管道上單平面鉸鏈型波紋補償器強度計算分析

孔繁錦

摘 要：某核電廠低壓進汽導汽管上設置了單平面鉸鏈型波紋補償器，通過常規(guī)計算及有限元兩種計算方法對膨脹節(jié)進行強度分析并提出加固方案。

關鍵詞：管道;強度計算;分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.018

某電廠低壓進汽導汽管設置了單平面鉸鏈型波紋補償器，通過CAESARⅡ進行管道應力分析合格后。用兩種不同方法對膨脹節(jié)進行了強度計算分析，膨脹節(jié)外形見下圖：

1 常規(guī)計算

根據(jù)《GBT 12777-2008 金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術條件》附錄C進行校核，由于廠家提供的膨脹節(jié)與標準所示稍有不同，因此選取其中2種較為接近的模型進行計算。

1.1 無馬鞍板的立板的設計及校核如下

膨脹節(jié)立板應力結果如下：

1.2 兩端均有馬鞍板的立板的設計及校核如下

膨脹節(jié)立板應力結果如下：

2 有限元計算

將整個管道及膨脹節(jié)實體模型導入ANSYS Workbench中進行計算分析。

根據(jù)計算結果，超過等效應力許用的區(qū)域如圖5所示：

超過剪應力許用的區(qū)域如圖6所示：

綜上所述，可見利用管道應力分析軟件對整個管道進行應力分析合格后，僅對膨脹節(jié)進行單獨計算，膨脹節(jié)均為合格;而將膨脹節(jié)與管道一起進行有限元分析則會顯示膨脹節(jié)端板與管道焊接處應力超標。

3 建議加固方案

（1）在膨脹節(jié)端板與管道上焊接斜筋板;

（2）在膨脹節(jié)立板與環(huán)板之間焊接斜筋板;

（3）加厚環(huán)板。