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超深水水下分离器嵌入式接管马鞍形焊缝应力集中系数分布规律研究

发布时间:2018-03-30 05:21

  本文选题:超深水 切入点:水下分离器 出处:《中国海上油气》2017年01期


【摘要】:针对超深水水下分离器接管焊缝应力集中问题,考虑深水高外压载荷工况,引入子模型技术,提出了嵌入式接管焊接结构分析方法,基于路径映射技术研究了水下分离器样机马鞍形焊缝焊趾处的应力集中系数分布规律,并分析了切割孔半径、焊趾倾角和焊趾过渡圆弧半径等3个几何参数对马鞍形焊缝焊趾应力集中系数分布的影响,结果表明:水下分离器样机不同接管焊趾应力集中系数分布不同,接管位置对焊趾应力集中系数分布没有影响;切割孔半径决定焊趾应力集中系数分布形式,减小焊趾倾角,增加焊趾过渡圆弧半径能够改善焊趾处的应力集中,但焊趾过渡圆弧半径作用有限。以所研究的水下分离器样机为对象,设计了高压舱实验,制定了测点贴片方案,捕捉到了接管焊趾处应力集中系数分布特征点,而且数值分析结果与实验结果吻合较好,表明本文构建的数值模型具有较高精度,可为嵌入式接管结构设计提供参考。
[Abstract]:In view of the stress concentration of the nozzle weld of the ultra-deep water underwater separator, considering the high external pressure load in deep water and introducing the sub-model technology, the analysis method of the welding structure of the embedded nozzle is proposed. Based on the path mapping technique, the stress concentration factor distribution at the toe of saddle weld of the underwater separator prototype is studied, and the radius of the cutting hole is analyzed. The effect of three geometric parameters, such as toe inclination angle and arc radius of welding toe, on the distribution of stress concentration factor of saddle weld toe is studied. The results show that the distribution of stress concentration factor of welding toe is different with different nozzle of underwater separator prototype. The nozzle position has no effect on the stress concentration coefficient distribution of the welded toe, the radius of the cutting hole determines the distribution form of the stress concentration factor of the weld toe, the inclination angle of the weld toe is reduced, and the stress concentration at the welding toe can be improved by increasing the arc radius of the welding toe. But the radius of welding toe transition arc is limited. Taking the prototype of underwater separator studied in this paper as an object, the experiment of high pressure chamber is designed, the measuring point patch scheme is established, and the characteristic point of stress concentration factor distribution at the welding toe of the nozzle is captured. The numerical analysis results are in good agreement with the experimental results, which indicates that the numerical model constructed in this paper has a high accuracy and can be used as a reference for the design of embedded nozzle structure.
【作者单位】: 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心;
【基金】:国家高技术研究发展计划(863计划)“水下分离器关键技术研究(编号:2013AA09A213)” 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“深水水下分离器承压结构强度可靠性分析(编号:14CX06123A)”部分研究成果
【分类号】:TE953;TG404

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本文编号:1684537

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