环焊缝含错边和不同心缺陷压力管道的极限载荷分析

摘要

压力管道是石油天然气工业中的特殊设备,在管道安装中,由于施焊条件的限制,管道连接环焊缝往往存在一些焊接缺陷,错边缺陷或不同心缺陷都是常见的也是难以避免的缺陷,缺陷的存在势必会影响管道的安全运行,危及人民生命财产的安全。因此,对含缺陷压力管道进行承载能力分析,具有重要理论意义和工程应用价值。
　　 本论文针对环焊缝含错边或不同心缺陷的压力管道,采用ANSYS软件建立有限元模型,进行了内压作用下的非线性应力分析,并按两倍弹性斜率法和双切线法计算了管道的极限载荷。
　　 研究表明,受压力作用时在管道缺陷区域产生应力集中,其大小随接头处缺陷的增加而增大。极限载荷的大小随缺陷尺寸的增加而下降。按双切线法得到的塑性极限载荷偏小,或者说,按此进行的管道强度设计或安全评定偏于保守。
　　 在有限元计算结果的基础上,论文将极限载荷拟合为管道直径、壁厚及缺陷大小的函数。数值验算表明,拟合关系式在管径从500mm到900mm,壁厚从6mm到10mm,错边量从1mm到5mm或不同心量从1°～10°的范围内具有很高的精确度。
　　 最后,论文根据拟合关系式,开发了环焊缝含错边或不同心缺陷的压力管道极限载荷计算程序,该程序可很容易计算出任意含错边或不同心缺陷的环焊缝压力管道的承压能力,从而有助于含此类缺陷管道的工程设计或安全评定。