內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制

1、內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制侯蓮香摘要摘要：從壓力容器橢圓度引起周向附加彎曲應(yīng)力出發(fā)，推導(dǎo)出檢測和控制橢圓度值的方法，使其達(dá)到安全工作的目的，為工業(yè)生產(chǎn)及檢測部門提供依據(jù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：壓力容器；彎曲應(yīng)力；橢圓度1引言壓力容器在工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，它的安全運行與人民生命財產(chǎn)的安全休戚相關(guān)，因此對壓力容器的誤差檢測與控制顯得尤為重要。對于內(nèi)壓力容器，制造完工以后的筒體應(yīng)該是真正的圓形。筒體由于存在橢圓度(Dmax

2、—Dmin)，在內(nèi)壓作用下會引起周向的附加彎曲應(yīng)力，所以應(yīng)嚴(yán)加控制。由于正負(fù)偏差值和筒體橢圓度值之間有一定聯(lián)系，所以從限制周向附加彎曲應(yīng)力的觀點出發(fā)，控制筒體的橢圓度值已能起到控制筒體周向附加彎曲應(yīng)力的作用。本文主要探討對于內(nèi)壓力容器的筒體，如何通過控制筒體橢圓度值來控制其附加彎曲應(yīng)力的問題。內(nèi)壓力容器筒體在內(nèi)壓作用下總是使筒體趨向正圓形，但由于橢圓度值的存在，會引起周向附加彎曲應(yīng)力。該周向附加彎曲應(yīng)力與內(nèi)壓在筒體上直接引起的周向薄膜應(yīng)

3、力共同作用，使筒體的周向拉伸總應(yīng)力趨于增大，從應(yīng)力分析角度考慮，為保證筒體的安全，應(yīng)將此周向總應(yīng)力限于材料的屈服強度磯以下。因此，根據(jù)這一觀點，可以對內(nèi)壓力容器橢圓度的允許值進(jìn)行確定。2圓筒初始橢圓度值所引起的周向附加彎曲應(yīng)力當(dāng)長圓筒存在初始橢圓度值而導(dǎo)致圓筒的徑向偏差值為W0時（如圖1所示），由圓筒在周向失穩(wěn)時的撓曲微分方程，得到在外壓F作用下圓筒上的最大周向彎矩Mmax按下式求值Fcr為當(dāng)圓筒具有真正圓形時的臨界壓力式中：l——圓筒

4、在周向失穩(wěn)時的半波長。該“壓桿”的長細(xì)比可表示為lr，其中r為“壓桿”的回轉(zhuǎn)半徑，對于壁厚為δe的圓筒，可看成半徑為r=δe，則若e表示每根“壓桿”的初始偏心距，并假設(shè)偏心度er對“壓桿”穩(wěn)定性的影響和長細(xì)比1r對“壓桿”穩(wěn)定性的影響相當(dāng)，即er∝lr，則實驗證明，當(dāng)圓筒的δeD0為定值時，周向失穩(wěn)時的e／δe值隨著圓筒長徑比lD0的增大而增大。隨著圓筒一民徑比lD0值由中等長度進(jìn)一步增加，lD0對e／δe值并無影響，而隨著lD0的減小

5、，e／δe值略為提高，因此應(yīng)對公式（11）進(jìn)行修正，即所以在確定圓筒實際形狀與正圓形之間的最大允許正負(fù)偏差e值時，可根據(jù)公式（12）決定。最大允許e值和圓筒周向失穩(wěn)時的波數(shù)n，亦即和圓筒的結(jié)構(gòu)尺寸1D0、D0δe有關(guān)。圖3所示給出n=4的圓筒周向失穩(wěn)波形。因此現(xiàn)行壓力容器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對內(nèi)壓力容器只控制其橢圓度就能保證安全要求，以圓弧半徑相當(dāng)于筒節(jié)內(nèi)半徑，弦長等于16Dg且不少于300mm的弓形樣板進(jìn)行測量，并規(guī)定許用棱角值為E≤(0.1δ2