焊制三通的应力分析

第3 5卷第 1期 2 0 1 4年 3月

电站

Vo 1 . 3 5 No . 1 Ma r . 2 014

Po we r St a t i o n Au x i l i a r y Equ i pme nt

文章编号: 1 6 7 2— 0 2 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 1 - 0 0 2 7— 0 4

焊制三通的应力分析 方小里,刘彬超,吴久江 (哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 1 5 0 0 4 6 )

要:焊制三通最常见的问题是主管与支管相贯处的连接焊缝开裂而引起泄漏。采用有限元方法对焊制三通的

结构进行应力分析,并将应力计算结果进行了线性化处理,等效后成为薄膜应力、弯曲应力及峰值应力,从而获得 了焊制三通应力的分布规律。计算结果表明:焊制三通相贯线附近的应力值约比直管段的应力值高出 4倍,且最大应力点发生在肩部的内壁。这类焊接结构的应力计算,为设备运行的可靠性和安全性提供了重要的理论依据。 关键词:焊制三通;应力;分布;有限元;分析;计算;焊缝;处理 中图分类号: T K 2 6 6 文献标识码: A

S t r e s s An a l y s i s o f We l d e d T J u n c t i o n F AN G X i a o - l i。 I J U B i n - c h a o . WU J i u - j i a n g ( Ha r b i n B o i l e r C o mp a n y L i mi t e d,Ha r b i n,He i l o n g j i a n g,1 5 0 0 4 6,C h i n a ) A b s t r a c t: Th e mo s t c o mmo n p r o b l e m o f We l d e d T j u n c t i o n i s t h e l e a k a g e i n d u c e d b y t h e c r a c k i n t h e we l d i n g p o s i t i o n o f t h e ma i n a n d b r a n c h p i p e . To s t u d y t h e s t r e s s d i s t r i b u t i o n o f we l d e d T j u n c t i o n,s t r e s s a n a l y s i s h a s b e e n p e r f o r me d o n t h e s t r u c t u r e o f we

l d e d T j u n c t i o n u s i n g f i n i t e e l e me n t me t h o d,a n d t h e s t r e s s c a l c u l a t i o n r e s u l t s h a s b e e n l i n e a r i z e d f o r me mb r a n c e s t r e s s,b e n d i n g s t r e s s a n d p e a k s t r e s s . The c a l c u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t r e s s

n e a r t h e c u r v e o f w e l d e d T j u n c t i o n i s a b o u t f o u r t i me s h i g h e r t h a n s t r a i g h t s e c t i o n,a n d t h e ma x i mu m s t r e s s p o i n t s o n t h e i n n e r wa l l o f t h e s h o u l d e r .S t r e s s a n a l y s i s o f we l d e d T j u n c t i o n p r o v i d e s i mp o r t a n t t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e r e l i a b l e a n d s e c u r e o p e r a t i o n o f e q u i p me n t .

K e y w o r d s: we l d e d T j u n c t i o n; s t r e s s;d i s t r i b u t i o n;f i n i t e e l e me n t; a n a l y s i s; c a l c u l a t i o n; we l d s e a m;t r e a t me n t

0概

中具有实用价值。

三通联接件是压力容器和压力管道系统中常用的受压管件,如果三通联接件失效破坏,容易导致整个管路系统的瘫痪,因此,在工程设计中,应对焊制三通的强度计算引起重视。由于三通的结构特殊,主管与接管相贯通,这相当于在圆柱简体上开大孔,这种焊接结构使应力分布较复杂。在

1 结构参数 三通结构由 1个主管和 1个支管组成,如图 1所示。钢管材料为 2 0号钢 ( GB 9 9 4 8 ),材

的设计温度为 2 0 0℃,许用应力为[]: 1 3 1 MP a,泊松比 v一0 . 3其他材料参数,如表 1所 示。表 1中序号 1~ 2是 2种不同压力下的等

石油化工行业中,普遍采用了大直径的焊制三通, 所以,研究焊制三通的应力分布规律,在工程设计 收稿日期: 2 0 1 3— 1 2— 1 6修回日期: 2 0 1 4— 0 2— 1 0

径三通,序号 3~ 4是 2种不同压力下的非等径 三通。

作者简介:方小里( 1 9 8 6一 ),男,毕业于哈尔滨工业大学热能与动力工程专业,助理工程师,从事压力容器与压力管道系统的设 计和技术开发工作 27

焊制三通的应力分析

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