整体式绝缘接头密封性能和强度研究

绝缘接头是管线阴极保护的重要元件,针对工程中常出现的绝缘接头泄漏问题,建立整体式绝缘接头有限元分析模型,重点研究了不同工况下绝缘接头O型密封圈的密封性能,并根据绝缘接头规范,讨论了绝缘接头在出厂试验中的结构强度问题。结果表明,单V形沟槽相对于矩形沟槽有更好的密封效果,整体式绝缘接头在内压和弯矩作用工况下具有良好的结构强度和密封性能,对绝缘接头和密封沟槽的选型及厂家进行出厂强度和密封性试验有一定的指导意义。

焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究

结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了循环热-机械载荷下对焊接接头的安定性,并比较了UV形、双U形、X形、U形、单面焊及V形等6种焊接坡口形式对焊接接头安定性的影响。结果表明,选用U形坡口(焊接厚度20 mm≤t≤60 mm)及选用双U形坡口(焊接厚度t>60 mm)连接时焊接接头的安定域较大,在循环热-机械载荷下具有更好的承载能力。此研究对厚壁压力容器及管道对焊焊接接头的设计有一定指导意义。

循环热-机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析

利用通用有限元软件ABAQUS研究了循环温度和恒定机械荷载下螺栓法兰结构的安定性,并探讨了螺栓和法兰的材料属性对安定域的影响,得到了相应的经验设计公式。结果表明,当操作压力小于泄漏压力时,安定极限载荷与操作压力无关,但与螺栓和法兰的热膨胀系数比和弹性模量比有关,并给出了相应的经验公式。本文研究对循环温度和恒定机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析有一定的指导意义。

热-机械载荷下U形对焊接头的安定性

结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了内压和温度载荷下U形对焊接头的安定性,探讨了焊缝几何尺寸及焊接材料对压力管道安定性的影响.结果表明,当焊接材料的弹性模量、线膨胀系数和屈服应力与母材相差很大时,在焊接处产生较大的局部应力,可显著影响结构的安定性,而焊接坡口尺寸对安定域影响很小;建立了一种适于工程安定性评估的简化图解法.

热-机械载荷下厚壁圆筒自增强压力优化分析

理论上推导了厚壁圆筒在内压及热载荷共同作用下的最佳自增强压力,并基于ANSYS的优化分析结果对理论解进行了验证。结果表明最佳自增强压力的理论解与数值解一致,最大误差不超过1%;另外,不考虑热载荷进行自增强后,会增大工作状态下厚壁圆筒内外壁应力差,降低结构的疲劳强度;工程上可根据本文解析解进行自增强处理,以提高厚壁圆筒的承载能力。

油封低温冷却器折流板开孔的传热性能

针对油封低温冷却器压降较大的问题,利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent分析油封低温冷却器折流板开孔对冷却器流场和传热性能的影响.首先探讨不同折流板数量、壳程流速等参数对折流板开孔引起的传热性能及压降变化规律,其次分析折流板开孔对冷却器综合性能的影响,最后探寻折流板开孔后冷却器传热性能和压降关系的内在联系.结果表明,折流板开孔引起油封冷却器压降和传热系数的显著变化,且压降比传热系数变化更明显,折流板开孔后压降减少40%50%,而传热系数也降低了15%20%.在等换热面积和等压降情况下,折流板开孔冷却器传热系数可以提高10%左右.

自动振打除灰装置冲击接触模型有限元分析

为解决自动振打除灰装置活塞杆与撞击杆的接触面因撞击导致损伤无法继续工作的问题,对两杆的接触模型进行了研究和优化.运用软件ansys/ls-dyna建立了机械振打器冲击部分的有限元模型,并分别对现有接触模型和改进后的接触模型下两杆的冲击过程进行有限元分析.对比不同情况下端面上的最大Von-Mises应力,发现活塞杆端面损坏的原因是撞击杆具有轴向夹角,通过改变活塞杆的端面形状可以有效改进现有的冲击接触模型,使活塞杆端面的应力集中现象明显减轻.当撞击杆右端面仍为圆平面,活塞杆左端面改为半径是2m的球面时,接触模型可以有效避免活塞杆端面出现过大应力集中,从而将振打器的寿命延长到设计范围.

天然气管道工程冷凝液收集器结构设计与有限元分析

冷凝液收集器的设计研发属国内首次。对于冷凝液收集器,采取分开设计、现场组装的方式,可以确保质量、缩短工期、降低运输难度和制造成本。通过对接管补强、吹扫管线、装车管线和集液槽等结构的分析,提出了厚壁接管补强结构、外部吹扫管线以及装车管线与集液槽相连通的设计方案,满足了设计工况和工艺要求。通过对冷凝液收集器进行有限元分析,确保了设计的安全可靠性。

自动振打除灰装置传递接触模型有限元分析

自动振打除灰装置传递杆杆身与凸台连接处经常在冲击过程中破坏失效,导致振打器无法继续工作。为解决这一问题,需要对振打器的整个传递接触模型进行研究和优化。运用软件Ansys/ls-dy-na建立了机械振打器的有限元模型,并分别对现有和改进后传递接触模型下的整个冲击过程进行有限元分析。对比不同情况下传递杆上的最大应力,发现连接处损坏的原因是撞击杆具有轴向夹角,通过调整连接处以及改变传递模型接触面形状可以有效改进现有的传递接触模型。当连接处倒圆角半径增大到22mm并且传递模型接触面是半径为400mm的球面时,传递杆可以有效避免出现过大应力集中,从而将振打器的寿命延长到设计范围。

液化天然气储罐夹层管路设计的结构要点

液化天然气储罐的管路主要作用是用于介质的装卸,而由于介质的特殊性,液化天然气通常采用沸点温度以下充装,即-162℃以下。因此夹层管路结构的设置除了考虑流量、压力之外,也需要同时考虑介质与环境温度之间较大的温度差,这种温度差具体的体现为温度补偿(热胀冷缩),以及热的传导。为了避免储罐在停止装卸时,外壳由于夹层管路的热传导出现结霜甚至结冰的情况,所以增设了夹层管路的液封结构来避免上述情况,液封管路的设置需要考虑液封管路的长度问题:液封管路过长会影响流量,增加压力损耗;液封管路过短则起不到温度补偿和液封的作用。因此对于夹层管路的结构设计,需要着重注意温差导致的一系列问题。

X80与X100级管线钢裂纹扩展模拟分析

针对高钢级管线钢自止裂性能的问题,利用有限元ABAQUS软件建立裂纹扩展分析模型,对管道内壁已有初始裂纹进行分析,模拟了裂纹从内壁生长到外壁,再沿管道轴向扩展的整个过程,比较了裂纹在X80与X100管线钢中的扩展情况。研究结果表明:X100管线钢裂纹在气体压力作用下迅速扩展,泄漏导致的管道压力降低虽然降低了裂纹扩展速度,但裂纹仍然扩展较快,需施加外部作用才能彻底止裂。当管道裂纹没有扩展时,X100管线钢能较好地抵制裂纹的产生,当裂纹已经发生扩展时,X80管线钢有较好的抵制裂纹扩展的能力。可见,与X100管线钢相比,X80管线钢有较强的抗裂纹扩展能力,现有X100管线钢需要结合X80管线钢才能在工程中推广使用。

储罐锚栓座结构设计方法

当储罐不能满足自锚固条件时,设置锚栓结构是最常采用的一种稳定措施。该结构通过埋设在基础环梁中的锚固螺栓和焊接在罐壁上的锚栓座结构,对储罐自身过大的倾覆力矩和提升力产生有效的抵抗作用。基于多年的国外储罐项目建设经验和标准规范使用经验,对已经列入美国石油学会API 650储罐设计标准的美国钢结构协会锚栓座设计标准进行解读,并补充实用性建议和注意事项。

油气管道整体式绝缘接头泄漏分析与预防建议

为了避免油气管道工程整体式绝缘接头发生泄漏,结合其结构特点,对可能发生泄漏的部位、通道以及泄漏情况进行了分析。在此基础上,为避免绝缘接头发生泄漏提出了预防建议:在出厂前应该对内部每个部件进行严格的设计、验证及质量控制,针对设计工况采取避免泄漏的方法,可以保证绝缘接头密封性能。研究结果对绝缘接头的设计、制造、成品试验及安装具有一定的指导意义。