含缺陷球形压力容器的简化、常规评定

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1、万方数据396化工机械2011年含缺陷球形压力容器的简化、常规评定纪熙+1魏安安2(1．江苏省特种设备安全监督研究院常州分院；2．常州大学)摘要对某化工厂合缺陷球罐的其中4处较严重的埋藏缺陷分另1用简化(一级)、常规(二级)评定方法进行评定。结果发现，两种评定结果相互矛盾。出现所谓一级评定能通过，二级评定不能通过的反转现象，因此建议改进常规评定方法。关键词球形压力容器埋藏块陷简化评定常规评定中图分类号TQ051．3文献标识码A文章编号0254．6094(2011)04-0396J04含缺陷压力容器的简化、常规评定均依据合于使用和最弱环原则，用于判别在用含缺陷压力容器在规定

2、的使用工况下能否继续安全使用，是一种适合于实际的安全评定方法。笔者对在用球罐的4处较为严重的埋藏缺陷分别用简化与常规评定方法进行了评定，并对两组评定结果对比分析。1设备情况某石化厂一台200m3气态丙烯球罐，介质中含微量H：s(小于20mg／L)，压力稳定，主体材料16MnR，经100％超声波探伤，发现4处超标埋藏缺陷，具体尺寸见表l。表14个缺陷尺寸mm该气态丙烯球罐主要参数如下：设计温度常温设计压力1．6MPa内径7100mm公称壁厚24mm该容器可能的失效形式为缺陷引起的断裂或塑性失稳。现对长度最大的2’缺陷进行评定。2简化评定‘112．1缺陷表征与等效穿透裂纹尺寸

3、计算2’缺陷未焊透的长L=95mm，壁厚曰’=23．3mm，自身高度^=4mm，埋藏深度日=14mm(图1)，与其它缺陷距离较远，所以该缺陷的表征不必考虑与其它缺陷的相互影响，表征裂纹尺寸为2c=￡=95mm，2n=^=4mm。取检验时至下个检验周期的内壁腐蚀余量为c2=O．5mm，外壁腐蚀余量C：’=0。则计算壁厚B=23．3一O．5=22．8咖，裂纹至内表面的距离P．=曰一(日+口)=68mm，至外表面的距离PI’=H—C：’一口=12mm。因P。

4、效穿透裂纹尺寸口=伪，力=(1．01—0．37兰)2五磊≯i遗而坝忆=2．14mm。·纪熙，男，1984年7月生，硕士研究生。江苏省常州市，213016。万方数据第38卷第4期化工机械397图1埋藏裂纹示意图2．2当量总应力矿：的确定容器的设计压力p设=1．6MPa。检验中要做水压实验，所以缺陷评定的计算压力取水压试验时球罐底部的p=1．25p设+O．07=2．07MPa，内压引起的一次应力平均值p。=盯。=掣=161．67MPa，其中，叼／曰=Pl／口=0．25>0．2，取厂=l，角变形埘=15．0mm，错边量e。=5．0mm；由于是埋藏裂纹，取口=2。因此由错边及角变

5、形引起的应力集中系数为K=厂[1+坠掣]=2．316。由错边及角变形引起的应力是弯曲应力，沿截面呈线性的非均匀分布，这里偏安全，认为此应力是大小等于最大应力的均布应力，即弯曲应力ph=0，因此盯：I=KIJp。=374．42MPa，盯￡2=Xhpb20。球罐为现场热处理，根据经验，最大焊接残余应力盯。。。。取材料屈服极限仃。的70％。由GBl50．1998查得16MnR的矿．=325MPa，弹性模量E=205GPa。对存在于壁厚小于25mm的钢板中并与熔合线平行的裂纹，可以认为由焊接残余应力引起的二次应力是沿壁厚均匀分布的，Q。=0．3矿R。。=0．3×0．7盯。=68．

6、25MPa，Qb=0。查表可得Xb=O．25，X，=O．2，故矿=2=XbQh=0，口=3=Q。X，=13．5MPa，当量总应力盯z=矿=1+矿z2+盯酗=387．92MPa。2．3材料断裂韧度确定材料的断裂韧度无法实测，根据经验选取6。=0．054mm，除以安全系数1．2后，评定用的断裂韧度为6，=O．045mm。2．46及√6，的计算由于矿z>口．=325MPa，且盯．<口=l+矿z2≤2盯。，故需用8：／s。代替盯=I／盯。。按心1cVDA—1984中生f垒监1：1．42，6：o．51r三x誓(垒+1)占。＼矿。，E占‘肘。2=0．013mm，其中肼；2=l+1．9

7、3云2／(尺B)，则、{8l=、I§，黾c=Q．s4o2．5载荷比￡，及S，的计算据GB／T19624—2004附录C的规定，对平板上椭圆形埋藏裂纹，引起一次应力的施加载荷与塑性屈服极限载荷的比值，即载荷比￡，为：，(3妇。+pb)+√(3印。+pb)2+9[(1一f)2+4fy]Jp。2Lr2—————可可jFi丽Z———一=0．588其中’f2蠢％，y_P朋≯r2毛2r1·20。49'而￡～。{警芝旦：1．25，取较小值’贝o￡⋯zLZ盯‘=1．2。2．6缺陷安全性评定由于评定点(怕，，s，)的坐标为(o．54，o．49)