大型压力管道焊接缺陷的强度分析与安全评定

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要如今，压力管道被广泛应用在石油化工、冶金、电力和医药等行业，同时●也向大型化、多样化、复杂化发展。但是如何处理带有缺陷的压力管道，是目前工程界所关注的问题。压力钢管是一种大型压力管道，它是水电工程中输水建筑物的重要组成部分，它承受着较大的内水压力以及自身的重量和水重。压力钢管在生产和安装过程中，容易产生焊接缺陷。这些缺陷一般可以通过补焊等措施进行修复，但是较小的缺陷往往被忽略，而没有引起重视。在这些缺陷处，接头承载截面的几何尺寸发生了突变，产生了较强的应力集中，大大降低了接头的承载能力，对结构的静载强

2、度、疲劳强度、脆性断裂以及抗应力腐蚀开裂都有重大的影响。因此，有必要对含焊接缺陷的压力钢管进行力学分析和安全评定。咬边和错边都是压力钢管生产和安装过程中常见的焊接缺陷，它们不能用常规的方法进行应力分析。因此，本论文根据某水电站实例，建立咬边和错边的三维有限元模型，并通过有限元分析软件ANSYS9．0，对在不同深度、不同锐度和不同位置条件下的咬边和错边进行了应力计算和分析，并讨论了不同条件下的咬边和错边对焊接接头应力集中的影响。本文还按照“压力容器缺陷评定规范”CvDA一84和“在用含缺陷压力容器安全评定”标准的规定，对纵缝不同深度咬边缺陷进

3、行了安全评定，并给出了最大允许咬边深度，为咬边缺陷的返修和处理提供了可靠的力学依据，有极大的工程意义。关键词：压力管道；咬边；错边；有限元；安全评定西南交通大学硕士研究生学位论文第H页AbstractNow，pressurepipingisextensivelyusedinpetrochemical、metallurgy、electricpower、medicineandSOon．Itisalsodevelopingwithlarge—scale、diversification、andcomplication．Buthowtodealwit

4、hthepressurepipingswithdefectsisanimportantquestioninprojectarea．Penstockisakindoflargepressurepipingandisanimportantconstituteofthebuildingofpowerplantwithwater-transportation．Ittakesonbiggerinnerhydraulicpressure，theweightofitselfandthewateryweigilt．Duringthemanufacturea

5、ndfixingofpenstock，itiseasilytOgetweldingdefectsandCanberepairedbyrepairwelding，butsomeshallowdefectsareusuallyneglectedanddon’tbringtherecognition．Wherethedefectsare，thesizeofreceivedsectioncouldbechanged．Itresultsinbiggerstressconcentration，mostlyreducesthebearingpowerof

6、theweldedjointandhasanimportantimpactonthestaticstrength，thefatiguestrength，thebrittlefractureandtheresistancetostresserodecracking．Soitisnecessarytofinishthemechanicsanalysisandsafetyassessmentofthepenstockswithweldingdefects．Undercutandunfitnessarecommonweldingdefectsint

7、heproducingandfixingofpenstocks．Theyarehardtobeanalyzedbyusinggeneralmethods．Inthispaper,basedonthefactofhydroelectricpowerstation，three-dimensionalffmiteelementmodelsofundercutandunfitnessarebuilt．Andthe￡initeelementsoftwareANSYS9．0wouldbeusedtohaveastressaccountandanalys

8、isontheundercutandunfitnesswithdifferentdepth，sharpness，andplace．Secondlytheaffectionofth