超高壓不銹鋼彎管彈塑性性能分析
超高壓容器的管道是超高壓裝置的重要組成部分,它同超高壓容器一樣承受著在操作溫度下的脈動壓力,承受著激烈的機械振動、腐蝕、沖刷和熱沖擊。而在管路系統中,通常在管路轉角處使用具有一定曲率的彎管,這些不銹鋼彎管由于幾何形狀的特殊性,它的應力分布是不均勻的,這和直管的受力完全不同,在相同的內壓作用下它的最大應力高于直管的最大應力,而且不銹鋼彎管的最大應力出現在一點,因而它的危險部位也不再像直管那樣是整個內壁而是一點,所以,對管道系統中重要構件的彎管的研究應重點關注。在對彎管的研究中,目前的研究文獻主要集中在薄壁彎管的研究,文獻給出了薄壁彎管在內壓作用下的解析解。在超高壓裝置中,由于設備承受的壓力很高,故常用厚壁彎管,比如壓裂泵閥箱的出口管道。而對于厚壁彎管由于其幾何變形、受力較復雜,對它們的研究相對較少。
1. 超高壓不銹鋼彎管的外直徑對其極限載荷沒有影響,而影響超高壓彎管塑性極限載荷的主要因素是不銹鋼彎管的徑比K和相對彎曲半徑R/D,而這兩個影響因素中又以彎管的徑比K的影響最為突出。在相對彎曲半徑相同的情況下,彎管的徑比K越大,極限內壓越高,而且增長幅度很大。當R/D≤5,1.2≤K≤2.3時,超高壓不銹鋼彎管的極限載荷的近似計算公式可以用2-15來表達。
2. 在相同的內壓作用下,不銹鋼彎管的相當應力在內壁面C點最大,E點大于B點而小于C點,在外壁面D點最大,F點大于A點而小于D點。即內側的應力最高,外側的最低,中部與直管的相似低于內側而高于外側。隨著塑性內壓的增加,內側的C點最先屈服,并最先達到材料的強度極限,可以確定C點為彎管的危險點,故可以根據C點的相當應力來確定彎管的極限載荷。規格為 Dxt=78mmx22mm,R=3D的彎管的極限載荷為786 MPa.
3. 超高壓不銹鋼彎管在內壓作用下,在中心線處的塑性應力和直管的塑性應力相等。
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