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压力孔与三通的连接处由转角变为圆后,应力集中减小

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压力孔与三通的连接处由转角变为圆后,应力集中减小

发布日期:2020-09-23 作者: 点击:

    开管三通的常见结构是横管平行结构,也常被称为马鞍三通。普通管口和三通结构管径和壁厚相同;有时,为了增强三通的强度,增加接头的壁厚,以减少应力集中,提高管道的强度。

    管道的开口和三通在内压作用下会引起局部应力集中,一般在孔边较高。目前各国的设计标准和规范中,都是在开口边缘对管壁进行加固或局部加厚,以降低应力集中系数。在管口和三通的经验设计分析中,没有单独验算,只有经验。

    目前管道开口的三通设计有很多原则,比如等面积补强;极限分析加固法;稳定性分析和加固;压力面积法。这些分析方法是基于经验的近似分析和评估,有一定的局限性。

    管口和三通结构应力分析的边界条件,一是在三通端部施加固定约束,限制弯头的刚体位移;对称约束施加在管道的对称边界上。三通的载荷包括三通内壁压力端的附加弯矩。

    管件材质为12CrMoV,是火力发电厂、核电厂常用的热力管道材料。其力学性能为:强度模量:e=2.12x105mpa,泊松比:v=0.3。管道和连接管直径取176mm,壁厚8mm,各处一致。从应力分布图中可以看出,管道开口和三通的应力分布不均匀,接头内部有较大的应力集中,这是一个极易损坏的区域。经对比分析,其值比无开口直管提高30%左右。

    本文讨论了结构尺寸参数对管口和三通应力的影响。

    在其他条件不变的情况下,改变开孔直径后,应力会发生变化。管径增大后,应力分布基本不变,但接头处应力集中增大。因此,对于孔径较大的管道,在开孔和连接三通时,应特别注意应力集中的影响,以提高管道的使用寿命。

    增加开口处和管口与三通连接处的壁厚后,应力分布变化不大,但应力集中值降低很多。因此,进一步分析证明,通过增加管口与三通连接处的壁厚来降低应力集中是正确的。

    随着壁厚的增加,应力集中不断减小,但也增加了管道的重量。

    因此,在管道开孔和三通的设计中规定,壁厚的增加一般与开孔去除的材料一致,以保证管道的重量基本不变。

    压力孔与三通的连接处由转角变为圆后,应力集中减小。因此,管孔和三通可以通过改变接头的结构形式来降低应力集中,但也给加工带来了一定的困难。

    当管道上的开孔和三通的直径小于直管的直径时,与相同直径的开孔和三通相比,应力集中会相应减小。

    1.管口和三通使管道产生很大的应力集中,应力集中主要发生在接头处。随着管径的增大,应力集中增大值增大。

    2.可以通过增加壁厚或改变接头的结构形状来降低应力集中。随着壁厚和连接圆半径的增加,应力集中变小。因此,通过增加接头的壁厚或连接过渡圆弧方法的半径,可以降低管口和三通的应力集中系数,以增强强度,延长管道的使用寿命。

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