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工業(yè)管道是一種輸送易燃、易爆、有毒、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的危害性較大的特種承壓設(shè)備，遍布國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。由于工業(yè)管道安裝大多采用現(xiàn)場焊接的方式，受施工條件和射線檢測的限制，普遍存在大量的未焊透缺陷，破壞了管道的連續(xù)性，降低了管道的承載能力，對(duì)工業(yè)管道的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為此，國家質(zhì)監(jiān)總局于2003年6月頒布了《R用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)。對(duì)管道焊接缺陷的安全狀況規(guī)定了等級(jí)劃分方法，其中對(duì)于管道材料為20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼的未焊透缺陷按局部減薄定級(jí)，對(duì)安全狀況定為4級(jí)的含未焊透缺陷的在用工業(yè)壓力管道要求停止使用。而大量的工程應(yīng)用表明，有很大比例的安全在用工業(yè)壓力管道被判廢，這種定級(jí)范圍具有較大的保守性，勢必會(huì)給使用單位帶來嚴(yán)重影響，定期檢驗(yàn)工作較難進(jìn)行。本研究通過對(duì)某公司2條被《規(guī)程》定級(jí)為4級(jí)的含未焊透缺陷判廢工業(yè)管道的有限元強(qiáng)度分析和安全評(píng)定，揭示了在低應(yīng)力情況下4級(jí)未焊透缺陷的安全性，指出了《規(guī)程》中安全狀況等級(jí)劃分方法的保守性，為大量的工業(yè)管道使用和檢驗(yàn)單位帶來了極大的方便。
某化工公司現(xiàn)有2條在用工業(yè)壓力管道系統(tǒng)，管道參數(shù)見表。該批管道至今運(yùn)行十余年，歷年定期檢驗(yàn)安全。2009年4月定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺陷略有擴(kuò)展，現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)見表，若按《規(guī)程》中安全狀況等級(jí)劃分方法，對(duì)于上述兩條20管道，未焊透缺陷按局部減薄定級(jí)，其4級(jí)未焊透缺陷容限深度及定級(jí)狀況見表。從表中可以看出，上述2條管道均被定為4級(jí)，按《規(guī)程》規(guī)定，被認(rèn)定為判廢工業(yè)管道。但實(shí)際情況是該管道仍在超標(biāo)且安全運(yùn)行，因而有必要從強(qiáng)度和安全評(píng)定方面對(duì)其進(jìn)行重新評(píng)價(jià)。
未焊透缺陷使管道產(chǎn)生較大的局應(yīng)力集中，使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大大降低，因此通過對(duì)含未焊透缺陷管道在組合載荷條件下的靜強(qiáng)度校核，可以定量地看出其強(qiáng)度安全裕度的大小，從而準(zhǔn)確地判定其安全性。分析思路：首先進(jìn)行整條管道的靜載應(yīng)力分析，尋找最大應(yīng)力發(fā)生的位置，然后采用子模型方法分別分析含未焊透缺陷處的詳細(xì)應(yīng)力狀況并進(jìn)行靜強(qiáng)度校核和安全評(píng)定。采用ANSYS有限元軟件對(duì)兩條管道進(jìn)行整體應(yīng)力分析。
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