外壓圓筒設(shè)置加強(qiáng)圈的目的是什么？ 外壓圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈，就是為了變長圓筒為短圓筒或縮短圓筒的計(jì)算長度，目的均為提高圓筒的穩(wěn)定性。該法較直接增加圓筒厚度節(jié)省材料，約可減少重量1/3。 對不銹鋼圓筒，通過在外部設(shè)置碳鋼加強(qiáng)圈則更為經(jīng)濟(jì)。此外，加強(qiáng)圈尚可減少大直徑薄壁容器的形狀缺陷的影響，提高結(jié)構(gòu)的---性。
走近科學(xué)-減壓塔加強(qiáng)圈斷裂之謎
減壓塔加強(qiáng)圈為何齊齊斷裂，為何有些裂縫已經(jīng)延伸到內(nèi)圈板處，完全符合gb150的設(shè)計(jì)，為何會產(chǎn)生這么---的問題。這一切的背后，是鋼板的扭曲還是型鋼的淪喪?是設(shè)計(jì)的疏忽還是校審的的-？敬請關(guān)注，---《走近科學(xué)》讓我們跟隨鏡頭走進(jìn)減壓塔高溫狂熱的內(nèi)心。
某年某月的某---，就像一張破碎的臉，十堰粉碎機(jī)內(nèi)齒圈毛坯，難以開口說再見，就讓一切重演。這不是件容易的事~~~stop，言歸正傳.
施工是很嚴(yán)肅的事情，開車儀式上，工地上桌子上擺放紅綢---大白豬，經(jīng)理率眾燒香拜佛念念有詞，道士做法保平安，在吊車上高高掛起，慶功宴席早已預(yù)定，裝置終于要開車了。
常減壓裝置試開工，減壓塔設(shè)計(jì)壓力為-0.1mpa，設(shè)計(jì)溫度410°c，操作溫度---380°c，設(shè)備直徑7400mm，厚度26mm，高度66米，材料為q345r。由于是負(fù)壓工況，按照gb150計(jì)算了外壓失穩(wěn)，設(shè)置了很多工字鋼的加強(qiáng)圈。強(qiáng)度方面按照塔器規(guī)范設(shè)計(jì)，粉碎機(jī)內(nèi)齒圈毛坯生產(chǎn)廠家，一看設(shè)備就像理工科男生，屬于結(jié)實(shí)---型的。
該塔雄壯威武，容貌甚偉，見下圖：
塔的加強(qiáng)圈型鋼如下：
設(shè)備鋪設(shè)了保溫，材料為硅酸鋁氈，厚度為140mm。
開車沒多久，塔外壁加強(qiáng)圈從下到上均有不同程度的徑向焊縫斷裂現(xiàn)象，有些裂縫已經(jīng)延伸到內(nèi)圈板處。事故發(fā)生后，趕緊停止開車，檢查原因。
查看計(jì)算書，計(jì)算書均合格，而且設(shè)備厚度裕量不小，加強(qiáng)圈強(qiáng)度慣性矩均有較大裕量，那么一定不可能是因?yàn)槭Х�(wěn)，那么究竟是什么原因造成了加強(qiáng)圈斷裂呢？
經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)問題可能出在保溫上。當(dāng)時(shí)施工做的保溫如下圖所示：
加強(qiáng)圈露在保溫外側(cè)110mm，造成熱損失比較大，加強(qiáng)圈外部溫度低，內(nèi)部溫度高，內(nèi)部要膨脹，被外面的低溫的部分約束住無法自由膨脹。造成加強(qiáng)圈外部的應(yīng)力過大，從而造成加強(qiáng)圈從外側(cè)開始斷裂，甚至延伸到內(nèi)圈。
那么怎么證明這點(diǎn)呢？
可以先估計(jì)一下，按照加強(qiáng)圈內(nèi)側(cè)溫度400°較高，外側(cè)溫度100°c實(shí)測，外側(cè)應(yīng)力應(yīng)該會---過q345r的抗拉強(qiáng)度。要是計(jì)算的話，還需要用有限元計(jì)算一下：
建立有限元模型，保溫和加強(qiáng)圈全部建上。
劃分網(wǎng)格
在設(shè)備內(nèi)壁施加400°c高的操作溫度，求得溫度場如下，加強(qiáng)圈外側(cè)溫度為高為139°c，邊緣大概116°c左右：
在筒體下部施加uy方向的位移約束，求解溫度產(chǎn)生的應(yīng)力場如下：
溫差產(chǎn)生的大應(yīng)力---838.55mpa，遠(yuǎn)---過q345r的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度！
這就是使得加強(qiáng)圈斷裂的原因?
一般來說現(xiàn)場的保溫制作會將加強(qiáng)圈一起包進(jìn)保溫里面，但是這個(gè)項(xiàng)目的施工方并未按照標(biāo)準(zhǔn)要求，而是將加強(qiáng)圈露在外面，而因?yàn)樵O(shè)備直徑大，加強(qiáng)圈剛性又很大，導(dǎo)致熱應(yīng)力非常大，從而造成加強(qiáng)圈的。
下圖為另一項(xiàng)目中，對于加強(qiáng)圈處的保溫結(jié)構(gòu)詳圖，一般現(xiàn)場施工，均需要將加強(qiáng)圈包在保溫內(nèi)部，包的厚度一般也需要有保溫層的厚度，這種工程經(jīng)驗(yàn)，一般施工隊(duì)都應(yīng)該有。
事情已經(jīng)發(fā)生了，那么應(yīng)該如何彌補(bǔ)呢？
舒婷有首詩寫的---：
《這也是一切》
不是一切大樹都被暴風(fēng)折斷；
不是一切種子都找不到生根的土壤；
不是一切真情都流失在人心的沙漠里；
不是一切夢想都甘愿被折掉翅膀。
不，不是一切
都像你說的那樣！
不是一切火焰都只燃燒自己
而不把別人照亮；
不是一切星星都僅指示黑夜
而不報(bào)告曙光；
不是一切歌聲都掠過耳旁
而不留在心上。
不，不是一切
都像你說的那樣！
不是一切-都沒有回響；
不是一切損失卻都無法補(bǔ)償；
的確不是一切損失都無法補(bǔ)償，工程團(tuán)隊(duì)就是要解決出現(xiàn)的實(shí)際問題。
幸運(yùn)的是，粉碎機(jī)內(nèi)齒圈毛坯銷售，扒開保溫，經(jīng)過檢查，設(shè)備和加強(qiáng)圈內(nèi)圈均沒有出現(xiàn)裂紋。
原因可能在于外側(cè)加強(qiáng)圈斷裂，變形，釋放了應(yīng)力，使得內(nèi)側(cè)的應(yīng)力大幅度下降，所以設(shè)備還是完好無損的。
停車之后將外壓加強(qiáng)圈開裂部分焊好，并重新作保溫，將加強(qiáng)圈外露部分也做上有效的保溫。
再分析一下加強(qiáng)圈也蓋上保溫的溫度場，可以發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)圈溫度上升很多，從110多度上升到360度，溫度更均勻，也就意味著，約束更小。
查看應(yīng)力場結(jié)果，大點(diǎn)的位置沒有變化，但是大點(diǎn)的應(yīng)力從838.5mpa下降到106.79mpa，下降幅度非常大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力。
業(yè)主再也不用---開裂了。
加強(qiáng)圈位于鞍座平面內(nèi)是指加強(qiáng)圈位于鞍座平面內(nèi)兩側(cè)各小于等于b2/2的距離。那么現(xiàn)在問題來了：由于結(jié)構(gòu)問題筒體內(nèi)部無法設(shè)置加強(qiáng)圈，加強(qiáng)圈設(shè)置在外側(cè)時(shí)，當(dāng)設(shè)備直徑較大時(shí)，鞍座的墊板寬度，筋板寬度都比較大，如果要躲避墊板的話，加強(qiáng)圈的中心線就不在鞍座平面內(nèi)了。 如果不躲避的話，只能把加強(qiáng)圈設(shè)置在墊板包角以外的地方。例如，150度鞍座，墊板包角162度。那么，加強(qiáng)圈只能覆蓋1/2稍大的圓周。以前看過幾張圖紙，他們的加強(qiáng)圈就是這樣做的。不過這樣做的話，加強(qiáng)圈覆蓋不到的地方，而且還是受力較大的區(qū)域。所以我認(rèn)為加強(qiáng)圈應(yīng)是整圈的。也有人認(rèn)為鞍座本身的結(jié)構(gòu)也是可以起加強(qiáng)圈的作用的，因此加強(qiáng)圈不用整圈的。
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