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液氨儲罐局部腐蝕應(yīng)力場有限元分析與安全評定

文檔作者：張瑩光１李蕊２林玉娟１劉長海１文檔來源：１．東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院；２．大慶石化公司熱電廠）		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年01月31日
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液氨儲罐局部腐蝕應(yīng)力場有限元分析
與安全評定
*
張瑩光**１ 李 蕊２ 林玉娟１ 劉長海１
（１ ．東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院；２．大慶石化公司熱電廠）
摘 要 在液氨儲罐筒體與下封頭連接焊縫處和下封頭應(yīng)力集中處分別建立了面積相同的方形腐蝕
坑，運用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元軟件對該結(jié)構(gòu)進行分析，得出它受到均勻腐蝕后的應(yīng)力分布。對兩處腐蝕
坑應(yīng)力最大值處的危險截面進行線性化分析，最后基于ＪＢ ４７３２-１ ９９５（２００５ 確認）進行安全評定。
關(guān)鍵詞 儲罐 腐蝕坑 有限元 線性化分析 安全評定
中圖分類號 ＴＱ０５３．２ 文獻標識碼 Ａ 文章編號 ０２５４-６０９４（２０１ ６）０４-０５００-０９
焊接接頭具有組織和性能的不均勻性，易產(chǎn)
生各種焊接缺陷，同時焊接熔池的一次結(jié)晶組織
不僅會影響焊縫金屬的抗裂性能，而且會對焊縫
金屬的抗腐蝕能力有一定的影響。根據(jù)前人對液
氨儲罐的腐蝕研究可知，液氨儲罐受到腐蝕時，其
內(nèi)表面焊縫區(qū)的腐蝕比較嚴重，特別是在環(huán)焊縫
上［１ ］。因此，對儲罐結(jié)構(gòu)的局部腐蝕進行應(yīng)力場
分析時，應(yīng)當考慮存在于儲罐筒體與下封頭連接
焊縫的內(nèi)表面區(qū)腐蝕坑對儲罐應(yīng)力場的影響。同
時，儲罐支撐式支座以上的封頭部分存在應(yīng)力集
中的區(qū)域，為模擬液氨儲罐在運行時較為嚴重的
腐蝕狀況，在考慮焊縫處腐蝕坑的同時也應(yīng)當考
慮下封頭應(yīng)力集中處存在的腐蝕坑對液氨儲罐強
度的影響。
１ 液氨儲罐結(jié)構(gòu)與有限元模型
根據(jù)ＧＢ １ ５０ 設(shè)計了一臺液氨儲罐（圖１ ），其
設(shè)計溫度為－３５°Ｃ，設(shè)計壓力為２．１ ６ＭＰａ。儲罐
封頭選用標準橢圓形封頭，支座為４ 個支撐式支
座，設(shè)計體積Ｖ０ ＝４．５ｍ３ ，公稱直徑Ｄ ＝１ ５００ｍｍ，
筒體長度Ｌ ＝２０００ｍｍ，選用δｎ ＝１ ４ｍｍ 厚的
１ ６ＭｎＤＲ 鋼板制作儲罐筒體。該液氨儲罐的殼體
與支撐式支座墊板采用１ ６ＭｎＤＲ 鋼材，支撐式支
座其他部分采用Ｑ２３５Ｂ 鋼材。
圖１ 液氨儲罐整體結(jié)構(gòu)
筆者所研究的液氨儲罐采用支撐式支座，儲
罐殼體與支座組成對稱結(jié)構(gòu)，同時容器內(nèi)的內(nèi)壓
是軸對稱的。由于所分析的兩處腐蝕坑均處于儲
罐的下半部分，所以進行分析模型的實體建模時
取液氨儲罐整體模型的下半部分。
利用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元軟件對儲罐下封頭
和支撐式支座結(jié)構(gòu)的１ ／８ 進行模型建立。建立腐
蝕坑模型時取同一側(cè)的焊縫和下封頭兩處腐蝕
５００ 化 工 機 械 ２０１ ６ 年
* *
* 國家自然科學(xué)基金項目（１ １ ２７２０８４）。
張瑩光，男，１ ９９０ 年１ ２ 月生，碩士研究生。黑龍江省大慶市，１ ６３３１ ８。

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