半管夹套计算模型
SS304半管夹套焊接部位残余应力三维有限元模拟
摘 要: 半圆管夹套设备最常见 的问题 是夹套 焊接部位 开裂引 起泄漏, 焊 接残余应 力 是重要的影响因素之一。利用有限 元软 件 ABAQUS, 开 发了 一个 多次顺 次耦 合焊接 残 余应力有限元计算程序, 并利用 FORTRAN 语言编写移动高斯热源的分布子程序, 对 304 不锈 钢半管夹套焊接部位残余应力进行数值模 拟, 得 到半管 夹套 T 形接头 焊接残余 应 力分布规律。计算结果表明 , 在 T 形 接头 附近, 应力 水平较 高, 易诱 使焊缝 开裂 失效。 并对 半管夹套的焊接制造提出建议, 为优化半管夹套焊接 工艺、控制焊接残余应力 提供 理论依据, 对提高半管夹套设备的可靠性和安全 性具有重要意义。 关键词: 半管夹套; 焊接残余应力; 有限元; 多次顺次耦合; 软件 中图分类号: TG404 文献标识码: A 文章编号: 0253- 360X( 2006) 10- 077- 04
入的高斯分布如式( 1) 所示。关于半管对接焊缝, 随
着时间的变化, 电弧中心随焊缝作环向不断移动, 高
斯分布为式( 2) 所示。功率 P 为
- 3r 2
P ( x, y, t ) = P0e r2 = b
3
UI
r
2 b
exp { -
3[ ( x -
vt ) 2 +
r
2 b
y2] } , ( 1)
P( R,
在半管内表面, 环向应力和轴向应力均为拉伸 应力。最大环向应力为 244 MPa, 最大 轴向应力为 212 MPa, 随着离开焊缝中心, 逐渐递减。
在半管外表面的路径上, 环向应力在热影响区 具有最大值 130 MPa, 然后逐渐递减。轴向应力为 压应力, 具 有峰值 217 MPa, 随着离开焊缝 中心, 轴 向应力逐渐递减。
304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力有限元模拟
设 计 计 算304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力有限元模拟蒋文春,巩建鸣,陈 虎,涂善东(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 210009)摘 要:半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏。
焊接残余应力是重要的影响因素之一。
本文利用有限元软件AB AQUS,开发了一个顺次耦合的焊接热应力计算程序,讨论坡口形式、线能量、半管间距等参数的变化对焊接残余应力的影响,得到了半管结构残余应力分布特征,找到了最大焊接残余应力的位置及大小,为半管夹套的安全评定提供参考。
关键词:半管夹套;焊接残余应力;顺次耦合;有限元;AB AQUS中图分类号:TG404;TH49 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(2006)05-0025-04Finite Element Analysis of Welding Residual Stressof Stainless S teel304Half-pipe JacketJIANG Wen-chun,GONG Jian-ming,C HEN Hu,TU Shan-tung(C ollege of Mechanical and Power Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing210009,China)Abstract:The general proble m of half-pipe jacket is the leakage of the welding line induced by crack.Weld ing residual stress is one of the main affect ing the finite element analysis software AB AQUS,a se quentially coupled welding thermal-stress procedure is developed to calculate the stress distribution of half-pipe and discuss the effec t of bevel form and heat input as well as the half-pipe separation.The characteristic of welding residual stress distribution was obtained.The position and value of maximum stress was found which provide a reference for safety access.Key words:half-pipe jacke t;welding residual stress;sequentially c oupling;FEA;ABAQUS半管设备作为一种加热冷却设备,与普通夹套容器相比,具有筒体受力好、传热效率高、节能及节约钢材用量等优点,被广泛运用在化工、医药等行业[1]。
PDMS软件平台夹套伴热管道建模方法-软件工程论文-工程论文
PDMS软件平台夹套伴热管道建模方法-软件工程论文-工程论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：使用PDMS软件进行夹套伴热管道建模的方法多样，根据夹套伴热管道设计规范要求，对多种建模方法进行了探讨，比较了各种方法的工作量与准确性，在比较分析的基础上得到了可操作性强、模型与图纸准确度高的建模方法。
关键词：PDMS；夹套伴热管道；三维建模PDMS（PlantDesignManagementSystem）是由AVEVA公司发布的工厂三维协同设计与管理系统，作为一款功能最强大的三维设计软件平台，适用于石化、电力、海工等行业。
夹套伴热管道是石油化工装置中常见伴热方式，具有传热效率高、传热均匀、可迅速调节温度、适用范围广等优点，在生产中应用广泛。
随着工程设计数字化需求的提高，越来越多的石油化工项目设计过程开始采用PDMS软件平台。
PDMS软件中夹套管道的建模方法多样且各有利弊，在设计过程中对夹套伴热管道进行快速、准确的三维建模成为使用者关注的焦点。
1夹套伴热管道建模要求夹套伴热管道由内管、套管两个主要部分组成，根据伴热距离，套管将设置供汽、排液点和跨接线。
内管为工艺介质，外管为伴热介质。
夹套伴热管道的建模应符合标准规范和工艺设计要求[1-2]，主要包括：①工艺介质及其操作条件适用夹套伴热；②内管及套管的材质符合要求，内管采用无缝关键，套管采用剖切管件；③按规范要求选用内管及套管尺寸组合及弯头曲率半径；④供汽、排液点和跨接线间距、位置合理；⑤考虑管道应力，设置补偿。
在遵循以上要求的基础上，采用AVEVAPDMS12.1SP2软件建立内管焊缝隐蔽型（全夹套）三维模型。
2夹套伴热管道建模方法PDMS软件中常用的夹套管道的建模方法有三种，均涉及PDMS 软件数据库的特殊定制。
本文建立了夹套伴热管道在弯头和跨接法兰处的三维模型，对三种方法进行论述比较，实现途径与建模结果见表1。
三种建模方法均能得到逻辑关系和空间占位正确的三维模型。
半圆管夹套容器设计
设备名称：400L储罐图号：FJ140348C-00位号：03B101P 1半圆管夹套设计压力Mpa 0.6P c 壳体计算压力
Mpa 0.4R 圆筒或封头球面部分内半径mm 400r 半圆管夹套内半径mm 25t 圆筒或封头有效厚度
mm
3.9K
由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数
查图3.2-1,3.2-2,3.2-3
80筒体或封头材质S31603壳体设计温度
150
[σ]
t
筒体或封头材料设计温度下的许用应力Mpa 120夹套材质S30408夹套设计温度
150
[σ]1t 夹套材料在设计温度下的许用应力Mpa 137
T 半圆管计算厚度
mm 0.13σ'圆筒或封头由计算压力Pc或其他轴向荷
载引起的轴（经）向拉伸总应力Mpa 20.51
P'
半圆管夹套许用压力
MPa
1.99
设计：日期：校核：日期：审核：
日期：
半圆管夹套设计（按HG/T20582-2011）半圆管夹套容器的设计
基本设计参数P1≤P',合格
1t
11
P r T 0.85[]0.6P σ=
-'c P R
=
2t
σ[]()
K
P t
'5.1'σσ-=Page 1 of 1。
搅拌反应釜冷却装置中半管夹套的设计
（ ３ ） 设计 时要 注意设 置排气孔 ： 为了能够使夹 套空 间内充满介质 ， 就 需要排 除夹套空 间所有 气体 ， 这就需 要在夹套 顶端设计 一个直径 不小 于ｌ Ｏ ｍｍ的排气孔 ， 且越是 处于夹套顶 端其排 气效 果越 好。
（ ４ ） 做好 探伤 检测 和热 处 理工作 ： 若 容器 内介质为高 度危害 介质 或极 度危 害介 质时， 要 做好 ｌ Ｏ ０ ％射 线探 伤检 测 ， 然后 进行 封 闭件和 容
向弯曲形成半 圆形 ， 随后 纵向弯 曲呈环状 。
限 位 装置设 置于 凸轮 上， 在进行 半管成 型滚 压时 来确 保 凸面 弧长 与 带料形成 的半圆形截面 周长相等。 除此 之外， 此 限位 装置还 可起 到 固 ２ 夹 套 设 计注 意 要点 （ １ ） 设 计 时要 注 意保 证半管 夹 套 内循环 介 质物 的流 通 截面 积 以 定 带料 的作用， 避 免在进行成 型过程 中带料 的窜上窜下， 其大 小也是 逐 及其导 热或保温 性能 ： 一般 夹套 内直径 和容 器内直径存在 以下关系 ， 在 渐 变小 。 凹凸轮 间间隙是可调整 的， 其 中凸轮 的移 动可起 到 引导 带料 输 设计 时可 遵 照这种 关 系进行设 计 ： 当容 器内 直径小 于６ ０ ０ ｍｍ时 ， 半 管 送方 向的 作用。 内直径 为 容器 内直径 ＋ Ｌ（ Ｌ ≤ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ） ｝ 当容器 内直径 介于 ６ ０ ０ ｍｍ和 搅拌 反应 釜釜体外 壁也 是 圆环 形 的， 要 满足半 管很好 地缠 绕 釜体 １ ８ ０ ０ ａｍ之 间时， ｒ 半管 内直径 为容器 内直 径 ＋ ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ； 当容 器内直径 大 外壁 ， 就 需要 使压 出的半管环形 与釜体外 壁内径相等 ， 因此将最 后一组 于２ ０ ０ ０ ａｍ时， ｒ 半管 内直径 为容器 内直径 ＋ ２ ０ ０ ｍｍ。 滚 压辊 组的 凸轮和 凹轮之 间的 中心位 置错开 了一定距 离ａ ， 如 图２ 所 示进 （ ２ ） 设 计时 要注 意 设置 防冲板 ： 为了避免夹 套 蒸汽 或其他 介质污 行了偏 心压制 ， 在进行压制 半管时就可使半管具有一 个纵 向半 径的 圆环
半管夹套计算
半圆管夹套压力核算2020/11/7 [σ]t筒体或封头材料设计温度下的许用应力100
Pc壳体计算压力0.6
R圆筒或壳体球面部分内半径1800
t圆筒或封头有效厚度10
K由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数 2.5规格内直径壁厚10s内半径
P1半圆管夹套设计压力0.660.354.76 2.7727.38
r半圆管夹套内半径41.488.982.8 3.0541.4
[σ]t1夹套材料在设计温度下的许用应力100114.3108.2 3.0554.1焊缝系数0.5
半圆管夹套许用压力38.4
半圆管计算厚度0.500403
D o圆筒外径516
h半圆管螺距120
n半圆管螺旋数量12
L半圆管总长 m19.58381
外径内径
半圆管外径88.960.354.76
半圆管内径82.888.982.8
半圆管材料密度7.93114.3108.2
换热面积 m2 1.621539
W半圆管总重63.87492
Page 1 of 1。
半管夹套计算
半圆管夹套压力核算
[σ]t筒体或封头材料设计温度下的许用应力186.6
Pc壳体计算压力0.7
R圆筒或壳体球面部分内半径1800
t圆筒或封头有效厚度 6.7
K由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数48规格内直径壁厚10s内半径
P1半圆管夹套设计压力0.6560.354.76 2.7727.38 r半圆管夹套内半径5088.982.8 3.0541.4 [σ]t1夹套材料在设计温度下的许用应力136.4114.3108.2 3.0554.1
焊缝系数1
半圆管夹套许用压力 3.872295
半圆管计算厚度0.238953
D o圆筒外径1820
h半圆管螺距120
n半圆管螺旋数量10
L半圆管总长 m57.20805
外径内径
半圆管外径6060.354.76
半圆管内径5088.982.8
半圆管材料密度7.85114.3108.2
换热面积 m2 2.860402 W半圆管总重193.99。
半管夹套容器制造工艺要点的分析
精 品JINGPIN半管夹套容器制造工艺要点的分析■柳迅河北省特种设备学会 河北石家庄 050091摘 要：夹套容器的传热效果较强，在化工实验和研究环节应用较多。
而随着夹套容器普及应用，其类型也逐渐多样化。
基于此，本文将研究重点放在半管夹套容器上，阐述了半管夹套容器的结构特点和优势，并对其制造工艺要点进行了简要论述，希望可以为相关工作人员参与实践带来参考。
关键词：半管夹套容器；化工设备；制造工艺；生产要点引言在化学反应过程当中，放热和吸热都十分常见，而为了确保反应效果良好，需科学开展容器传热装置配置工作。
目前，最为常见的化工容器传热装置为夹套结构,其主要类型为普通夹套结构和半圆管夹套。
在实际作业环节，实现对半圆管夹套容器制造工艺的有效研究，更有利于提高半管夹套容器生产成效。
1.半管夹套容器的结构和特点夹套容器是一种能够扩大传热面积、实现高效导热的装置，在石油、化工生产中应用广泛，大多用于控温。
在使用环节，能与容器构成密闭空间，十分有利于物料的加热或冷却。
目前，依据夹套结构可以将其分为四种类型：拥有U型或圆筒形夹套结构的容器被称为整体夹套容器；拥有型钢夹套的容器被称为通道式夹套容器；拥有边锥体支撑的容器为蜂窝夹套容器；拥有半管或弓形管的容器被称为半管夹套容器。
半管容器也被称为半圆管夹套容器，是一种实用价值极高的化工装置。
相比于普通的夹套容器，该种设备拥有更强的结构紧凑性，不仅让能让容器拥有良好的承载力，更能为有效降低容器壁厚度、减少材料应用成本而奠定基础。
同时，半管夹套容器还具备极高的传热性能，可最大限度地降低能量损耗，使设备整体更加符合可持续发展要求。
相比于易出现受力不均和热量损耗的普通夹套，半管夹套的应用价值更高。
在半管夹套结构的应用环节，以螺旋半圆管构成筒体夹套结构、以圆环半圆管构成下封头夹套结构，且连通半管的形式十分常见。
这种结构设计，十分有利于介质在夹套内传递，能让该装置的作用得以切实发挥。
储罐半圆管加热夹套的设计
进出料温度为 计算盘管的面积。 4.1 散热量计算
根 据 储 罐 尺 寸， 罐 底 面 积 为：22.9m2； 罐 壁 面 积 为： 132.8m2；罐顶面积为：38.75m2。
储罐半圆管加热夹套的设计
冯青天 卢立祥 罗佳琦 中国天辰工程有限公司，天津，300400
摘 要：介绍了储罐半圆管加热夹套的传热计算方法。 关键词：储罐；半圆管加热夹套；传热系数
半圆管夹套是一种高效的传热元件。与其他形式的夹套相比， 传热效率高；与内盘管相比，不存在盘管泄露后与罐内介质混合 的风险，故常用于对介质纯度要求比较高的场合。
罐顶传热系数包括四部分：油品至混合气体空间的内部传热 系数 h1tr，罐顶混合气体空间的放热系数 h2tr，罐顶保温层的放热 系数 h3tr 和罐顶至大气的放热系数 h4tr。一般采用经验公式计算。 2.3 罐底散热
罐底传热系数包括三部分：油品至罐底的内部传热系数 h1tb， 罐底板的放热系数 h2tb 和罐底至土壤的放热系数 h3tb。一般采用经 验公式计算。
180 ℃， 则 当 量 内 径 为 47.5mm； 导 热 油 流 量 为 10t/h， 比 热 为 2090 J/kg/℃，热油定性温度为 79.4℃，在此温度下导热油的密度 为 0.837t/m3，粘度为 5.7mPa·s，热导率为 0.123 W/m/℃。
管内流速为：u=V/S=1.88m/s =13056 =97.4 根据公式（1） =607W/m2/℃ 4.2.2 罐内对流传热系数 ho 假 定 罐 壁 内 侧 温 度 为 75.3 ℃， 则 定 性 温 度 为（75.3+40） /2=57.6℃ 已 知： 在 定 性 温 度 下 油 品 的 密 度 为 0.831t/m3， 粘 度 为 0.18Pa·s，比热为 2066 J/kg/℃，热导率为 0.1138W/m/℃，体 积膨胀系数为 0.000831，定性尺寸为 77.7mm。 =3274 =1429 根据公式（3） =0.54x0.1138/0.0777x(1429x3274) 0.25=36.8 W/m/℃ 4.2.3 总传热系数 K 罐壁厚度为 10mm，导热系数为 45W/m/℃，盘管内污垢热 阻为 0.000172(m2·K)/W，罐内污垢热阻为 0.000344(m2·K)/W。 根据公式（5） K=32.91 W/m2/℃ 将 K 和 ho 代入公式（4）
熔盐夹套管伴热的半管设计
６结语 熔盐管线和蒸汽管线采用同一种材质，熔盐 和蒸汽的温度相差不大，因此不会引起局部应力 过大的现象。熔盐管线具有高温特点，采用半管 伴热，既易安装又可准确检测管线泄漏点，以便 及时检修。但半管伴热不能应用在怕局部过热的 被伴热介质的工艺管线上。 该装置已成功运行８个月，至今没有发生过熔 盐凝固现象。在节省材料的同时，还省去了夹套
图２
２”半管安装结构图
帆
》２１．３Ｘ３．２日
斌 纩 ～…书．
６１
“＼
一一一一一—、ｉ 一。
４－．矿
Ｕ
２半管伴热安装
半管伴热安装见图１。 ２”半管安装结构见图２。
‘怎， 嫉∥ｊ乙舻
烬
矬
固
土
斑—俭
图３
＼苤塑堕墨！
４”和６”半管安装结构图
・陆洋：工程师，副主任。２０００年７月毕业于吉林化工学院化学工程专业。现从事管道设计工作。联系电话：（０４３２）６３９５８４４６，Ｅ —ｍａｉｌ：ｊｌｙ＿ｂ０１３５＠ｐｅｔｒｏｅｈｉｎ＆ｃｏｒｒｋ
ｃｒｌ。
万方数据
陆
洋等熔盐夹套管伴热的半管设计 表３伴热用伴管总管、连接管和供给管直径
１７
１２”半管安装结构见图４。
图４
１２”半管安装结构图
３半管伴热安装尺寸
半管伴热的安装尺寸见表１。
表１ 半管伴热的安装尺寸
图５蒸汽分配盘和回收盘系统安装图
４半管蒸汽夹套管的组合尺寸
蒸汽夹套管的组合尺寸见表２。
表２蒸汽夹套管的组合尺寸
１６
ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ
化工设计２０１２，２２（１）
熔盐夹套管伴热的半管设计
化工程有限公司吉林设计院吉林１３２００２
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
[σ]t筒体或封头材料设计温度下的许用应力100
Pc壳体计算压力0.6
R圆筒或壳体球面部分内半径1800
t圆筒或封头有效厚度10
K由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数 2.5规格内直径壁厚10s内半径
P1半圆管夹套设计压力0.660.354.76 2.7727.38 r半圆管夹套内半径41.488.982.8 3.0541.4 [σ]t1夹套材料在设计温度下的许用应力100114.3108.2 3.0554.1
焊缝系数0.5
半圆管夹套许用压力38.4
半圆管计算厚度0.500403
D o圆筒外径516
h半圆管螺距120
n半圆管螺旋数量12
L半圆管总长 m19.58381
外径内径
半圆管外径88.960.354.76
半圆管内径82.888.982.8
半圆管材料密度7.93114.3108.2
换热面积 m2 1.621539
W半圆管总重63.87492
无损检测招聘网 中国无损检测论坛 中国焊接论坛 。