鑄鐵揚(yáng)克烘缸缸面應(yīng)力特征及水平分析

張衛(wèi)民（輕工業(yè)杭州機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州，310004）

·揚(yáng)克烘缸應(yīng)力分析·

鑄鐵揚(yáng)克烘缸缸面應(yīng)力特征及水平分析

張衛(wèi)民
（輕工業(yè)杭州機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州，310004）

衛(wèi)生紙機(jī)上使用的揚(yáng)克烘缸與多缸紙機(jī)的烘缸有很大不同，由于其尺寸大、缸壁厚、操作壓力高、單缸一次完成干燥過(guò)程而引起缸面溫度變化較大，這些因素的存在增加了揚(yáng)克烘缸的使用風(fēng)險(xiǎn)。本文通過(guò)分析揚(yáng)克烘缸的應(yīng)力條件，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，以實(shí)例做計(jì)算，從揚(yáng)克烘缸的設(shè)計(jì)載荷開(kāi)始，對(duì)溫差應(yīng)力和應(yīng)力集中進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，溫差應(yīng)力和應(yīng)力集中現(xiàn)象在大型烘缸設(shè)計(jì)中要給予足夠的重視，才能降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

鑄鐵壓力容器；揚(yáng)克烘缸；規(guī)范；標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國(guó)制漿造紙裝備已呈現(xiàn)了大型化、高速化、自動(dòng)化、國(guó)產(chǎn)化、成套化的特征和趨勢(shì)［1］。干燥部一直是發(fā)展中高速紙機(jī)技術(shù)的瓶頸之一，為了增加干燥效率和提高產(chǎn)量，衛(wèi)生紙機(jī)上使用的揚(yáng)克烘缸同樣也在向大直徑方向發(fā)展。與此同時(shí)，提高紙機(jī)產(chǎn)能和效率的方式還有提高車速、提高操作壓力等措施，在烘缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用溝紋形式以增加傳熱效率。但是，隨著烘缸直徑、操作壓力的增加，烘缸的計(jì)算厚度相應(yīng)會(huì)增加，而壁厚增加對(duì)于存在溫度梯度的情況下，工作的缸面應(yīng)力水平會(huì)有較大的增加，尤其是環(huán)向應(yīng)力。溫差應(yīng)力和內(nèi)壓引起的一次應(yīng)力同時(shí)存在，疊加在一起，就會(huì)超過(guò)常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期值。

近年來(lái)，揚(yáng)克烘缸發(fā)生的爆炸事故已出現(xiàn)多例，必須引起足夠的重視。本文通過(guò)對(duì)一臺(tái)Φ3660 mm帶溝槽的揚(yáng)克烘缸為例，對(duì)以下因素進(jìn)行了討論：①烘缸操作壓力引起的一次應(yīng)力值；②操作溫度引起的溫差應(yīng)力值；③缸面修復(fù)補(bǔ)孔的應(yīng)力集中產(chǎn)生的應(yīng)力峰值。對(duì)這3個(gè)因素引起的應(yīng)力值進(jìn)行分析，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壁厚，評(píng)價(jià)其安全性，為達(dá)到正確理解標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)，給工程技術(shù)人員提供一些新的思考視角。

烘缸壓輥線壓力引起的缸壁應(yīng)力，也會(huì)影響缸壁應(yīng)力水平。篇幅有限，這里不做討論。

1 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的規(guī)定

1.1開(kāi)孔削弱的問(wèn)題

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB150壓力容器中，容器壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算公式中有一個(gè)焊接接頭系數(shù) φ［2］，而鑄鐵烘缸容器不存在“焊縫”，因此，我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QB/T 2556造紙機(jī)械用鑄鐵烘缸設(shè)計(jì)規(guī)定中，將鑄鐵烘缸作為無(wú) “焊接接頭”處理［3］，因此在計(jì)算公式中，

式中，P為孔中心距，d1和 d2分別代表相鄰兩孔的孔徑。

ASME鍋爐壓力容器規(guī)范［4］中UCI篇規(guī)定 “任何兩個(gè)相鄰近塞子之間的排孔削弱系數(shù)不應(yīng)小于80％，”這也可以理解為兩塞孔孔中心距至少為 “兩孔平均直徑”的5倍。根據(jù)受壓圓筒薄膜應(yīng)力分析可知，薄膜筒體上的應(yīng)力狀況屬于雙向倍量拉伸，對(duì)雙向倍量拉伸開(kāi)孔應(yīng)力集中問(wèn)題，2倍開(kāi)孔的距離處，應(yīng)力集中基本衰減到1的水平（見(jiàn)圖1），顯然，這樣處理問(wèn)題考慮了開(kāi)孔引起的應(yīng)力集中區(qū)域不會(huì)有疊加干涉，是一種比較科學(xué)的處理方法。

1.2溫差應(yīng)力問(wèn)題

所謂溫差應(yīng)力，是由于容器內(nèi)、外壁存在溫差而造成的材料膨脹受到約束時(shí)，材料產(chǎn)生的變形不協(xié)調(diào)而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力。通常，人們對(duì)壓力容器中內(nèi)壓引起的筒體應(yīng)力數(shù)值比較敏感，而對(duì)溫差應(yīng)力卻缺乏足夠的重視。原因有以下幾點(diǎn)：其一，通常鋼制壓力容器，容器內(nèi)外壁溫差較小，所以幾乎無(wú)需考慮溫差應(yīng)力的影響；其二，溫差應(yīng)力產(chǎn)生，相比內(nèi)壓引起的應(yīng)力，從物理學(xué)原理上理解，更為抽象，這不僅是力學(xué)的問(wèn)題，還有傳熱學(xué)的問(wèn)題交織在其中；其三，鋼制容器材料塑性好，溫差應(yīng)力有 “自限制性”，應(yīng)力水平隨應(yīng)變產(chǎn)生而趨于緩和不再增加，而對(duì)于灰鑄鐵材料，屬于 “脆性”材料，材料在發(fā)生斷裂之前沒(méi)有明顯的變形，溫差應(yīng)力沒(méi)有 “自限制性”；其四，溫差應(yīng)力的計(jì)算也較為復(fù)雜，計(jì)算溫差應(yīng)力時(shí)，需要的參數(shù)難以確定。

造紙機(jī)烘缸缸面上的紙幅從濕到干是一個(gè)變化的過(guò)程，缸面溫度難以確定，缸內(nèi)冷凝水的排出流暢與否也會(huì)影響烘缸內(nèi)的溫度。設(shè)計(jì)狀況與工作狀況是否吻合，也給烘缸設(shè)計(jì)者造成了困擾。但是，應(yīng)指出的是，所有的設(shè)計(jì)條件，都要能夠覆蓋所有的操作工況，這樣才能保證設(shè)備在使用的過(guò)程中不至于出現(xiàn)危及安全的事故。

2 揚(yáng)克烘缸的缸壁應(yīng)力主要形式

對(duì)于鑄鐵烘缸，尤其是揚(yáng)克烘缸，通常在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：首先，在設(shè)計(jì)中主要考慮了內(nèi)壓引起的缸壁應(yīng)力水平，而忽略了溫差應(yīng)力的數(shù)值；第二，忽略了由于缸壁缺陷的修補(bǔ)，造成的應(yīng)力集中，使外表面局部應(yīng)力水平保持在高位。

2.1內(nèi)壓引起的缸壁應(yīng)力

內(nèi)壓引起的缸壁應(yīng)力水平根據(jù)薄壁容器的薄膜理論給出。按受壓圓筒的理論，環(huán)向應(yīng)力水平是軸向應(yīng)力水平的2倍。

環(huán)向應(yīng)力：

2.2溫差引起的缸壁應(yīng)力

溫差應(yīng)力的產(chǎn)生是由于材料冷縮熱脹特性引起的，對(duì)于固體材料而言，只要有溫度場(chǎng)分布的存在，就會(huì)在材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力分布。這是因?yàn)闇囟鹊牟町愐鸩牧系呐蛎涀冃萎a(chǎn)生差異，而固體材料的非流動(dòng)性和彈性特征，溫度差產(chǎn)生了應(yīng)變以協(xié)調(diào)變形，因此應(yīng)力就產(chǎn)生了。對(duì)于圓柱殼體，內(nèi)、外表面溫度呈有差異的均勻值時(shí)，材料內(nèi)部的溫度分布方程為：

軸向應(yīng)力：

內(nèi)表面環(huán)向應(yīng)力：

外表面環(huán)向應(yīng)力：

式中，r為任意處半徑，mm；T為任意處溫度，℃；Ti為內(nèi)壁溫度，℃；To為外壁溫度，℃；Ri為內(nèi)壁半徑，mm；Ro為外壁半徑，mm；E為材料的彈性模量，MPa；μ為泊松比；α為材料線膨脹系數(shù)，1/℃。

圖1 雙向倍量拉伸時(shí)小孔的應(yīng)力集中系數(shù)

2.3缸壁缺陷修補(bǔ)處的應(yīng)力集中

在彈性力學(xué)和工程設(shè)計(jì)中，一般采用理論應(yīng)力集中系數(shù)或簡(jiǎn)稱應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)表征應(yīng)力集中程度。應(yīng)力集中系數(shù)是應(yīng)力集中處的局部應(yīng)力最大值與不存在上述應(yīng)力集中源的同樣物體在同樣載荷下的應(yīng)力之比［5］。

烘缸缸面缺陷的修復(fù)，符合應(yīng)力集中的條件，必然帶來(lái)缸面應(yīng)力集中。對(duì)于受壓圓筒，環(huán)向應(yīng)力水平值為軸向應(yīng)力水平的的2倍，因此，在烘缸表面的補(bǔ)孔應(yīng)力集中現(xiàn)象，符合 “雙向倍量拉伸”條件［5］，此時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)為2.5。見(jiàn)圖1。

2.4鑄鐵烘缸設(shè)計(jì)強(qiáng)度理論

因?yàn)殍T鐵材料屬于脆性材料，第一強(qiáng)度理論適用于脆性斷裂的情況［5］，因此只需考慮最大主應(yīng)力作為強(qiáng)度條件：

σ1≤ ［σ］

這里最大主應(yīng)力是烘缸環(huán)向應(yīng)力。對(duì)溫差應(yīng)力而言，由于溫度分布是從烘缸內(nèi)部向外逐步遞減的，溫差應(yīng)力沿壁厚方向在內(nèi)表面應(yīng)該是壓應(yīng)力（負(fù)值），而在外表面應(yīng)該是拉應(yīng)力（正值）。因此，討論最大主應(yīng)力的時(shí)候，應(yīng)該指的是烘缸外表面上的環(huán)向應(yīng)力。

3 某臺(tái)直徑 Φ3660 mm的揚(yáng)克烘缸外表面環(huán)向應(yīng)力值及其特點(diǎn)

烘缸作為承壓設(shè)備而言，筒體在工況狀態(tài)下材料內(nèi)部有環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力。

3.1內(nèi)外溫差引起的環(huán)向應(yīng)力

圖2所示為Φ3660 mm帶溝槽的烘缸缸面結(jié)構(gòu)局部剖視圖。

計(jì)算條件如下：

設(shè)計(jì)壓力：0.75 MPa（表壓）

設(shè)計(jì)溫度：172℃

工作介質(zhì)：飽和水蒸氣

缸筒外徑：3660 mm

材料牌號(hào)：HT300

彈性模量：E=135 GPa

泊松比：μ=0.26

材料線膨脹系數(shù)：α=10.2×106

圖2 缸壁斷面示意圖

根據(jù)初始條件，按式（6）計(jì)算烘缸在不同的內(nèi)、外壁溫度下，由于溫差產(chǎn)生的缸面環(huán)向應(yīng)力水平值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1中的計(jì)算結(jié)果可以看出，烘缸外表面的環(huán)向溫差應(yīng)力值，與內(nèi)、外表面的溫差有關(guān)，同比整理出缸筒內(nèi)外表面溫差與缸面溫差應(yīng)力值的關(guān)系見(jiàn)表2。

事實(shí)上，這種結(jié)論只是相對(duì)而言，原因?yàn)椋旱谝?，材料的彈性模量是隨著材料溫度升高而變化的；第二，材料的線膨脹系數(shù)也是隨溫度變化而有所增加的；第三，材料的泊松比和材料的溫度也是變值。在此只需定性分析，即確定出當(dāng)忽略了這些因素時(shí)，將給設(shè)計(jì)帶來(lái)的影響是偏于危險(xiǎn)還是安全。彈性模量隨著溫度的增加而降低，忽略溫度影響會(huì)使計(jì)算值變得保守；溫度增加，線膨脹系數(shù)增加，變形增加，忽略其影響會(huì)使計(jì)算更加冒進(jìn)，結(jié)果趨于危險(xiǎn)，所以在取值時(shí)要盡可能考慮在工作溫度之上，以插入法為宜。

3.2烘缸缸壁溫差的確定

從前面的分析，可以得出缸面溫差應(yīng)力與操作狀態(tài)下的缸壁內(nèi)外溫差有直接的關(guān)系，但是如何確定缸壁內(nèi)外溫差卻是一件比較困難的事情。許多研究人員和工程技術(shù)人員做了大量的研究，從傳熱方程開(kāi)始，討論烘缸的傳熱膜系數(shù)、材料特征、結(jié)構(gòu)特征、排水狀況等方面，卻一直沒(méi)能正確認(rèn)識(shí)烘缸的內(nèi)外溫差究竟有多少。因此回顧一下熱傳導(dǎo)方程（見(jiàn)式7）：

表1 Φ3660 mm鑄鐵烘缸在不同內(nèi)、外表面溫度下的缸面環(huán)向溫差應(yīng)力計(jì)算值

表2 缸筒內(nèi)外表面溫差和缸面溫差應(yīng)力值的關(guān)系

式中，q為傳熱強(qiáng)度，W/m2；λ為材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W（m·K），灰鑄鐵λ=39.2 W（m·K）；δ為材料的厚度，m；Δt為溫度差℃

揚(yáng)克紙機(jī)是單缸紙機(jī)，紙張從壓榨到干燥的過(guò)程是在一個(gè)揚(yáng)克烘缸上完成的。根據(jù)紙幅壓榨后的含水率與干燥后的含水率之差，可以推算出需要傳遞的熱量，因此，將干燥過(guò)程的蒸發(fā)量作為定值，推算出缸內(nèi)外壁的溫差值也是可能的。

例如：對(duì)于某公司一臺(tái)帶氣罩的揚(yáng)克紙機(jī)，產(chǎn)能110 t/d，烘缸直徑 3660 mm，壓榨后紙張含水量60％，干燥后紙張含水量7％，只考慮絕熱干燥的情況，每小時(shí)蒸發(fā)水6076 kg，干燥面積39.07 m2，按氣罩與烘缸的出力比 4∶6估算，烘缸的蒸發(fā)水量為93.3 kg/h。水從25°C到（常壓下）蒸發(fā)溫度95℃，顯熱加潛熱取2470.2 kJ/kg，則：

q=93.3×2470.2÷3600=64.02（kW/m2）

若取 q=60 kW/m2，烘缸灰鑄鐵材料厚度為48 mm時(shí)，缸壁內(nèi)外溫差為

Δt=60000÷39.2×0.048=73.47（℃）

q不同取值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同傳熱強(qiáng)度時(shí)烘缸內(nèi)外溫差

表 3的計(jì)算前題是確定了烘缸壁厚，再計(jì)算溫差。各公司生產(chǎn)的烘缸壁厚會(huì)有所差異，但是當(dāng)操作壓力、材料強(qiáng)度等級(jí)確定之后，壁厚的變化不會(huì)很大，因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算公式是一樣的，壁厚也決定了烘缸的材料成本，也就決定了烘缸造價(jià)。溫差大小，決定了紙機(jī)的生產(chǎn)能力，這個(gè)能力受到了設(shè)計(jì)壓力的約束，因?yàn)樗魵獾臏囟群惋柡驼羝麎菏枪潭ǖ年P(guān)系。

根據(jù)我國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2556［3］附錄D表中的推薦壁厚和設(shè)計(jì)壓力，取 q值為 60kW/m2時(shí)，烘缸內(nèi)外溫差推算值見(jiàn)表4。

表4 傳熱強(qiáng)度為定值時(shí)烘缸內(nèi)外溫差計(jì)算值

從表4中看出，當(dāng)需要一定的傳熱強(qiáng)度時(shí)，必須提高傳熱溫差，因?yàn)楹娓妆诤裨黾恿恕１诤竦脑黾?，提高了了溫差?yīng)力的水平，這是不愿意看到的。這也是為什么專業(yè)廠商致力于引入溝紋結(jié)構(gòu)來(lái)改善大型烘缸傳熱的重要原因。

在設(shè)計(jì)烘缸時(shí)，考慮到氣罩的影響和烘缸轉(zhuǎn)動(dòng)一周蒸發(fā)強(qiáng)度的不均衡變化，并適當(dāng)考慮一定的安全系數(shù)，可以作為烘缸筒體應(yīng)力計(jì)算的依據(jù)。必要時(shí)，根據(jù)在役烘缸操作狀態(tài)下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確測(cè)試得出烘缸實(shí)際溫差數(shù)據(jù)，可為烘缸的設(shè)計(jì)、使用提供安全評(píng)價(jià)的依據(jù)和保障。

3.3內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力

內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力按照薄膜應(yīng)力考慮即可。這里采用中徑公式計(jì)算：

需要指出的是，對(duì)溝紋烘缸的壁厚選取，有兩種意見(jiàn)，一種是將溝紋波峰部分的金屬折算成缸壁的面積，折算成一個(gè)“當(dāng)量壁厚”；另一種意見(jiàn)是溝紋波峰不計(jì)入厚承載能力中，這里稱為 “溝底壁厚”，分別定義為“當(dāng)量壁厚 δe”，“溝底壁厚 δb”。分別給出兩者在不同操作壓力狀態(tài)下的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算值，見(jiàn)表5。

3.4應(yīng)力疊加

缸壁外表面由內(nèi)壓引起的應(yīng)力與溫差應(yīng)力疊加，是實(shí)際工況下烘缸外表面真實(shí)應(yīng)力水平。以所舉之例，當(dāng)內(nèi)外溫差取100℃時(shí)，查表2得出：

烘缸外表面環(huán)向溫差應(yīng)力為92.32 MPa。

當(dāng)計(jì)算壓力為0.75 MPa時(shí)，環(huán)向應(yīng)力查表5得出（δe=59.2 mm）：

表5 Φ3660 mm揚(yáng)克烘缸在不同操作壓力狀態(tài)下的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算值

內(nèi)壓引起的外表面環(huán)向應(yīng)力為22.81 MPa；應(yīng)力疊加的結(jié)果為115.13 MPa。

3.5修補(bǔ)缺陷處的應(yīng)力集中

缸面修補(bǔ)的斷面見(jiàn)圖3。

按雙向倍量拉伸時(shí)小孔的應(yīng)力集中系數(shù) K取2.5，承壓引起的應(yīng)力，受開(kāi)孔應(yīng)力集中影響造成的應(yīng)力峰值為22.81×2.5=57.03 MPa。

由于開(kāi)孔造成了結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，因此，溫差應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生承壓應(yīng)力集中的情況，應(yīng)力集中峰值處的溫差應(yīng)力依然為92.32 MPa。

烘缸表面缺陷應(yīng)力集中處的峰值應(yīng)力疊加結(jié)果為：57.03+92.32=149.35 MPa。

圖3 有缺陷的缸壁斷面示意圖

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 9439—2010灰鑄鐵件［6］中規(guī)定HT300牌號(hào)的鑄件，壁厚在40～80 mm時(shí)，單鑄試棒的最小抗拉強(qiáng)度Rm為300 MPa，附鑄試棒最小抗拉強(qiáng)度 Rm為220 MPa，鑄件本體預(yù)期的抗拉強(qiáng)度值 Rm為210 MPa。峰值應(yīng)力疊加的計(jì)算應(yīng)力值已經(jīng)達(dá)到單鑄試棒強(qiáng)度的1/2，或者說(shuō)達(dá)到了鑄件預(yù)期抗拉強(qiáng)度的 70％，可見(jiàn)在這種情況下的安全系數(shù)很低。

我國(guó)法規(guī)TSG R0004—2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［7］中規(guī)定的灰鑄鐵壓力容器的安全系數(shù)是10.0，這個(gè)安全系數(shù)雖然在法規(guī)上沒(méi)有注明是按 “規(guī)則設(shè)計(jì)”還是按 “分析設(shè)計(jì)”方法，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，是按 “規(guī)則設(shè)計(jì)”選用的，迄今為止，沒(méi)有人提出過(guò)異議。我國(guó)壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB 4732—1995［8］，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于 “鋼制”壓力容器。“鑄鐵”材料因其屬于脆性材料而不同于鋼，所以 JB 4732標(biāo)準(zhǔn)不適用于鑄鐵容器。但是將分析設(shè)計(jì)概念引入討論，就認(rèn)知方面而言，對(duì)烘缸應(yīng)力水平的 “盲人摸象”狀態(tài)變得更為清晰，有利于改進(jìn)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)水平，也有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的制修定工作。

從上面討論鑄件缺陷出的應(yīng)力水平的結(jié)果可以看出，如果鑄件上面表面缺陷不只一處、且缺陷相距較近時(shí)，如補(bǔ)孔間距為（d1+d2）情況下，甚至有些情況下出現(xiàn)排孔，孔間距不能滿足 ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“5倍的兩孔平均直徑”的條件，則猶如在烘缸表面開(kāi)出一條缺陷，如果這些缺陷又是沿軸向分布，就有可能產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，而這種情況過(guò)去確有發(fā)生。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，引入應(yīng)力分析的概念，對(duì)鑄鐵材料的揚(yáng)克烘缸的實(shí)際操作工況下的應(yīng)力水平進(jìn)行定量計(jì)算，在大型烘缸設(shè)計(jì)過(guò)程中很有必要。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：①揚(yáng)克烘缸在操作狀態(tài)下表面溫差應(yīng)力水平應(yīng)該引起足夠的重視，因?yàn)槠溆?jì)算值往往可以達(dá)到兩倍的“內(nèi)壓”引起的應(yīng)力水平，這在以往的設(shè)計(jì)中沒(méi)有引起足夠的重視甚至常常被忽略；②我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2556造紙機(jī)械用鑄鐵烘缸設(shè)計(jì)規(guī)定［3］中的設(shè)計(jì)計(jì)算式，應(yīng)增加開(kāi)孔削弱方面的定量描述，使原有對(duì)缺陷修補(bǔ)的要求進(jìn)一步變成定量指標(biāo)，據(jù)此也可以為缺陷的修復(fù)提供定量評(píng)價(jià)依據(jù)；③鑄鐵材料引入應(yīng)力分析的概念后，容器失效評(píng)價(jià)與塑性材料不同，組合最大應(yīng)力水平應(yīng)控制在強(qiáng)度極限值內(nèi)。

［1］ ZHANG Hui，WANG Shu-mei，CHENG Jin-lan，et al.Advances in Pulping and Papermaking Equipment Science and Technology［J］.China Pulp＆amp；Paper，2011，30（4）：55.張 輝，王淑梅，程金蘭，等.我國(guó)紙漿造紙裝備科學(xué)技術(shù)的發(fā)展［J］.中國(guó)造紙，2011，30（4）：55.

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［3］ QB/T 2556—2008，造紙機(jī)械用鑄鐵烘缸設(shè)計(jì)規(guī)定［S］.

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［5］ Li Shi-yi.Pressure Vessel Design［M］.Beijing：Xinhua Press，2005.李世玉.壓力容器設(shè)計(jì)［M］.北京：新華出版社，2005.

［6］ GB/T 9439—2010，灰鑄鐵件［S］.

［7］ TSG R0004—2009，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.

［8］ JB 4732—1995，鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.CPP

（責(zé)任編輯：常 青）

·消息·

Cast Iron Yankee Cylinder Surface Stress Characteristics and Level Analysis

ZHANGWei-min
（Hangzhou Project＆amp；Research Institute of Electro-mechanical Engineering of Light Industry，Hangzhou，Zhejiang Province，310004）
（E-mail：13958192085@163.com）

The Yangkee dryer of a toilet papermachine is different from the dryer in amulti-cylinder papermachine.Due to its large size，thick cylinderwall and large temperature changes on the cylinder surfacewhen a single cylinder dries paper，the risk ofusing a Yangkee dryer increases.The quantity analysis of the stress caused by the temperature differences and the stress concentration beginningwith the load design was conducted by practical calculations under the requirements of the corresponding codes and standards.The findings showthat it is essential to pay due attention to the stress caused by temperature differences and the stress concentration in designing big dryers to reduce accidental risks.

pressure vessel；cast iron；Yankee dryer；codes；standards

張衛(wèi)民先生，教授級(jí)高工；主要從事輕工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化工作。

TS734

A

0254-508X（2015）08-0038-06

2015-03-11（修改稿）系數(shù)φ實(shí)際作為1來(lái)處理的，與無(wú)縫鋼管作為筒體的容器一樣對(duì)待。然而，在美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)——ASME鍋爐壓力容器規(guī)范［4］中，對(duì)于鑄鐵容器，焊接接頭系數(shù)的概念是用 “排孔削弱系數(shù) E”表達(dá)的，其含義是：對(duì)鑄鐵壓力容器的鑄造缺陷，在“一些約束條件下”允許用塞子進(jìn)行修補(bǔ)［4］，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)以上修補(bǔ) “塞子”時(shí)，就形成了 “排孔”的情況，排孔對(duì)容器承載能力有削弱，因此用排孔削弱系數(shù)來(lái)描述這種削弱程度，近似于用焊接接頭系數(shù)來(lái)補(bǔ)償焊接可能存在的未焊透現(xiàn)象對(duì)容器承載能力的削弱。排孔削弱系數(shù) E的表達(dá)式如式（1）所示。