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液氨储罐局部腐蚀应力场有限元分析与安全评定

文档作者：张莹光１李蕊２林玉娟１刘长海１文档来源：１．东北石油大学机械科学与工程学院；２．大庆石化公司热电厂）		点击数：	更新时间： 2023年01月31日
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液氨储罐局部腐蚀应力场有限元分析
与安全评定
*
张莹光**１ 李 蕊２ 林玉娟１ 刘长海１
（１ ．东北石油大学机械科学与工程学院；２．大庆石化公司热电厂）
摘 要 在液氨储罐筒体与下封头连接焊缝处和下封头应力集中处分别建立了面积相同的方形腐蚀
坑，运用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元软件对该结构进行分析，得出它受到均匀腐蚀后的应力分布。对两处腐蚀
坑应力最大值处的危险截面进行线性化分析，最后基于ＪＢ ４７３２-１ ９９５（２００５ 确认）进行安全评定。
关键词 储罐 腐蚀坑 有限元 线性化分析 安全评定
中图分类号 ＴＱ０５３．２ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０２５４-６０９４（２０１ ６）０４-０５００-０９
焊接接头具有组织和性能的不均匀性，易产
生各种焊接缺陷，同时焊接熔池的一次结晶组织
不仅会影响焊缝金属的抗裂性能，而且会对焊缝
金属的抗腐蚀能力有一定的影响。根据前人对液
氨储罐的腐蚀研究可知，液氨储罐受到腐蚀时，其
内表面焊缝区的腐蚀比较严重，特别是在环焊缝
上［１ ］。因此，对储罐结构的局部腐蚀进行应力场
分析时，应当考虑存在于储罐筒体与下封头连接
焊缝的内表面区腐蚀坑对储罐应力场的影响。同
时，储罐支撑式支座以上的封头部分存在应力集
中的区域，为模拟液氨储罐在运行时较为严重的
腐蚀状况，在考虑焊缝处腐蚀坑的同时也应当考
虑下封头应力集中处存在的腐蚀坑对液氨储罐强
度的影响。
１ 液氨储罐结构与有限元模型
根据ＧＢ １ ５０ 设计了一台液氨储罐（图１ ），其
设计温度为－３５°Ｃ，设计压力为２．１ ６ＭＰａ。储罐
封头选用标准椭圆形封头，支座为４ 个支撑式支
座，设计体积Ｖ０ ＝４．５ｍ３ ，公称直径Ｄ ＝１ ５００ｍｍ，
筒体长度Ｌ ＝２０００ｍｍ，选用δｎ ＝１ ４ｍｍ 厚的
１ ６ＭｎＤＲ 钢板制作储罐筒体。该液氨储罐的壳体
与支撑式支座垫板采用１ ６ＭｎＤＲ 钢材，支撑式支
座其他部分采用Ｑ２３５Ｂ 钢材。
图１ 液氨储罐整体结构
笔者所研究的液氨储罐采用支撑式支座，储
罐壳体与支座组成对称结构，同时容器内的内压
是轴对称的。由于所分析的两处腐蚀坑均处于储
罐的下半部分，所以进行分析模型的实体建模时
取液氨储罐整体模型的下半部分。
利用ＡＮＳＹＳ１ ５．０ 有限元软件对储罐下封头
和支撑式支座结构的１ ／８ 进行模型建立。建立腐
蚀坑模型时取同一侧的焊缝和下封头两处腐蚀
５００ 化 工 机 械 ２０１ ６ 年
* *
* 国家自然科学基金项目（１ １ ２７２０８４）。
张莹光，男，１ ９９０ 年１ ２ 月生，硕士研究生。黑龙江省大庆市，１ ６３３１ ８。

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