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液氨儲(chǔ)罐局部腐蝕應(yīng)力場(chǎng)有限元分析與安全評(píng)定

文檔作者：張瑩光１李蕊２林玉娟１劉長(zhǎng)海１文檔來(lái)源：１．東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院；２．大慶石化公司熱電廠）		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年01月31日
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液氨儲(chǔ)罐局部腐蝕應(yīng)力場(chǎng)有限元分析
與安全評(píng)定
*
張瑩光**１ 李 蕊２ 林玉娟１ 劉長(zhǎng)海１
（１ ．東北石油大學(xué)機(jī)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(chǔ)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(yùn)用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出它受到均勻腐蝕后的應(yīng)力分布。對(duì)兩處腐蝕
坑應(yīng)力最大值處的危險(xiǎn)截面進(jìn)行線性化分析，最后基于ＪＢ ４７３２-１ ９９５（２００５ 確認(rèn)）進(jìn)行安全評(píng)定。
關(guān)鍵詞 儲(chǔ)罐 腐蝕坑 有限元 線性化分析 安全評(píng)定
中圖分類號(hào) ＴＱ０５３．２ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 Ａ 文章編號(hào) 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(shí)焊接熔池的一次結(jié)晶組織
不僅會(huì)影響焊縫金屬的抗裂性能，而且會(huì)對(duì)焊縫
金屬的抗腐蝕能力有一定的影響。根據(jù)前人對(duì)液
氨儲(chǔ)罐的腐蝕研究可知，液氨儲(chǔ)罐受到腐蝕時(shí)，其
內(nèi)表面焊縫區(qū)的腐蝕比較嚴(yán)重，特別是在環(huán)焊縫
上［１ ］。因此，對(duì)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的局部腐蝕進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)
分析時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮存在于儲(chǔ)罐筒體與下封頭連接
焊縫的內(nèi)表面區(qū)腐蝕坑對(duì)儲(chǔ)罐應(yīng)力場(chǎng)的影響。同
時(shí)，儲(chǔ)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(chǔ)罐在運(yùn)行時(shí)較為嚴(yán)重的
腐蝕狀況，在考慮焊縫處腐蝕坑的同時(shí)也應(yīng)當(dāng)考
慮下封頭應(yīng)力集中處存在的腐蝕坑對(duì)液氨儲(chǔ)罐強(qiáng)
度的影響。
１ 液氨儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)與有限元模型
根據(jù)ＧＢ １ ５０ 設(shè)計(jì)了一臺(tái)液氨儲(chǔ)罐（圖１ ），其
設(shè)計(jì)溫度為－３５°Ｃ，設(shè)計(jì)壓力為２．１ ６ＭＰａ。儲(chǔ)罐
封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，支座為４ 個(gè)支撐式支
座，設(shè)計(jì)體積Ｖ０ ＝４．５ｍ３ ，公稱直徑Ｄ ＝１ ５００ｍｍ，
筒體長(zhǎng)度Ｌ ＝２０００ｍｍ，選用δｎ ＝１ ４ｍｍ 厚的
１ ６ＭｎＤＲ 鋼板制作儲(chǔ)罐筒體。該液氨儲(chǔ)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(chǔ)罐整體結(jié)構(gòu)
筆者所研究的液氨儲(chǔ)罐采用支撐式支座，儲(chǔ)
罐殼體與支座組成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，同時(shí)容器內(nèi)的內(nèi)壓
是軸對(duì)稱的。由于所分析的兩處腐蝕坑均處于儲(chǔ)
罐的下半部分，所以進(jìn)行分析模型的實(shí)體建模時(shí)
取液氨儲(chǔ)罐整體模型的下半部分。
利用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元軟件對(duì)儲(chǔ)罐下封頭
和支撐式支座結(jié)構(gòu)的１ ／８ 進(jìn)行模型建立。建立腐
蝕坑模型時(shí)取同一側(cè)的焊縫和下封頭兩處腐蝕
５００ 化 工 機(jī) 械 ２０１ ６ 年
* *
* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)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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