残余应力对有缺陷球壳耐疲劳性能影响试验研究
2021-01-20张兴和温殿江姜一昌
石油化工设备 2021年1期
李 岳,张兴和,李 典,温殿江,姜一昌
(1.大连理工大学 化工机械与安全学院,辽宁 大连 116011;2.大连度达理工安全系统有限公司,辽宁 大连 116620)
压力容器是承受一定压力的特种设备,用于反应、换热、分离和储存等生产工艺过程,目前大多数压力容器为内部承压容器。受容器使用条件、结构及制造因素等的影响,压力容器的事故率一直较高,造成的危害也非常大。
使用方面,有压力、高温或低温载荷,也可能有疲劳载荷,介质存在腐蚀,在使用中经常因为误操作或化学反应失控引起超压。结构方面,局部应力复杂,如开孔区域或其他不连续区域存在应力集中,局部应力高,如果存在疲劳载荷,这些部位往往容易发生疲劳破坏[1-4]。制造方面,压力容器大多为板焊结构,板材及焊接部位或多或少存在微观缺陷[5-7]。压力容器制造后的无损检测,只能保证所存在的缺陷个数及尺寸不超过相应等级的无损检测要求,并不能保证容器壳体内没有任何缺陷,也不能保证缺陷无漏检。
缺陷是疲劳破坏的根源,疲劳容器缺陷处会有较大应力集中,缺陷设备疲劳寿命与安全性是目前技术研究的重点之一。这方面的研究大多基于有限元应力分析,并通过疲劳寿命曲线对设备的使用寿命进行预测[8-10],或基于某些评定方法对有缺陷压力容器进行安全评定[11-14]。目前对提高现存缺陷薄壁容器耐疲劳性的研究不多,对于有缺陷的高压、超高压厚壁容器,则较多采用自增强技术提高容器的耐疲劳性[15-20],利用厚壁壳体的弹塑性变形特点,使内壁保持较大的压缩应力,这样可大幅度降低存在缺陷的内压壳体内壁应力,从而提高疲劳寿命,该技术已广泛用于工程项目。……
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