基于ANSYS的压力容器介质升压速度对压力试验影响研究.pdf

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1、第４５卷增刊１石油化工设备Vol畅４５Supplement１２０１６年８月PETRO‐CHEMICALEQUIPMENTAug畅２０１６文章编号：１０００‐７４６６（２０１６）增刊１‐０００７‐０４①基于ANSYS的压力容器介质升压速度对压力试验影响研究周成龙，方永兰（湖州市特种设备检测研究院，浙江湖州３１３０００）摘要：采用ANSYS作为分析计算工具，得出了压力容器压力试验过程中试验介质在不同升压速度条件下的最大等效应力与等效应变值，总结了升压速度对压力试验的影响和控制原则。关键词：压力容器；压力试验；等效应力；等效应变；ANSYS中图分类

2、号：TQ０５１．３；TH４９文献标志码：Bdoi：１０．３９６９／j．issn．１０００‐７４６６．２０１６．S１．００２ResearchontheEffectonMediumPressureIncreasingSpeedofPressureVesselonPressureTestBasedonANSYSZHOUCheng‐long，FANGYong‐lan（HuzhouSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute，Huzhou３１３０００，China）Abstract：UsingANSYSas

3、analysisandcalculationtool，it’sconcludedthatthemaximume‐quivalentstressandequivalentstrainvalueundertheconditionofdifferentmediumboostspeedduringpressurevesselpressuretest，theeffectofboostspeedonpressuretestandthecontrolprinciple．Keywords：pressurevessel；pressuretest；equival

4、entstress；equivalentstrain；Ansys压力试验是压力容器制造过程（或检修后再次对设备产生冲击，而且可能影响压力试验的安［４‐７］投入使用）中必不可少的工序，目的是在容器投入使全。为此，笔者采用ANSYS分析方法，计算分用前对其宏观强度、焊缝致密性、受压元件可靠性及析了不同升压速度条件下压力容器内部的应力分密封件密封性能进行检验，确保设备能安全可靠的布与变形情况，并得出了压力试验中升压速度的［１］运行。控制原则和合理范围。虽然压力容器设计阶段已经将受压元件的应1分析对象力控制在了相应温度条件下的材料许用应力范围分析对象

5、为一个气体储罐，主体材质为２０R，材之内，但由于制造过程中的缺陷（主要是焊缝），压料弹性模量为２１０GPa，壁厚为１０mm，设计压力为力试验过程中容器出现破裂的意外事故还是时有０．９６MPa，设计温度为５０℃，最高工作压力为发生。因此，压力试验不仅要发挥检验设备可靠３０．６８MPa，水压试验压力１．２MPa，体积２．５８m。性的作用，同时也要保证试验过程的安全。虽然2升压速度与应力分布和变形GB１５０．１～１５０．４—２０１１枟压力容器枠中对压力容［２］2．1器试验压力有明确规定，但目前大部分压力试有限元模型［３］验采用水作为试验介质，由于水

6、的可压缩性很由于储罐主体为轴对称结构，因此取其１／４用小，所以升压速度快，而过快的升压速度不仅可能UG进行建模，然后将模型导入ANSYS中进行分①收稿日期：２０１６‐０３‐２４作者简介：周成龙（１９６５‐），男，浙江湖州人，工程师，学士，现从事压力容器检验工作。·８·石油化工设备２０１６年第４５卷析计算。储罐的网格划分具体情况见图１。网格划分采用了六面体网格HexDominant，目2．2分析方案与结果的是减少单元数量，加快求解收敛。容器边界处采试验采用水作为介质，将水充满储罐后开始加［８‐１５］用对称约束，法兰连接处添加固定约束。压并将压力

7、升高至水压试验压力１．２０MPa。图１分析储罐模型网格划分升压速度为２．４MPa／s（０．５s内将压力升高至储罐的最大等效应力为２０２．６２８MPa，最大等效应试验压力）情况下储罐的等效应力分布见图２，等效变为１．０５１mm，出现的部位都位于接管与容器的应变分布见图３。由图２和图３可知，在此条件下连接处。图２升压速度２．４MPa／s的等效应力分布图图３升压速度２．４MPa／s的等效应变分布图将升压速度降低至１．２MPa／s（１．０s内将压力采用同样方法，再分别计算出升压速度为升高至试验压力），其等效应变和等效应力分布情况０．６MPa／s（２s

8、将压力升至试验压力）、０．４MPa／s分别见图４和图５。由图４和图５可知，此时最大（３s将压力升至试验压力）、０．３MPa／s（４s将压力等效应力降为１８０．２０M