氨水接收贮存罐接管载荷分析

摘 要：氨水接收贮存罐同系统管道连接，在接管处由于结构、热等产生的接管载荷作用，会产生较大的应力。为了验证该部位是否安全，对其进行有限元分析并按照JB 4732-95进行评定。评定结果表明改进后结构的应力满足规范要求。

关键词：接管载荷；有限元；应力评定

引言

带接管圆柱壳是压力容器与管道系统中常用的结构之一，广泛应用于能源、核工业等领域。由于圆筒上开孔并焊接接管，破坏了结构的连续性，削弱了圆筒强度，因此，有必要对其进行系统全面的应力分析。有限元方法可以很好的模拟这种结构。本文采用ANSYS10.0对某核电站用氨水接收贮存罐的接管结构进行建模计算，并对结果按有关规范进行评定，验证其是否满足规范的强度要求。

1 问题描述

1.1 结构

氨水接收贮存罐有两个外径为95mm的接管其载荷较大，计算发现筒体上的应力强度超过许用值，故采用补强圈进行补强。补强区域结构如图1。

设计压力为常压，设计温度35°C，筒体尺寸1670mm×6mm（内径×壁厚），接管为95mm×8mm（外径×壁厚）锻件，外伸101mm，标准补强圈型号为DN 80×6-E-00Cr19Ni10 JB/T 4736，三者材料均为00Cr19Ni10。

1.2 边界条件

设备为常压储罐，故不考虑内压。接管跟系统管道对接焊连接，接管载荷为系统给定：F=2485N，为拉力，M=1445N·m，沿筒体轴向。

取筒体的部分结构进行建模。为减小边界条件的影响，取筒体轴向部分两侧长度均为l>2 （D*t）0.5=200mm，四周施加全约束。采用solid45单元划分网格，有限元模型见图2。

2 计算

对接管结构进行计算，其应力强度云图见图3。由云图可见，最大应力强度点位于接管根部的焊缝处。

3 结果评定

有限元计算给出的是一个包含了一次应力、二次应力和峰值应力的总应力场。根据JB-4732中应力分类的概念及分析设计的准则，须将计算结果分解出上述应力，根据各应力产生的原因对其采用不同的许用极限进行评定。

首先确定应力评定路径。路径选取位置如图4，然后对各个路径进行应力线性化处理。

根据NB/T47003-2009，筒体为00Cr19Ni10钢板，许用应力强度Sm=118MPa，接管为锻件，Sm=117MPa。各路径的评定结果见表1。

评定结果显示，各应力强度均满足要求。

4 结束语

通过对氨水接收储存罐外径95mm的接管补强后结构的力学计算分析表明，接管与筒体联接的局部区域的应力满足JB 4732-1995的要求。

参考文献

[1]NB/T 47003-2009.钢制焊接常压容器[S].

[2]JB 4732-1995.钢制压力容器-分析设计标准[S].

[3]JB/T 4736-2002.补强圈[S].

作者简介：袁占航（1985，7-），男，硕士研究生，河北石家庄人，助理工程师，主要从事压力容器与核设备研究。

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