地下储氢罐套管密封结构强度分析及优化设计

以某加氢站储氢罐套管端口的连接部分为研究对象,采用有限元分析方法,对该储氢罐在45 MPa气体压力下的密封面进行强度分析,从而得到储氢罐接箍在不同工况下密封面的应力分布规律。同时,通过对比分析不同工况下的密封面应力极值,确定套管预紧力的极限值。基于ANSYS软件中响应面优化模块,以密封面接触压力大于462.14 MPa,且应力值最小为优化目标,最后提出套管端口密封面尺寸优化方案。结果表明,套管预紧力极限值为2.8875×10^(6) N;优化后密封面接触压力基本保持不变,最大应力值减少了10%,既保证了密封效能,又减小了应力值;最佳台肩角度、密封弧面到锥螺纹距离、弧面半径分别为56.32°、13.037 mm和18.77 mm。本研究对储氢罐套管与接箍密封面的结构尺寸优化有借鉴意义。

氢对30CrMo钢拉伸和超低周疲劳性能的影响

主要研究了氢对30CrMo钢的超低周疲劳性能和力学行为的影响。用0.5 mol/L的H_2SO_4溶液对试验钢进行电化学充氢1和4 h,然后采用轴向位移控制模拟地震载荷进行超低周疲劳试验和拉伸试验,获得了循环应力应变响应、滞回行为及应变-寿命等关系。结合扫描电子显微镜(SEM)进行断口形貌观察,分析其超低周疲劳断裂机制。结果表明:充氢1和4 h后试验钢的抗拉强度强度由原来的681 MPa提升到689和698 MPa;其断裂伸长率由原来的33%下降到29%与19%,氢的浓度越高塑性下降越明显;电化学充氢明显削弱了试验钢的抗疲劳性能,预充氢1和4 h后试验钢的寿命分别下降了33.8%~40.7%和65.3%~69.8%;充氢对试验钢的循环响应特征及Masing特性无明显影响;长时间充氢会使30CrMo钢的裂纹扩展区面积减小并加快其裂纹扩展速率。