整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形的研究

发布时间：2017-12-07 00:24

  本文关键词：整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形的研究

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【摘要】：随着现代工业的不断发展,压力容器在生产技术领域中的应用已经变得越来越广泛。根据压力容器筒体制造方法的不同,可分为单层和多层两类结构。考虑到多层压力容器结构与单层压力容器结构相比,从加工制造的难易程度、生产的安全性、企业经济效益等多方面都具有突出的优点,因而压力容器特别是高压容器更多采用多层结构。为了使多层容器能够适应各种生产条件、满足工业生产大型化要求、保证容器安全可靠运行,对于多层容器结构的研究具有重要意义和实用价值。整体多层包扎式高压容器综合了现有多层容器结构的优点,是较为理想的多层压力容器结构型式,但其制造过程中层板纵缝的焊接变形等问题尚不明确,使得由此而在该类多层容器结构的层板、内筒上产生的预应力迄今未能得到有效的利用。本文针对整体多层包扎式高压容器结构型式,对其在制造过程中层板纵缝的焊接变形进行了理论研究、数值模拟分析和实验研究。主要的研究内容如下：1.通过对整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊接与一般钢结构的自由焊接进行比较分析,基于整体多层包扎式高压容器制造过程的特点及其层板纵缝焊接变形的相关影响因素,提出了整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊接变形的函数表达式,并确定了该种多层容器层板纵缝焊接变形研究的三个主要影响因素为层板所受周向预应力、层板的厚度、焊缝的横截面面积。2.利用ANSYS有限元分析软件对整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形进行了数值模拟研究,主要针对层板所受周向预应力、层板厚度、层板焊缝横截面面积三个主要影响因素作为变量分别进行分析,其数值模拟结果表明：(1)层板所受周向预应力越大,层板纵缝焊接的横向收缩变形量越小,且发生焊接收缩变形的区域越小；(2)层板厚度越大,层板纵缝焊接的横向收缩变形量越小,且发生收缩变形的区域越小；(3)层板焊缝横截面面积越大,层板纵缝焊接的横向收缩变形量越大,且发生收缩变形的区域也越大。3.利用DH3816静态应变测试分析系统和焊接变形的测量设备,在实验室对内直径为Φ500mm的整体多层包扎式高压容器实验筒节的层板纵缝焊接变形及其焊后冷却过程进行了实验测试。整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形的实验结果与其数值模拟分析结果进行对比分析,验证了整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形数值模拟分析的正确性,并且经过理论分析和实验研究相结合得到了层板采用Q245R材料和手工焊接时整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后横向收缩变形的经验计算公式。本文对于整体多层包扎式高压容器层板纵缝焊后收缩变形的研究结果,为该种多层高压容器在制造过程中层板纵缝焊后横向收缩变形的分析、计算与应用奠定了良好的基础,同时对于该种多层高压容器的设计、制造以及确保其制造质量具有一定的指导意义和实用价值。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH49

【参考文献】

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1 金立伟;;钢结构焊接变形的成因与控制措施[J];建筑;2012年05期

2 张峥;;钢结构环境焊接变形及防治措施分析[J];科技创新导报;2012年01期

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本文编号：1260488