波动;储罐底部与介质长期接触,受腐蚀的影响通常也比较大,特别是盛装有应力腐蚀作用的介质时,由于罐壁内侧的大型储罐角焊缝为拉应力区,产生应力腐蚀破坏的可能性更大。在储罐罐壁底部设置大型储罐角焊缝的加强保护结构,可以使大型储罐角焊缝与腐蚀介质彻底隔离,消除了大型储罐角焊缝处腐蚀的首要因素,并使大型储罐角焊缝处的局部应力大幅降低,通过对不同结构型式的加强保护构件与罐壁组合进行受力分析,最终选出最优的结构型式。本文的主要研究内容如下:(1)设计了加强保护构件的凹弧形、凸弧形、折弯型和管型四种基本结构型式。保护系统由加强保护构件、罐壁板、罐底板、检测导管和漏气检测系统组成。(2)储罐大型储罐角焊缝处由于结构突变,为应力集中区,通过在罐壁内侧大型储罐角焊缝处设置加强保护结构,大幅减小了大型储罐角焊缝部位的局部应力,降低了大型储罐角焊缝处发生疲劳破坏的可能性,并将大型储罐角焊缝与腐蚀介质彻底隔离,消除了大型储罐角焊缝处的应力腐蚀和其他腐蚀的首要因素。(3)采用ANSYS软件对四种加强保护结构进行建模分析,计算结果表明,设置加强保护结构后,大型储罐角焊缝处内外侧的局部应力下降幅度较大。通过采用无量纲参数δ/和R/T分析设置不同结构参数的加强保护结构后大型储罐角焊缝处六个位置处的应力情况,得到了最优的凹弧形结构,其R值在71T,厚度δ为0.75.85T时为适宜范围,如果选择最佳的结构参数,大型储罐角焊缝内外侧应力值分别可以下降55%和40%左右,保护作用显著。(4)设置加强保护结构后,在受到短时间较大的破坏性(例如地震)载荷作用时,大型储罐角焊缝处具有更大的应力安全裕度;日常运行中承受交变载荷作用时,交变应力幅值可降低到发生疲劳破坏的临界值以下,避免了裂纹的产生和扩展。

关键词：大型储罐大型储罐角焊缝加强和保护结构有限元应力分析安全性能

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