崔亚梅，王 成，远双杰

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北 廊坊 065000）

挠性接头浮顶排水系统是国内大型浮顶储罐上常用的一种形式［1-8］。某100 000 m3浮顶原油储罐上采用挠性接头与复合型金属软管相连接的浮顶排水系统，具体结构及尺寸见图1。大修时发现该原油储罐的浮顶排水系统破坏失效［9-12］。现场照片显示排水系统底部支座加强板焊缝已经被撕裂，现场查看该焊缝为不满焊状态，焊脚高度大约为3 mm。

文中通过建立与实际情况相符的浮顶排水系统有限元模型，对浮顶排水系统位移及底部支座加强板与罐底焊缝应力进行计算［13-18］，并对焊缝撕裂原因进行分析。

图1 挠性接头浮顶排水系统示图

1 浮顶排水系统有限元模型建立

建立浮顶排水系统有限元模型时采用笛卡尔坐标系，x方向为排水管所在平面的水平方向，z方向为排水管所在平面的垂直方向，y为竖直方向。排水系统采用带中间节点的梁单元（图2），底部支座加强板及焊缝采用带中间节点的六面体实体单元（图3），总共生成40 471个节点、68 596个单元。

图2 浮顶排水系统有限元网格模型

图3 底部支座加强板不满焊有限元网格模型

2 浮顶排水系统模型载荷边界条件

考虑排水管内充满水的严苛条件，排水系统承受重力和浮力作用。下支座与加强板连接，排水管下端与支座可绕z轴自由转动。排水管上端简支，可绕y轴自由转动，并随浮盘升降。

作用到加强板与罐底焊缝上的力和力矩与支座反力和反力矩是作用力与反作用的关系，即大小相等、方向相反。……