整体多层夹紧式高压容器层板残余应力研究

摘要

2005年,国家质量监督检验检疫总局在我国尿素合成塔安全检查中,发现其层板有不同程度的开裂现象;而国内在1995年和2005年各发生了一起传统多层包扎结构尿素合成塔的爆破事故,后一起爆破事故原因分析认为是由层板开裂引起的,其深环焊缝的存在是高压容器运行中的一个主要不安定因素。本文所涉及的整体多层夹紧式高压容器克服了传统多层包扎式容器存在深厚纵、环焊缝的缺点,而且层板之间的贴紧度高,筒体的受力更均匀,更具有安全性。但多层夹紧式高压容器的层板在包扎焊接后,不经过探伤等处理,虽然节约了生产成本和生产时间,但也存在一定的不安全因素,特别设备逐渐大型化后。所以对该结构的层板焊接残余应力的分析就非常有必要了。
　　本文采用盲孔法对层板焊接残余应力进行测试,并在原有盲孔法的基础上,对其应变释放系数进行修正,使其在测量焊缝残余应力时具有更高的精确度。并通过有限元分析软件ANSYS对其标定试验进行分析,得到在选取相应参数情况下,有限元标定结果与实际标定试验具有很好的吻合性。
　　本文选取了考虑层间摩擦力的力学模型,与所测量焊缝残余应力的值进行对比,发现在远离焊缝区域,多层容器层板纵缝冷却收缩所产生的残余应力与r、θ有关,其值具有一定的一致性。但在靠近焊缝附近其值不能反映焊接残余应力的分布,其纵向残余应力分布与对接板的焊接残余应力类似,但横向残余应力分布又不完全类似。所以对靠近焊缝附近区域的数据进行公式拟合。得到靠近焊缝区域处焊接残余应力的分布情况,为大直径、大壁厚的整体多层夹紧式高压容器制造提供一定的理论支持。

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第1章 绪论

1.1 课题的立项背景及意义

1.2 多层包扎压力容器发展现状

1.3 焊接残余应力及测量方法

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 盲孔法孔边塑性修正

2.1 盲孔法的介绍

2.2 孔边塑性修正的实验分析

2.3 对盲孔法测量焊接残余应力修正公式的推导

2.4 盲孔法试验标定

第3章 层板焊接残余应力的理论推导

3.1 包扎过程的力学分析

3.2 焊缝收缩残余应力的理论计算方法

3.3 考虑层间摩擦力的层板表面残余应力分布推导

第4章 层板表面残余应力分布

4.1 对接板外表面残余应力分布情况

4.2 层板焊接残余应力的测量

4.3 测量数据的分析

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间发表的获奖及发表的学术论文）