標準橢圓封頭

熱壓制是壓力容器封頭制造中常見的工藝之一。對不銹鋼橢圓封頭,其壓制工藝過程特殊。通過一次質(zhì)量事故分析,提出了不銹鋼橢圓封頭熱壓制過程中影響裂紋形成的因素。

標準橢圓封頭尺寸 公稱直徑dnmm曲面高度h1mm直邊高度h2mm內(nèi)表面積am2容積vm3 30075250.1210.00530 (350)88250.1600.00802 400100 250.2040.0115 400.2230.0134 (450)112 250.2540.0158 400.2750.0183 500125 250.3090.0213 400.3330.0242 500.3490.0262 (550)137 250.3700.0277 400.3960.0313 500.4130.0336 600150 250.4360.0352 400.4640.0396 500.4830.0425 (650)162 250.5

46810121416182022242628303234 d外h外 13333224221218226223220217214 15940255252250257254251248246 21955327324322329326323320318 27368392389386394391388385382 32581454452449456453450448445 37794517514511518516513510507524522 426107576573570577574572569566583580 d內(nèi)h內(nèi) 30075434436438450452454456458480 35088494

46810121416182022242628303234 d外h外 13333224221218226223220217214 15940255252250257254251248246 21955327324322329326323320318 27368392389386394391388385382 32581454452449456453450448445 37794517514511518516513510507524522 426107576573570577574572569566583580 d內(nèi)h內(nèi) 30075434436438450452454456458480 35088494

封頭下料尺寸表 直邊高度25落料尺寸直邊高度40落料尺寸 內(nèi)徑dg 曲面 高度壁厚3～8毫米壁厚10～16毫米 10025190 15037.5236263 20050300330 25062.5355385 30075420450 35087.5480510 400100543573 450112.5615645 500125685715 550137.5732762 600150795830 直邊高度25落料尺寸直邊高度40落料尺寸內(nèi)徑 dg 曲面 高度3456810121416 650163873873873873873910910910910 700175920920920920930950

碳素鋼高合金鋼 ﹍32.8 443.8 ﹍54.8 665.8 ﹍76.8 887.8 ﹍98.9 ﹍33.7 445.0 ﹍56.3 667.6 ﹍78.9 8810.3 ﹍911.6 ﹍34.8 446.4 ﹍58.0 669.7 ﹍711.4 8813.1 ﹍914.8 101018.0 121221.9 141425.8 161629.8 ﹍35.9 447.9 ﹍510.0 6612.0 ﹍714.1 8816.2 ﹍918.3 101022.1 121226.8 141431.6 161636.4 181841.4 ﹍37.2 449.6 ﹍512.1 6614.6 ﹍717.1 8819.6 ﹍922

采用工裝胎具和合理安排焊接工序,解決大型容器的薄壁奧氏體不銹鋼橢圓封頭的組焊問題。

序號項目符號數(shù)值單位 1封頭內(nèi)徑di=1700(mm) 2h=450(mm) 3h=25(mm) 4h1=425(mm) 5封頭內(nèi)表面積s=3266235.3(mm2) 6c=0.760346 7 8 9封頭體積v=699855213(mm3) 100.700(m3) 11 12長徑比k=1.32210 13直桶體積v1=5.016e+09(mm3) 145.016(m3) 15直桶表面積s1=11802964(mm2) 16 17 18貯罐體積v0=6.416e+09(mm3) 196.416(m3) 20 21貯罐表面積s0=18335434(mm2) 22貯罐壁厚e=10(mm) 23貯罐材料密度ρ=7850(kg/m3) 24貯罐重量w=1439.3(k

根據(jù)eha4120雙面復合板橢圓封頭的沖壓實際經(jīng)驗,分析探討了此種封頭在壓制過程中外表面復合層產(chǎn)生裂紋的原因,通過改進壓制工藝,成功地完成了封頭的壓制任務。

46810121416182022242628303234 d外h外 13333224221218226223220217214 15940255252250257254251248246 21955327324322329326323320318 27368392389386394391388385382 32581454452449456453450448445 37794517514511518516513510507524522 426107576573570577574572569566583580 d內(nèi)h內(nèi) 30075434436438450452454456458480 35088494

基于autocad的開放式開發(fā)平臺,與內(nèi)嵌的編程工具autolisp語言相結(jié)合,開發(fā)直觀可視的dcl對話框程序,提高了利用autocad繪制化工設備標準件的效率。

對橢圓封頭徑向多接管結(jié)構進行了有限元強度分析。在評定應力強度時采用設計壓力載荷進行分析,在分析疲勞強度時采用疲勞應力幅進行分析,在此基礎上運用疲勞累積損傷理論得出該結(jié)構滿足疲勞設計要求的結(jié)論。通過算例詳細介紹了該分析方法的實施過程。

沖壓是通過模具對板料施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得一定尺寸,形狀和性能的零件的加工方法。沖壓加工的應用范圍很廣,不僅能制造很小的儀表零件,也能制造如汽車大梁等大型零件;不僅能制造一般精度和形狀的零件,而且也能制造精密且復雜形狀的零件。沖壓件在形狀和尺寸精度方面互換性較好,可以滿足一般的裝配使用要求,并且經(jīng)過塑性變形,金屬的內(nèi)部組織得到改善,機械強度有所提高,具有重量輕,剛度好,精度高和外表光滑美觀等特點。這種加工方法,在加工壓力容器的配件上應用甚廣。

目的對橢圓封頭接管結(jié)構進行安全評定,并給出改進結(jié)構。方法采用材料力學方法計算結(jié)構的附加載荷;采用有限元方法建立結(jié)構應力計算模型,應用ansys軟件進行計算;根據(jù)應力分類概念和分析設計原理進行安全評定。結(jié)果得到了結(jié)構所受的附加載荷和接管區(qū)的詳盡應力場,給出了強度評定結(jié)果。結(jié)論原結(jié)構設計不能滿足強度要求,需改進。

本文運用有限元分析方法,對橢圓封頭開孔接管結(jié)構的局部應力進行了分析,以彈性應力分析和塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎,真實準確地對該局部的應力強度進行了安全評定。

在對橢圓封頭上接管載荷狀態(tài)分析的基礎上,對橢圓封頭和接管的連接加強結(jié)構提出了幾種結(jié)構設計方案;然后對所有設計的幾種連接加強結(jié)構,應用有限元方法建立計算模型,應用ansys軟件進行了應力計算,得到了幾種連接加強結(jié)構的詳盡應力場;在對應力計算結(jié)果分析的基礎上,對所設計的幾種結(jié)構,從結(jié)構的強度、材料的節(jié)省以及加工制造的難易等幾方面進行了綜合的分析和對比,最終給出了一個安全、經(jīng)濟和制作簡便的封頭-接管連接加強結(jié)構。

本文在文獻[1]的基礎上用薄殼理論分析了橢圓封頭上大開孔平齊接管邊界效應問題,用實驗數(shù)據(jù)進行了驗證。驗證結(jié)果表明,除了焊縫區(qū)之外,本文提出的計算理論是可靠的。

就壓力容器封頭設計中應注意到的幾個問題進行了討論。

針對標準橢圓封頭強度計算中幾個參數(shù)選取的常見問題，從實際，理論上加以分析，提出了自己的看法。

采用有限元法對大型厚壁橢圓封頭的一次和多次熱沖壓成形工藝進行數(shù)值模擬。對比分析厚壁封頭在兩種成形工藝下的壓機成形載荷和封頭成形壁厚的差異,并研究不同凹模直徑對封頭多次成形載荷和壁厚的影響。研究結(jié)果表明,多次熱沖壓可以有效地降低封頭的成形載荷60%左右。多次熱沖壓封頭壁厚比一次成形稍有減薄,但最大減薄率為5.9%,在合理要求范圍內(nèi)。通過與相近規(guī)格封頭進行實驗對比,壁厚分布規(guī)律相一致,因此能夠達到較好地預測成形的目的。

文獻[1]根椐cd13a1.4—85結(jié)構設計規(guī)定,對標準橢圓封頭非徑向接管伸出長度的計算作了較為精確的理論推導,如圖1所示,其式為:

304材質(zhì)不銹鋼封頭,服役使用4年后,工廠檢修人員發(fā)現(xiàn)其直邊部位發(fā)生開裂現(xiàn)象。通過無損檢測,原材料化學分析,并且對設備周圍環(huán)境分析,得出最終結(jié)論:304材質(zhì)在濕h2s環(huán)境中,存在拉應力作用下,發(fā)生應力腐蝕,導致設備封頭產(chǎn)生裂紋。如何預防應力腐蝕,及成功返修案例。