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工業(yè)管道是一種輸送易燃、易爆、有毒、強腐蝕性介質(zhì)的危害性較大的特種承壓設備，遍布國民經(jīng)濟各個領域。由于工業(yè)管道安裝大多采用現(xiàn)場焊接的方式，受施工條件和射線檢測的限制，普遍存在大量的未焊透缺陷，破壞了管道的連續(xù)性，降低了管道的承載能力，對工業(yè)管道的安全運行構(gòu)成嚴重威脅。為此，國家質(zhì)監(jiān)總局于2003年6月頒布了《R用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)。對管道焊接缺陷的安全狀況規(guī)定了等級劃分方法，其中對于管道材料為20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼的未焊透缺陷按局部減薄定級，對安全狀況定為4級的含未焊透缺陷的在用工業(yè)壓力管道要求停止使用。而大量的工程應用表明，有很大比例的安全在用工業(yè)壓力管道被判廢，這種定級范圍具有較大的保守性，勢必會給使用單位帶來嚴重影響，定期檢驗工作較難進行。本研究通過對某公司2條被《規(guī)程》定級為4級的含未焊透缺陷判廢工業(yè)管道的有限元強度分析和安全評定，揭示了在低應力情況下4級未焊透缺陷的安全性，指出了《規(guī)程》中安全狀況等級劃分方法的保守性，為大量的工業(yè)管道使用和檢驗單位帶來了極大的方便。
某化工公司現(xiàn)有2條在用工業(yè)壓力管道系統(tǒng)，管道參數(shù)見表。該批管道至今運行十余年，歷年定期檢驗安全。2009年4月定期檢驗中發(fā)現(xiàn)缺陷略有擴展，現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)見表，若按《規(guī)程》中安全狀況等級劃分方法，對于上述兩條20管道，未焊透缺陷按局部減薄定級，其4級未焊透缺陷容限深度及定級狀況見表。從表中可以看出，上述2條管道均被定為4級，按《規(guī)程》規(guī)定，被認定為判廢工業(yè)管道。但實際情況是該管道仍在超標且安全運行，因而有必要從強度和安全評定方面對其進行重新評價。
未焊透缺陷使管道產(chǎn)生較大的局應力集中，使結(jié)構(gòu)的強度大大降低，因此通過對含未焊透缺陷管道在組合載荷條件下的靜強度校核，可以定量地看出其強度安全裕度的大小，從而準確地判定其安全性。分析思路：首先進行整條管道的靜載應力分析，尋找最大應力發(fā)生的位置，然后采用子模型方法分別分析含未焊透缺陷處的詳細應力狀況并進行靜強度校核和安全評定。采用ANSYS有限元軟件對兩條管道進行整體應力分析。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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