自增強超高壓不銹鋼彎管的最佳超應變研究
為了提高超高壓設備的彈性承載能力及疲勞壽命,最有效的且最常用的措施就是自增強處理。自增強處理又叫超應變處理或預應力處理,其原理是在服役前先施加很高的內壓力,使器壁產生彈塑性變形,然后卸載,彈性變形可以恢復而塑性變形不能恢復,故卸載后在器壁上形成有利的殘余應力分布,內壁面為壓應力,外壁面為拉應力。最佳超應變的確定則是自增強技術的理論關鍵。為此,國內外學者進行了大量的理論分析和實驗研究,但這些研究大多數是以設備承受內壓(靜強度)而進行的,對超高壓設備、容器和管道的失效形式進行了大量的統計分析后可知,大約有75%的失效是屬于疲勞失效。因此,分析超高壓設備的最佳超應變時應該從靜強度和疲勞強度兩個方面分別進行。
對于超高壓不銹鋼彎管,在靜強度條件下,彎管1-1截面上的C點是危險點,自增強所形成的殘余應力會使C點的相當應力下降而使D點的相當應力升高,當二者相等時(即等靜強度)所對應的超應變為最佳。對于超高壓不銹鋼彎管的疲勞強度,影響疲勞壽命的最主要因素是相當應力幅,其值由內壓波動范圍確定,平均應力對疲勞壽命也有很大的影響。設備的自增強處理所形成的殘余應力起到改變相當平均應力的作用。在內壁面使C點的平均應力降低,從而減小了等效相當應力幅,在外壁面使D點的平均應力增加,從而使D點的相當應力幅升高。最佳超應變則應使內、外壁面的等效相當應力幅盡量相等(即等疲勞強度),若二者不可能相等,則應使危險部位的等效相當應力幅降到最低,所對應的最佳超應變壓力即為最佳超應變壓力。下面將以規格為Dxt=78mmx22mm,R=3D的彎管為例,對其最佳超應變進行研究。
本文標簽:不銹鋼彎管
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