错边对压力管道焊接接头应力集中影响研究

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1、错边对压力管道焊接接头应力集中影响研究　　摘要：焊接对于当代中国管道行业起着至关重要的作用，目前压力管道广泛应用于石油化工等行业，也向规模化、多样化和复杂化的方向发展，然而如何处理具有缺陷的压力管道是目前工程界所关注的问题。文章结合计算和现有的数据，针对焊接接头出现的不同位置、不同的条件下所出现的错边问题，研究错边对压力管道焊接接头应力集中影响。　　关键词：错边；压力管道；焊接接头；应力集中；管道行业；石油化工文献标识码：A　　中图分类号：TG441文章编号：1009-2374（2016）30-0069-02DOI：10.13535/j.cnki.11-44

2、06/n.2016.30.033　　压力管道是一种大型压力管道，是水电工程输水结构的重要组成部分。它有很高的内部压力――水压力。在压力管道的生产和安装中，容易产生焊接缺陷。这些缺陷可以通过焊接等措施进行修复，但较小的缺陷往往被忽视。在这些缺陷中，关节轴承的几何尺寸和突变导致了强烈的应力集中，从而大大降低了接头的强度、结构的静强度、疲劳强度，产生脆性断裂，并对应力腐蚀开裂有很大的影响，因此有必要对焊接缺陷压力钢管进行力学分析和安全性评价。常规方法分析了压力钢管在生产和安装中常见的焊接缺陷，所以根据相关的标准规定，错位缺陷的程度不同，安全性评价就不同，对错位问题

3、提供了一个可靠的力学依据，具有重要的工程意义。　　1压力管道和焊接接头应力集中6　　压力管道是管道的一部分，管道用于输送、分配、混合、分离、排放、测量、控制和防止流体流动，通过管道连接，控制管道配件、法兰、螺栓、垫片、阀门等部件或部件在压缩和支架上的装配。压力管道是一个系统，相互联系和相互影响，牵一发而动全身。长径比的压力管非常大，很容易失去稳定性，压力情况比压力容器更复杂。压力管道具有复杂的流体流动状态，小的缓冲室，工作条件的变化和频率高于压力容器（如高温、高压、低温、低压、位移和变形，风、雪、地震等）可能的压力管道应力的影响。管道部件和管道支架要用到各种

4、材料，各种材料都有各自的特点和具体的技术要求，材料选择复杂。管道可能比压力容器泄漏点多，只有一个阀门通常有5个。压力管道的种类多、数量大，设计、制造、安装、检验、应用管理环节与压力容器的数量不一样。在一个无限平板的情况下，K=3的圆孔的边缘是：板的厚度的半径的圆孔的比率是不同的，该板的厚度比，K=1.8～3；在扭转的情况下，K=1.6～4。带圆孔的带是轴向拉伸的，实验结果表明，在局部区域附近的孔应力增加和应力降低，应力是均匀的。这种现象被称为应力集中，指由于截面尺寸的突然变化和局部应力的增加所引起的应力。在I型截面上，在同一截面上的应力最大值与同截面的平均应

5、力比值是理论应力集中系数，这反映了应力集中的程度，是超过1的因素。我们应该避免零件用锋利的孔或槽，多使用圆弧过渡突变的阶梯杆段。应力集中不仅与物体的形状、外观的结构、材料的选择有关，温度因素和外部应用环境不能忽略。此外，在这个过程中也可能发生压力变化，例如回火引起的不适当的二次淬火裂纹和电火花线切割微裂纹，机械设计将不可避免地导致一些部分的应力集中。6　　2应力集中对管道的影响　　对于脆性材料制成的部件，将保持应力集中现象，直到最大局部应力达到极限强度。因此应考虑应力集中的影响，设计一个脆性材料成分。对于由塑性材料制成的构件，应力集中对静载作用下结构的强度影

6、响不大。在研究塑料材料组分的静态强度时，通常不考虑应力集中的影响。交变应力作用下材料的失效称为疲劳破坏。通常材料的交变应力远小于静态极限强度，可能发生破坏。对于具有均匀结构的脆性材料，应力集中将大大降低构件的强度，在构件设计中应特别注意。但由于工程实际需要，一些零件经常切口、剪线槽等，从而使杆截面尺寸发生突变，此时截面应力不再均匀分布，这已通过理论和实验证明。　　3管道应力分析　　管道应力分析是压力管道设计的重要内容，它直接关系到管道自身和与其相连的机器、设备、土建结构的安全。　　如图1所示，根据下面方程进行计算[B31.3304.2.3式（1）、式（2）、

7、式（3）]，虾米腰弯头是指偏斜角大于三度的管段，对于偏斜角小于三度的管段，不要求作为虾米腰弯头考虑。对于弯曲角小于22.5度的多段虾米腰弯头，其最大许用内压按式（1）、式（2）进行计算，并取其较小值。弯曲角不大于22.5度的单段虾米腰弯头，最大许用内压根据式（1）进行计算。弯曲角大于22.5度的虾米腰弯头，最大许用内压按式（3）进行计算。　　Rm=SEW（T-c）/r2*T-c/（T-c）+0.643tanθ（T-c）（1）　　Rm=SEW（T-c）/r2*（R1-r2）/R1-0.5r2）（2）6　　Rm=SEW（T-c）/r2*T-c/（T-c）+1.2

8、5tanθ　　（T-c）（3）　　（4）　　其中A具