超高压容器的疲劳强度

由于高压聚乙烯工业的发展,促进了超高压厚壁容器疲劳试验研究的开展。从五十年代后期开始,以英国的Morrison等人为代表,对受重复压力的厚壁圆筒的疲劳特性进行了一系列的试验研究。随后日本,西德、美国也都开展了这方面的试验研究工作。但是由于超高压容器内压疲劳是多向应力下的疲劳破坏问题,受到许多因素的影响(如材料的各向异性、压力介质及工艺条件等),加上超高压疲劳试验装置的复杂性,至今由内压疲劳试验所获得的厚壁圆筒疲劳极限数据很少,尚未很好地掌握其破坏规律。值得注意的是随着断裂力学的发展,提供了定量研究裂纹尺寸、应力水平和材料断裂韧性三者之间关系的科学方法,目前     

超高压容器疲劳强度研究的展望

1.前言近年来,在高压化学、金属加工等部门中,正广泛采用超高压流体技术。超高压容器疲劳设计的重要性也日益引起重视。厚壁圆筒的内压疲劳,基本上属于多向应力下的疲劳问题,在研究这一问题时,应当对于疲劳过程中平均应力的依存性,各向异性等,综合考虑压力介质的效应,由于问题的考虑是如此的复杂,这对于弄清厚壁圆筒疲劳问题带来了困难,致使难于推导出适当的疲劳设计基准。但是,近来由于国内外学者积累了相当多的实验资料,整理并归纳出比较统一的内压疲劳行为,因此能试图得出疲劳设计的结论。本文拟在这方面的研究中展望一下有关厚壁圆筒疲劳行为方面的研究动向(焊接部份除外)。     

超高压厚壁圆筒的疲劳破坏

前言在利用几千到一万几千大气压的超高压进行加工的静水压挤压成形,粉末冶金等金属加工方法中,由于超高压的反复加载,使储存这种压力介质的压力容器(厚壁圆筒)的疲劳强度成了一个难题,关于支配超高压厚壁圆筒内压疲劳强度的各种因素的影响的研究结果,笔者们已作过报导,本文从破坏形态出发,特别从静外压(平均应力)对超高压厚壁圆筒疲劳破坏形态的影响作一详细的报导。一、实验方法     

超高压管的疲劳设计

本支叙述的内容与《超高压管受内压疲劳的研究》一文基本一致,但对疲劳极限计算和自增量效果作了些补充,现摘译如下供参考。     

超高压缸自紧增强实验研究

对超高压缸的内应力进行了理论分析,采用液压机直压的方法对超高压缸进行了疲劳实验.实验结果表明,在试验条件下,采用外内径的比值为2.25、材料为40Cr、经过自紧处理的超高压缸在承受相同压力条件下缸体的壁厚最小,疲劳寿命最长.本研究对减少水射流机床超高压缸体壁厚、延长超高压缸寿命具有重要意义.     

基于疲劳分析的绕丝超高压容器的设计

绕丝超高压容器是一种可用于超高压生物处理、技术先进和经济合理的超高压容器，因超高压生物处理过程多为间歇操作，因此容器需要经常打开和关闭，容器经受的载荷循环次数较多，需要进行疲劳设计。本文提出了基于疲劳寿命分析的设计方法、内筒材料及钢丝材料的强度，以及内筒径比应根据缠绕方式及内筒承压条件确定，以减少绕丝超高压容器设计中选材及尺寸确定的盲目性，使设计更具有科学性和经济性。     

超高压脉冲阀体动态强度校核分析

为了分析超高压脉冲阀填料函台阶失效引起外漏的原因,进行了组合载荷下的动态强度应力及位移计算分析,包括内压温度耦合作用、腔内脉冲压差分析和疲劳分析等。结果表明:阀体外壁保温良好时,内压是影响应力的主要因素,温度或温差对等效应力的影响是第二位的。分别按应力分类法和等效应力法判断表明,在设计和运行工况下阀体强度是足够的,原来失效处不会继续扩大,阀体不会疲劳失效而能安全持久。提出有利于预防台阶的磨损失效的建议。     

超高压容器的自增强对疲劳寿命的影响

日本制钢所室兰制作所的岩馆忠雄第人,用实体和小型超高压容器进行了疲劳试验。试验容器的内外径比为2:3,实体容器的长度为400mm,二者都采用6500kgf/cm~2的内压进行了自增强处理。施行自增强处理后,容器内表     

在役4340钢超高压管的腐蚀疲劳开裂

对高压聚乙烯装置中已服役17年的4340钢超高压管外表面裂纹作宏观及微观分析后确认是属于水介质中由于内压周期性波动及温差应力的叠加造成的腐蚀疲劳开裂。测验结果表明，冷弯加工造成的高残余拉应力是促进裂纹早期萌生的重要原因之一，而外表面喷丸强化可有效的消除残余拉应力，从而提高超高压管服役寿命。     

含裂纹超高压反应管的疲劳寿命有限元分析

超高压反应管是聚乙烯生产合成装置的核心组件,一旦失效,将会造成严重的事故。基于断裂力学理论,采用帕里斯公式分析了含有微裂纹的超高压反应管的疲劳寿命。考虑超高压反应管实际运行中的复杂情况,在裂纹不同方向、长度与深度的条件下,应用ANSYS Workbench有限元软件分析超高压反应管的等效应力分布与疲劳寿命,为超高压反应管的安全运行与寿命预测提供理论依据。     

基于可靠性评价的超高压压缩机二段出口螺栓疲劳寿命预测

超高压压缩机螺栓在交变载荷作用下,会产生疲劳失效破坏.对两种工况下超高压压缩机二段出口螺栓进行了受力分析、断裂分析、疲劳分析与剩余寿命评估;利用裂纹扩展速率与螺栓的临界裂纹尺寸对含缺陷的超高压压缩机二段出口螺栓两种工况下疲劳寿命进行了预测,为设备的诊断维护提供了合理的依据.     

硅压力传感器的过载保护设计

通过测量硅膜片的结构设计和压力传感器外界保护结构设计,实现了压力传感器过载保护的目的。针对差压传感器表现为正负双腔和中心过载保护膜片联动保护的设计方案,即当过载压力达到超高差压之前,使高压侧膜片和基体贴合,低压侧膜片鼓出,阻止超高差压传入传感器内;对于表压和绝压传感器表现为测量端和过载保护膜片联动的设计方案,即当过载压力达到超高压之前,使测量端膜片和基体贴合,过载保护膜片鼓起,阻止超高压传入传感器内。     

水射流增压器往复密封件疲劳寿命分析

水射流增压器内超高压往复密封件易发生疲劳断裂,迫使水射流系统停机维护,造成一定经济损失。应用ABAQUS和FESAFE对密封件建立有限元模型并进行联合仿真,找到密封件最易产生疲劳裂纹的危险点。对比UHMWPE与PA6两种不同材料的密封件在不同压力下的疲劳寿命,为密封件结构设计和材料选择提供一定的参考。     

超高压压缩机二段入口螺栓受力分析及疲劳寿命预测

超高压压缩机螺栓在交变载荷作用下,会产生疲劳失效破坏。介绍了超高压压缩机二段入口螺栓的受力分析,利用裂纹扩展速率与螺栓的临界裂纹尺寸对含缺陷的螺栓疲劳寿命进行了计算,为设备的诊断维护提供了合理的依据。     

锆管强度检测系统的研究与设计

基于核电用锆管性能测试要求,研制设计了超高压锆管内压闭端爆破测试系统.针对超高压伺服系统,推导了该压力控制伺服系统的数学模型,应用模糊PID算法控制系统加载进行爆破试验,以克服系统的非线性对电液伺服系统的不利影响.仿真结果和实验结果均表明,模糊PID控制的超高压系统具有良好的控制性能,该系统达到了对锆合金核燃料包壳管室温闭端爆破性能及材料在施加内压过程应变测试的ASTMB811-90标准要求.     

《化工与通用机械》1976年1～12期目录索引

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一体式超高压差压锰铜压力计辅助平衡比对装置

超高压差压锰铜压力计辅助平衡比对装置是由2台锰铜压力计和2只液控切断阀组成的超高压集成块,结合惠斯登电桥原理,消除了锰铜测压芯体的温度漂移影响,利用电势差表征了2台超高压压力计所复现的量值之差,达到了高压压力下的差压测量功能。     

缠绕弯曲多次循环下连续油管疲劳寿命仿真分析

针对连续油管在压裂工况下容易产生疲劳失效问题,以QT-900连续油管为研究对象,采用Abaqus有限元分析软件对不同内压下连续油管在滚筒上缠绕/弯曲进行了数值模拟分析,将有限元仿真计算结果导入Fe-safe疲劳寿命预测软件计算,获得不同内压下连续油管的循环次数的变化规律.分析结果表明,随着内压的增大,连续油管的疲劳寿命呈现非线性下降的趋势,且将仿真结果与试验结果进行对比,结果吻合较好,说明有限元仿真可以近似替代试验.随着内压的增大,连续油管的疲劳寿命呈现非线性下降的趋势,当内压增大到80 MPa,连续油管的循环次数约为50次.     

低压伺服源控超高压液压增压装置设计

提出一种由低压伺服泵、伺服阀以及超高压增压缸组建而成的超高压增压装置应用于高温高压流变仪围压系统,该装置采用低压伺服泵、伺服阀的双闭环PI压力控制方式共同作用于超高压增压缸的低压侧,实现了低压大流量加压,超高压低流量加压、保压及减压的精确控制。建立了该装置的数学模型,应用MATLAB/Simulink工具箱对其进行仿真,结果表明系统反应迅速,控制精度高,稳定性好。     

螺纹封头结构式超高压容器防止疲劳失效的措施

超高压容器在结构上存在局部不连续 ,因而引起应力集中。由于频繁的和开、停操作 ,造成工作压力和载荷的变化而引起交变循环应力 ,对于单层套螺纹封头结构的超高压容器 ,根据现有容器疲劳失效的情况 ,容器疲劳破坏的部位一般都在筒体与螺塞的螺纹联接处 ,在该截面处的峰值应力也最大。所以我们着重分析筒体在螺纹连接处的受力情况 ,通过改善容器结构来降低应力集中 ,从而提高疲劳寿命。