含点蚀缺陷燃气管道弯管的塑性极限载荷分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com祝2008年第3期总第35卷设计与研究含点蚀缺陷燃气管道弯管的塑性极限载荷分析魏化中，-，陈文霞，舒安庆，(1．武汉市压力容器压力管道安全工程研究中心，湖北武汉430073；2．武汉工程大学机械工程学院，湖北武汉430073)摘要：应用有限元分析软件ANSYS，对含点蚀缺陷的弯管在内压载荷作用下进行有限元分析，分析中考虑材料非线性和几何非线性，根据腐蚀区的载荷一应变图，对模型的塑性极限压力进行了预测，得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律，并得到了一些对含缺陷弯管的安全评定有参考价值的结论。关键词：弯管；点蚀；塑性极限载荷中图分类号：TB

2、ll5文献标识码：A文章编号：1006—0316(2008)03—0011—03AnalysisontheplasticlimitloadofgaspipeelbowswithpittingcorrosionWEIHua．zhong，CHENWen—xia，SHUAn．qing’(1．Wuhanresearchcenterofpressurevesselandpipelinesafetyengineering,Wuhan430073，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan430074，Chi

3、na)Abstract：Acomputationalmethod，FEMisadoptedtocalculatethecollapseloadofpressurizedelbowwithpittingcorrosion，bytakingtheimmensedeformationeffectsandstressstifeningintoconsideration．Theplasticlimitloadofelbowswithdefectcanbeobtainedbythegraphofpress—strain．Theeffectregulationsofgeometricalparameter

4、ontheplasticlimitloadandsomereferentialconclusiontothesecureassessofelbowswithdefectwereobtained．Keywords：elbow；pittingcorosion；plasticlimitload点蚀是埋地管道中常见的腐蚀缺陷，容易导致1含缺陷弯管的有限元分析腐蚀穿孔，造成巨大的经济损失，是一种破坏性较大的局部缺陷1。弯管是燃气管网中的重要管件，1．1有限元模型具有改变传输介质流动方向的功能，由于其几何形有限元计算模型规格为108minx8mm，弯曲状和所受载荷复杂，使之成为燃气管道系统中最容半径为：

5、R=I．5D的90。弯管。管道腐蚀缺陷只对周易失效的管件之一。从目前有关腐蚀管线的安全评围部分应力产生影响，只需对腐蚀缺陷管段进行分定方法研究来看，大多数都是针对直管的，对弯管析。由于材料非线l生和几何非线性，有限元模型用的研究相对较少。因此，对含缺陷燃气管道弯管的三维实体模型。带缺陷弯管相对于通过弯管轴线及安全评定方法研究是一项急需解决的重要问题，而缺陷中心的纵向平面对称，可取弯管的1／2模型进在安全评定中，塑性极限载荷是一个必不可少的重行分析。为避免管段端部效应影响，在弯管两端分要参量。笔者采用有限元软件对内拱外壁含点蚀缺别接长度大于3倍弯管直径的直管I2l，如图1所示。陷弯管的塑性极限

6、载荷进行分析和研究。由于内压是埋地管道的主要工作荷载，在弹塑性有限元分析中，根据腐蚀管道的具体情况，仅考虑了管道内压，其余的荷载隋况，相比之下都很小，1一因此，自重、土壤压力、静水压力等均忽略不计。图1含缺陷弯管网格划分收稿日期：2007—09—16基金项目：城市燃气管网安全技术研究(武汉市科技局)资助项目作者简介：魏化中(1955一)，男，湖北武汉人，吾教授，研究方向为化工机械与设备。维普资讯http://www.cqvip.com·12·设计与研究械2008年第3期总第35卷1．2载荷及边界条件陷弯管在内压作用下的塑性极限载荷为46．78MPa。将无缺陷弯管参数代入郭茶秀公式得=46．9

7、6为了模拟封闭内压，直接在弯管和直管内表面MPa，误差e，=0．4％。有限元结果和公式计算结果施加均匀分布的面力，并在弯管端面施加等效轴力：2很相近，证明有限元模型载荷和边界条件施加方式P：Po×正确。2D。～Di式中：D。为弯管外径；D为弯管内径。对于边界条件，由于对称陛，在结构对称面(Z=0面)上施加对称约束。另外，弯管不能在水平方向(a)P：24MPa(b)P=34MPa(c)P=37MPa上无限制地移