內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制

1、內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制內(nèi)壓力容器筒體的橢圓度控制侯蓮香摘要摘要：從壓力容器橢圓度引起周向附加彎曲應力出發(fā)，推導出檢測和控制橢圓度值的方法，使其達到安全工作的目的，為工業(yè)生產(chǎn)及檢測部門提供依據(jù)。關鍵詞關鍵詞：壓力容器；彎曲應力；橢圓度1引言壓力容器在工業(yè)領域中被廣泛應用，它的安全運行與人民生命財產(chǎn)的安全休戚相關，因此對壓力容器的誤差檢測與控制顯得尤為重要。對于內(nèi)壓力容器，制造完工以后的筒體應該是真正的圓形。筒體由于存在橢圓度(Dmax

2、—Dmin)，在內(nèi)壓作用下會引起周向的附加彎曲應力，所以應嚴加控制。由于正負偏差值和筒體橢圓度值之間有一定聯(lián)系，所以從限制周向附加彎曲應力的觀點出發(fā)，控制筒體的橢圓度值已能起到控制筒體周向附加彎曲應力的作用。本文主要探討對于內(nèi)壓力容器的筒體，如何通過控制筒體橢圓度值來控制其附加彎曲應力的問題。內(nèi)壓力容器筒體在內(nèi)壓作用下總是使筒體趨向正圓形，但由于橢圓度值的存在，會引起周向附加彎曲應力。該周向附加彎曲應力與內(nèi)壓在筒體上直接引起的周向薄膜應

3、力共同作用，使筒體的周向拉伸總應力趨于增大，從應力分析角度考慮，為保證筒體的安全，應將此周向總應力限于材料的屈服強度磯以下。因此，根據(jù)這一觀點，可以對內(nèi)壓力容器橢圓度的允許值進行確定。2圓筒初始橢圓度值所引起的周向附加彎曲應力當長圓筒存在初始橢圓度值而導致圓筒的徑向偏差值為W0時（如圖1所示），由圓筒在周向失穩(wěn)時的撓曲微分方程，得到在外壓F作用下圓筒上的最大周向彎矩Mmax按下式求值Fcr為當圓筒具有真正圓形時的臨界壓力式中：l——圓筒

4、在周向失穩(wěn)時的半波長。該“壓桿”的長細比可表示為lr，其中r為“壓桿”的回轉(zhuǎn)半徑，對于壁厚為δe的圓筒，可看成半徑為r=δe，則若e表示每根“壓桿”的初始偏心距，并假設偏心度er對“壓桿”穩(wěn)定性的影響和長細比1r對“壓桿”穩(wěn)定性的影響相當，即er∝lr，則實驗證明，當圓筒的δeD0為定值時，周向失穩(wěn)時的e／δe值隨著圓筒長徑比lD0的增大而增大。隨著圓筒一民徑比lD0值由中等長度進一步增加，lD0對e／δe值并無影響，而隨著lD0的減小

5、，e／δe值略為提高，因此應對公式（11）進行修正，即所以在確定圓筒實際形狀與正圓形之間的最大允許正負偏差e值時，可根據(jù)公式（12）決定。最大允許e值和圓筒周向失穩(wěn)時的波數(shù)n，亦即和圓筒的結構尺寸1D0、D0δe有關。圖3所示給出n=4的圓筒周向失穩(wěn)波形。因此現(xiàn)行壓力容器標準規(guī)定對內(nèi)壓力容器只控制其橢圓度就能保證安全要求，以圓弧半徑相當于筒節(jié)內(nèi)半徑，弦長等于16Dg且不少于300mm的弓形樣板進行測量，并規(guī)定許用棱角值為E≤(0.1δ2