三通作為管道系統(tǒng)的重要組成部分,其可靠性直接影響整個管道系統(tǒng)的安全運行[1]。在封堵三通的設(shè)計中,為保證封堵頭可以順利下入到管道,達到封堵的目的,通常支管內(nèi)徑略大于管道內(nèi)徑,同時主管內(nèi)徑略大于管道外徑,因此封堵三通的開孔率接近于1。三通主管開孔,一方面削減了承載面積,造成殼體的高薄膜應(yīng)力,從而使得主管殼體的整體承壓能力下降;另一方面,容器整體的連續(xù)性被破壞,在開孔和接管處因變形不協(xié)調(diào),將產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力分量,引起局部應(yīng)力
集中[2]。同時,三通主支管構(gòu)成不連續(xù)結(jié)構(gòu),使得連接部位一定范圍內(nèi)存在較大的二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力。以上因素均會導致主支管連接處的應(yīng)力遠高于未開孔前
殼體內(nèi)的應(yīng)力,所以開孔接管處成為三通最容易失效的薄弱部位,需要對其進行合理的開孔補強設(shè)計,以保證三通的使用安全[3]。有關(guān)三通開孔的補強設(shè)計至今
沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范[4],因而有必要對三通開孔補強方法進行研究。為此,在對目前常用的壓力容器徑向接管補強方法進行分析的基礎(chǔ)上,以1 422 mm 封堵三
通為例進行理論計算,并借助計算機仿真軟件進行仿真模擬,通過結(jié)果的對比分析,總結(jié)不同補強方法應(yīng)用于封堵三通補強計算時的優(yōu)缺點,以期為封堵三通的
補強計算提供理論指導。
常用開孔補強計算方法:
1、等面積補強法
2、壓力面積法
3、壓力-面積應(yīng)力法
4、膜-彎曲應(yīng)力法
5、分析法
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