某干氣車間凈化器殼體錯邊完整性評價(安全)

                      郭肆偉¹  荊琳²姜海一³趙文靜³

（1．中國石油伊拉克公司艾哈代布項目  北京  100011）（2．河北華北油田特種設備檢驗所  任丘062552） (3．中國特種設備檢測研究院  北京  1'00029)

摘要：本文針對某干氣車間凈化器在定期檢驗中發現的封頭與筒體連接環焊縫的超標錯邊缺陷，采用合于使用評價方法對其安全性進行分析，利用JB 4732-1995《鋼制壓力容器——分析設計標準》中的塑性極限載荷分析方法進行有限元分析，得出該臺容器的最大允許操作壓力不超過塑性極限內壓的2／3，可以滿足使用要求，建議使用單位運行期間對該容器加強監控管理，避免內壓力、溫度劇烈波動，避免應力腐蝕、疲勞失效的發生，適當縮短下一檢驗周期。

關鍵詞：有限元分析塑性極限載荷分析合于使用評價中圖分類號：X933.4    

文章編號：1673-257X(2016)06-0034-03    DOI：10. 3969/j .issn .1673-257X．2016. 06. 008

1概述

    2014年3月對某干氣車間凈化器進行定期檢驗檢驗過程中發現筒體與封頭連接的環焊縫存在5mm的整體超標錯邊制造缺陷（焊縫軸向長度6mm），如圖1、圖2所示。

為了科學評價局部錯邊區域內的應力狀態，采用有限元分析法進行極限分析。分析評價的依據為JB 4732-1995。該容器的主要技術參數見表1。

2含超標錯邊結構的塑性極限內壓載荷分析

2.1模型的簡化

    基于該容器的圖紙和現場檢測的結果，建立3-D實體模型。計算中取在封頭與筒體內徑相同情況下，封頭與簡體沿某一徑向整體錯開5mm。材質的力學性能參數見表2，計算中保守地將該材料的應力應變曲線簡化為理想彈塑性曲線，如圖3所示。

2.2建模、網格劃分和加載

    采用ANSYS有限元分析程序中的實體單元Solid95來建模。這兩種單元具有塑性、蠕變、鼓脹、應變硬化、大位移和大應變能力。

    為了避免端面約束對分析部位產生影響，計算時取筒體軸向長度為（R _i為簡體內半徑；t為筒體壁厚）。采用沿兩側最大錯邊處剖開的對稱模型，映射網格，如圖4和圖5所示。筒體端面沿軸向和周向約束位移，內表面承受均勻的內壓載荷，如圖6所示。

2.3計算結果

    隨著內壓載荷的增加，局部錯邊區域內的VONMISES等效應力不斷發生變化，當施加的內壓值等于2.45MPa時結構分析結果最后一步收斂(見圖7和圖8)。施加的內壓超過此值時，計算得不到收斂解，表明結構失去了進一步承載的能力。取整體錯邊模型極限分析過程中計算發散前的最后一步穩定收斂的解作為錯邊區域的塑性極限內壓。根據JB 4732-1995的規定，這臺容器的最大允許操作壓力不超過塑性極限內壓的2／3，即1.64MPa。

3結論

    因該設備操作工況穩定，可以排除發生疲勞破壞失效的可能。極限分析結果表明，該臺容器的操作壓力和水壓試驗壓力均不超過結構的最大允許操作壓力，故整體錯邊區域滿足JB 4732-1995中基于塑性極限分析的評價要求。故該臺含錯邊超標缺陷設備可以在當前使用介質、正常操作壓力和操作溫度范圍內繼續使用。建議使用單位在凈化器未來的運行期間加強監控，避免內壓、溫度的劇烈波動。鑒于可能的潛在的不利影響，建議適當縮短下一檢驗周期。