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1.兰州理工大学石油化工学院 2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司



高真空多层绝热低温管道内管路波纹管应力非线性有限元分析

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陈叔平等. 高真空多层绝热低温管道内管路波纹管应力非线性有限元分析. 天然气工业, 2016,36(4):84-89.

摘 要广泛用于LNG等输送的高真空多层绝热（HV-MLI）低温管道常使用波纹管膨胀节来补偿其内管的冷缩变形，波纹管由于工作在深冷环境中且要承受液体内压，在实际使用过程中常出现断裂进而导致整个管道失效。为此，介绍了HV-MLI低温管道的基本结构，建立了波纹管有限元模型，在HV-MLI低温管道输送LNG、LO2及LN2的不同工况下对波纹管进行了应力非线性有限元计算，分析了轴向位移载荷及内压载荷分别作用下的波纹管响应状况，并结合国家标准GB/T 12777—2008对所用波纹管进行了强度及疲劳寿命校核。结果表明：①波纹管满足HV-MLI低温管道使用要求；②输送LN2工况时波纹管等效应力最大，波纹管波峰内表面为危险点，此时可以考虑适当降低介质输送压力；③轴向位移载荷引起的波纹管子午向应力远超过材料的屈服极限，是引起波纹管疲劳损坏的主要因素，在管道设计及使用时应严格控制其数值。

关键词高真空多层绝热 低温管道 波纹管 应力 非线性有限元法 强度校核 液化天然气

随着我国能源结构的调整，LNG工业的发展越发迅速，输送LNG用的HV-MLI低温管道需求量也日益增加。……