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設備設計數據表

壓力循環次數和載荷圖譜

材料力學性能參數

有限元計算模型

本設備由于幾何結構、載荷和材料不具備對稱性，因而采用整體實體模型建模進行靜力強度和疲勞強度的分析。

網格劃分

有限元模型采用全六面體網格劃分，環形耳座部分網格劃分嚴格保證質量，以避免出現應力 失真，整個模型網格平均質量達到 0.8 以上。本模型通過不同的計算方法驗證了計算結果不存在應力失真現象，計算結果是精確的并最終采用 Solid186 單元進 行計算，Solid186 單元在計算應力梯度方面精度較高。

載荷和邊界條件

本設備靜力強度分析計算時除考慮設計壓力和操作壓力外，并綜合考慮了管道外載荷、 設備自重及內件、附屬件、內裝物料重量對設備本體和剛性環支座的影響。其中設計工況計算結果用于一次總體薄膜應力 SⅠ和一次局部薄膜應力 SⅡ的評定，操作工況計算結果用于一次加二次應力強度 SⅣ的評定。 

應力強度計算結果

整體模型中最大應力出現在接管 N4 根部內倒圓角處，最大應力值為 286.4MPa；上封頭局部有限元模型中最大應力出現在接管 N6 根部內倒圓角處，最大應力值為 225.15MPa；上端筒體局部有限元模型中最大應力出現在接 管 N3 根部內倒圓角處，最大應力值為 249.88MPa；環形耳座局部有限元模型中最大應力出現在 墊板與殼體連接處，最大應力值為 132.26MPa；下端筒體局部有限元模型中最大應力出現在接管 N4 根部內倒圓角處，最大應力值為 286.4MPa；錐殼局部有限元模型中最大應力出現在大端內表 面處，最大應力值為 181.07MPa。關于靜力強度評定部分不再一一贅述了。

疲勞分析及強度評定

對于除螺柱之外的其它受壓件，疲勞強度在操作工況（Pw=0～4.13MPa，213℃）下，以應 力幅值為依據進行評定。首先求出疲勞工況下，需要評定部件的應力幅值（用最高操作壓力 4.13MPa 工況下的應力值減去最低操作壓力 0 MPa 工況下的應力值，即可得到應力波動范圍。應 力波動范圍的一半，即為應力幅值。），然后按 Salt·E/Et進行修正，得到修正后的應力幅值。用 修正后的應力幅值，查JB4732-1995(2005 年確認)附錄 C 中相應的疲勞曲線，得出許用的疲勞次 數，再與設計要求的疲勞次數進行比較。如果累計的使用系數 U≤1，則疲勞分析通過；如果不 滿足，則需修改結構，重新計算，直到滿足要求為止。疲勞工況有限元模型應力強度云圖如下圖 5-所示，整體模型中最大應力出現在接管 N4 根 部內倒圓角處，最大應力值為 202.47MPa；對于采用不銹鋼材料的接管 N7，最大應力也出現在 根部內倒圓角處，最大應力值為 152.29 MPa。 

根據應力計算結果，需對接管 N4(0~202.47MPa，碳鋼部件)和接管 N7 (0~152.29MPa，不銹鋼部件)處分別進行交變應力強度幅值的計算并進行疲勞強度評定。評定結果分別如下表所示：

本設備標準管法蘭疲勞強度計算和評定詳細過程內容較多，報告中不再 一一贅述，所有標準管法蘭螺柱疲勞強度評定匯總于下表 5所示：

通過以上有限元模型計算，該設備本體靜力強度和疲勞強度評定均滿足標準要求，所有管法蘭的螺柱疲勞強度評定均滿足標準要求，該設備整體在設計參數和設計年限的疲勞循環次數下疲勞強度評定通過。

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