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低温球罐绝热层对管道结构强度影响的研究

论文作者席蓉1，陈叔平1，余铁浩2，张喜宝2，姚淑婷1，金树峰1，史庆智1，赵国锋1杂志期数2024年2月刊
关键词低温球罐；夹层管道；绝热层；应力
作者单位（1.兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050；2.杭州杭氧低温容器有限公司，浙江杭州311107）
大型低温球罐夹层管道在压力载荷、温度载荷及绝热层位移约束的作用下，局部出现应力集中，极易造成管道结构疲劳破坏。采用数值模拟方法分析了进液、储液、排液工况下绝热层对管道应力及变形的影响。绝热层增大了管道刚度，削弱了膨胀节补偿能力，限制了管道变形，导致管道吸收冷收缩作用力和力矩的能力下降，因此进液、储液、排液3种工况下管道有绝热层模型中的应力极值比无绝热层模型相同位置分别增大160.78%、57.84%、26.26%。经应力评定，一次加二次应力均远大于一次局部薄膜应力，说明二次应力是引起结构失效的主要原因。管道直管段与弯头连接区域等效应力变化梯度极大，等效应力随着与弯头位置的距离增大而呈现迅速衰减趋势，故弯头容易成为结构高应力区。进液工况下管道应力最大，是此类低温设备最不利的工况。需通过合理的结构设计提高管道变形补偿能力，降低管道应力。
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