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球罐裂纹产生的原因分析及预防措施

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摘要

第一章 绪论

1.1 压力容器在工程领域的应用

1.1.1 应用范围

1.1.2 运行环境

1.2 压力容器的分类

1.3 压力容器的结构

1.4 压力容器的失效

1.4.1 失效定义

1.4.2 失效形式的分类

1.5 压力容器的应力分析

1.5.1 设计的强度理论

1.5.2 载荷引起的应力及性质

1.5.3 容器失效与应力的关系

1.6 问题的提出

1.7 本章小结

第二章 压力容器的检测方法

2.1 检测的目的

2.2 检测方法分类

2.2.1 宏观检查

2.2.2 压力容器的测厚

2.2.3 压力容器的物理、化学性能测试

2.2.4 压力容器的力学性能试验

2.2.5 耐压试验

2.2.6 气密试验

2.2.7 爆破试验

2.2.8 压力容器无损检测

2.3 本章小结

第三章 球罐的缺陷检测与处理方法

3.1 简况

3.2 主要技术参数及相关数据

3.2.1 球罐主要技术参数

3.2.2 焊缝

3.3 检验资源配置

3.3.1 检验仪器

3.3.2 设备及材料准备

3.4 检验前的准备工作

3.4.1 资料收集与检验方案准备

3.4.2 置换、清洗、搭架与打磨

3.5 检验

3.5.1 立柱、球壳板、焊缝编号与定位

3.5.2 内外部宏观检查

3.5.3 壁厚测定

3.5.4 表面磁粉检测

3.5.5 超声波探伤

3.5.6 硬度测定

3.6 缺陷处理

3.6.1 对表面缺陷的处理

3.6.2 内部缺陷的处理

3.7 裂纹的主要特点

3.8 本章小结

第四章 球罐缺陷统计与分析

4.1 缺陷种类

4.2 球罐缺陷的统计

4.2.1 背景概述及样本来源

4.2.2 发现缺陷的基本类型与形貌

4.2.3 裂纹缺陷统计

4.3 本章小结

第五章 支柱角焊缝部位有限元应力分析

5.1 概述

5.2 球罐的载荷分析

5.2.1 对称结构的选择

5.2.2 各项载荷分析

5.3 位移边界条件的施加

5.4 模型的建立和求解

5.4.1 建模主要参数

5.4.2 选取有限元模型单元

5.4.3 建立有限元模型

5.4.4 有限元网格划分

5.4.5 确定载荷组合工况

5.4.6 加载与求解

5.4.7 应力分析

5.5 本章小结

第六章 裂纹产生的原因分析与预防

6.1 支柱与球壳板角焊缝部位

6.1.1 原因分析

6.1.2 支柱与球壳板裂纹的预防

6.2 球罐环焊缝部位

6.2.1 原因分析

6.2.2 球罐环焊缝裂纹的预防

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

球型储罐广泛应用于石油、化工等行业,是石油化工装置不可缺少的重要设备。这是因为球形容器由于其几何形状的中心对称性,因此受力最均匀;在相同的壁厚条件下,球形容器的承载能力最高;在相同的容积条件下,球形容器的表面积最小;在储存相同压力和体积物料的条件下,采用球形容器最节约钢材,而且占地面积最小。目前,国内外主要采用球形储罐来储存各种气体和液化气体,由于球罐多用于储存易燃、易爆、有毒介质,一旦发生事故,将会给人民群众的生命和财产造成巨大损失,因而使用中的安全性非常重要。
  球罐在使用过程中产生的缺陷形式多种多样,但在全面检验中发现,最为常见的缺陷形式是裂纹。本文针对具体20台在役球罐的实际检验情况,综合分析了检验过程中发现的裂纹,并对裂纹缺陷类型进行了统计及按裂纹产生的部位进行了归纳。结果表明,裂纹主要出现在二个部位,第一个部位是支柱与球壳板角焊缝部位;另一个部位是环焊缝部位。针对这两个部位应用ANSYS有限元软件进行应力分析,找出了裂纹产生的原因。最后,根据分析的结果提出了针对性的预防措施。
  本文对正在运行的大型球罐受力分析、应力分布状况进行研究,目的在于分析出裂纹产生的原因,并提出相应防范措施。本文的结果为使用单位、检验检测人员在生产过程及全面检验过程中需要重点关注的部位提供了参考,并对预防裂纹的产生提供了指导防范措施。

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