氨水接收貯存罐接管載荷分析

摘 要：氨水接收貯存罐同系統管道連接，在接管處由于結構、熱等產生的接管載荷作用，會產生較大的應力。為了驗證該部位是否安全，對其進行有限元分析并按照JB 4732-95進行評定。評定結果表明改進后結構的應力滿足規范要求。

關鍵詞：接管載荷；有限元；應力評定

引言

帶接管圓柱殼是壓力容器與管道系統中常用的結構之一，廣泛應用于能源、核工業等領域。由于圓筒上開孔并焊接接管，破壞了結構的連續性，削弱了圓筒強度，因此，有必要對其進行系統全面的應力分析。有限元方法可以很好的模擬這種結構。本文采用ANSYS10.0對某核電站用氨水接收貯存罐的接管結構進行建模計算，并對結果按有關規范進行評定，驗證其是否滿足規范的強度要求。

1 問題描述

1.1 結構

氨水接收貯存罐有兩個外徑為95mm的接管其載荷較大，計算發現筒體上的應力強度超過許用值，故采用補強圈進行補強。補強區域結構如圖1。

設計壓力為常壓，設計溫度35°C，筒體尺寸1670mm×6mm（內徑×壁厚），接管為95mm×8mm（外徑×壁厚）鍛件，外伸101mm，標準補強圈型號為DN 80×6-E-00Cr19Ni10 JB/T 4736，三者材料均為00Cr19Ni10。

1.2 邊界條件

設備為常壓儲罐，故不考慮內壓。接管跟系統管道對接焊連接，接管載荷為系統給定：F=2485N，為拉力，M=1445N·m，沿筒體軸向。

取筒體的部分結構進行建模。為減小邊界條件的影響，取筒體軸向部分兩側長度均為l>2 （D*t）0.5=200mm，四周施加全約束。采用solid45單元劃分網格，有限元模型見圖2。

2 計算

對接管結構進行計算，其應力強度云圖見圖3。由云圖可見，最大應力強度點位于接管根部的焊縫處。

3 結果評定

有限元計算給出的是一個包含了一次應力、二次應力和峰值應力的總應力場。根據JB-4732中應力分類的概念及分析設計的準則，須將計算結果分解出上述應力，根據各應力產生的原因對其采用不同的許用極限進行評定。

首先確定應力評定路徑。路徑選取位置如圖4，然后對各個路徑進行應力線性化處理。

根據NB/T47003-2009，筒體為00Cr19Ni10鋼板，許用應力強度Sm=118MPa，接管為鍛件，Sm=117MPa。各路徑的評定結果見表1。

評定結果顯示，各應力強度均滿足要求。

4 結束語

通過對氨水接收儲存罐外徑95mm的接管補強后結構的力學計算分析表明，接管與筒體聯接的局部區域的應力滿足JB 4732-1995的要求。

參考文獻

[1]NB/T 47003-2009.鋼制焊接常壓容器[S].

[2]JB 4732-1995.鋼制壓力容器-分析設計標準[S].

[3]JB/T 4736-2002.補強圈[S].

作者簡介：袁占航（1985，7-），男，碩士研究生，河北石家莊人，助理工程師，主要從事壓力容器與核設備研究。