工程力學(xué)：?jiǎn)吻识嗝鏆んw液壓脹形壁厚分布研究
2022-10-10【作 者】董建令;余志武
球形容器 與常用 的圓筒形容器相比具有下列特點(diǎn)：（1）在相同容量下球形容器表面積最??；（2）在相同直徑 ， 相同壓力和采用同樣鋼板條件下，球形容器的板厚只需圓筒形容器板厚的一半，例如以貯存壓力為2.2MPa（-13℃）的1000m3 擴(kuò) 液態(tài)乙烯容器考慮，若使用屈服強(qiáng)度為500MPa的鋼材，則采用球形容器約需鋼板143噸， 而采用直徑與長(zhǎng)度之比為0.25的圓筒形容器約需鋼板 181噸[1]；球形容器占地面積小，且可向高空發(fā)展，有利于地表面積的利用和基礎(chǔ)的選擇與施工 例如一臺(tái)100000m3的貯油罐 ，采用圓筒形貯罐時(shí) ，直徑為87m ， 高度約為21m[2]， 而采用球形貯油罐，直徑僅為57.6m。由于上述特點(diǎn) ， 球形容器在石油化工、冶金、建筑及核能工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用傳統(tǒng)的球形容器制造工藝采用大型壓力機(jī)和模具將板料壓制成雙向曲率拼瓣 ， 然后 組裝和焊接成球形容器模具適用于少品種大批量產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)與球形容器多品種小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)形成的矛盾使利用傳統(tǒng)工藝制造球形容器成本很高。例如制造1000m3球形容器所用模具重16000kg ， 加 工費(fèi)約30余萬(wàn)元[3,4]， 然而該套模具僅適用 于一種尺 寸球形容器的制造 為 了克服上述不 足 ， 我們 提出 了一 種不需壓力 機(jī)和大型模具 ， 而只 需 簡(jiǎn)單的卷板設(shè)備就可 以用 來(lái)制造大 型球形容器的工藝 一 單曲率多面殼體液壓脹形工藝[5-8]。實(shí)踐表明 ， 采用該工藝制造球形容器 ， 生產(chǎn)周期可縮短2/3， 成本降低1/3。到目前為止，用該工藝已建成了一批球形容器 ， 最大壁厚達(dá)24mm，最大直徑達(dá)9200mm ， 其中直徑7100mm，壁厚24mm ， 材料16MnR， 設(shè)計(jì)壓力為1.77MPa的球形液化氣貯罐已在哈爾濱三棵樹液化氣站安全運(yùn)行兩年多 。
在應(yīng)用單曲率多面殼體液壓脹形工藝制造球形容器時(shí)，多面殼體脹形成球后壁厚的均勻性和減薄率是人們關(guān)心的問題。 均勻性差會(huì)造成材料的浪費(fèi)減薄嚴(yán)重有可能使球形容器達(dá)不到設(shè)計(jì)的承載能力另外對(duì)于貯存具有腐蝕性介質(zhì)的球形容器，壁厚小的部位將過早達(dá)到壁厚的允許值，從而縮短球形容器的使用年限。本文對(duì)單曲率多面殼體脹球前后壁厚進(jìn)行了測(cè)定 ，給出了脹形后殼體壁厚分布規(guī)律。
【結(jié) 論】
單曲率多面殼體脹形后壁厚分布是不均勻 的 。 焊縫附近部位的減薄率較小，甚至為負(fù)值 ， 而遠(yuǎn)離焊縫的部位減薄率較大在極帶板上 ， 最大減薄率發(fā)生在中心部位在單曲率柱面殼板上 ， 最大減薄率發(fā)生在經(jīng)向?qū)ΨQ線和緯向?qū)ΨQ線相交的部位 。 多面殼體減薄率小于或等于5.34%。
以下是正文：
