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大型卧式不锈钢储罐支座承受力有多大呢

浏览: 发布日期:2018-10-27

大型卧式不锈钢储罐,其主要部件有:圆筒体、椭圆封头、鞍式支座以及设置在封头上的人孔。储罐在结构上以及所受的外载荷都具有前后与左右对称性,因此,只需要取1/4结构来进行网格划分,结果根据卧式储罐的结构和受载形式,其可能的危险截面或区域有:圆筒体中间截面、圆筒体与封头的连接截面、人孔与封头的连接区域、鞍式支座与圆筒体的连接区域。

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因为周向应力包含了厚度方向的弯曲应力,是筒体表面应力。在支座上方靠近水平中心线附近(90°)筒体外表面的周向应力高达260MPa,它已经超过1.25[σ],也说明GB150—89《钢制压力容器》中这部分应力的估算是有偏差的。当然,按照应力分类,厚度方向的弯曲应力是二次应力,因此、筒体外表面的周向应力强度的许用值为3[σ],可以认为筒体的强度是满足的。支座受力不合理在支座的内侧、中间和外侧三个筋板中,外侧筋板上的压应力远大于其它两块筋板。这是由于在载荷作用下,圆筒体发生变形出现了不圆度。对于大型卧式容器,这种变形是不可避免的。三筋板间的受力不均匀性是必然存在的,显然可对鞍式支座三块筋板作不同的设计要求。筒体在载荷作用下出现的不圆度或“扁塌”可以通过其径向位移反映出。

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筒体截面上的轴向应力仍未超过许用应力,这表明GB150—89《钢制压力容器》中的式(8—6)偏于保守,部分原因在于该标准中对支座处筒体上部出现“扁塌”的范围取值偏大。此时支座外侧筋板上的压应力均匀分布,而且比A/L=0.146时的最大压应力小了很多,腹板上的最大压应力也与外侧筋板上的压应力相接近,因而支座材料的利用较合理。通过改变A或A/L,可找到鞍式支座处于“最佳”受力状态时的A值,在A/L=0.19~0.21时,鞍式支座各构件的受力比较合理。为了改善筒体在载荷作用下出现的不圆度或“扁塌”现象,可以在支座处筒体上设置加强圈。假定在储罐支座中间的筒体内表面上安放一个宽200mm、厚24mm环形加强圈,此时筒体的不圆度或“扁塌”现象大大改善了,筒体顶部(0°)的下沉位移降到6.4mm,而筒体水平中心线部位(90°)的外胀位移也降到5mm。有了加强圈后,支座处筒体上的最大应力值也降低了筒体外表面周向应力最大值降低的幅度达到38%,这是由于外表面周向应力中弯曲应力分量大大减小了。另外,由于有了加强圈后,支座处筒体轴向刚度增加了,因此无论是在筒体的中性面还是外表面上,筒体上的轴向应力都明显降低了。由于加强圈使筒体的不圆度或“扁塌”减小,因而支座受力也在一定程度上得到了改善,支座外侧筋板上的压应力也减小了;而另外两个筋板上的压应力则增加了。

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在多筋板的鞍式支座结构中,筒体在载荷作用下出现的不圆度或“扁塌”现象使得外侧筋板所受的压应力远高于其它筋板以及腹板受到的压应力;当外伸端长度A与圆筒长度L之比在A/L=0.19~0.21,支座的受力比较合理;支座处的加强圈能显著减小筒体的“扁塌”现象以及筒体中的应力,并在一定程度上改善支座的受力状态。