|
1.疲劳分析免除
当遇到一台设备存在压力、温度或者二者都存在循环时，首先是要分析循环工况，根据JB4732标准3.10疲劳分析的免除条款判断是否可以免除疲劳分析。
1)若循环条件满足疲劳分析免除，则可以按照常规设计进行设计，但疲劳设备需要的相应要求还是需要加上，确保设备的安全性；
2）若疲劳分析不能免除，只存在压力循环情况下，可以提高设计压力或者MAWP，将压力波动范围控制在设计压力或MAWP的20%以下，这样压力的波动循环就可以不计入循环次数。
当然提高设计压力或者MAWP可能会增加设备壁厚，增加材料及其后续方面的费用，需要综合考虑；
3）若疲劳分析不能免除，只存在温度循环情况下，可以通过增加设备外壁保温，降低设备升温速率，使金属温度差波动≤25℃，则温度波动产生的循环就可以不计入循环次数。
2.疲劳分析曲线的选择 1）JB4732中图C1是温度不超过375℃的碳钢、低合金钢的设计疲劳曲线，抗拉强度介于552MPa~896MPa的材料用内插法。
曲线给出的最高循环次数是100万次，当次数超过100万次时，可以参照ASME VIII-2中的疲劳曲线；
2）JB4732中图C2是温度不超过425℃和Sa＞194MPa的奥氏体不锈钢设计疲劳曲线，曲线的最高循环次数是100万次；
当温度不超过420℃和Sa≤194MPa的奥氏体不锈钢可以选择C3疲劳曲线，根据应力线性化值选择相应的曲线A、B或C，曲线的最高循环次数是1000万次；
3）JB4732中图C4是温度不超过370℃时高强度钢螺柱的设计疲劳曲线，根据最大名义应力大小，选择相应的曲线或者插值。需要注意的是在螺纹构件的疲劳计算中所采用的疲劳强度减弱系数不得小于4.0.
3.网格对疲劳结果影响 1）在进行网格划分时，优先选用20节点高阶实体单元Solid186，计算出来的总应力比8节点实体单元Solid185大一些，计算的结果更安全；
2）在进行疲劳分析时，一定要不断加密关键处（比如决定结构总应力值，或者不连续处）附近的网格，直至计算结果基本保持不变，这样计算出来的应力幅值才是可信的；
3）网格的质量对计算结果影响也比较大，优先采用六面体网格，理想单元的边长比为1，可接受单元的边长比的范围线性单元长宽比小于3。
下图的网格看上去比较规则，但网格的长宽比已经严重失调，网格的质量较差，计算出来的总应力值为175.14MPa；
相同的模型，下图网格划分的更加规则，计算出来的总应力为227.5MPa。由此可以看出网格划分质量和疏密对计算结果影响非常大。
4.焊缝处的疲劳
在JB4732中规定用于角焊缝疲劳强度减弱系数取4.0。
该条规定比较笼统，如果接管不采用马鞍形锻件，采用角接形式，按照此条规定是需要考虑4.0的疲劳强度减弱系数，那会导致设备壳体壁厚会显著的增加。
通常在分析此类角焊缝时，如果焊缝进行了100%无损检测，表面进行机械加工打磨圆角，且焊缝表面进行了100%MT和100%PT检测，则取焊缝的疲劳强度减弱系数为1.0。
在ASME VIII-2中对焊缝处的疲劳强度减弱系数也进行了规定，若焊缝进行了全体积检测，表面进行机械加工打磨圆角，且焊缝表面进行了100%MT和100%PT检测，则质量等级为1，焊缝疲劳强度减弱系数取1.
5.降低总应力方法
1）降低总应力最简单有效的方法就是不断加厚壳体和接管壁厚，调整内外倒角的大小，进而降低结构的总应力，使疲劳寿命计算通过；
2）若工艺专业允许，可以采用内伸接管可以显著降低峰值应力，壳体的厚度也可以减小，具有较大的经济价值；
如下图给出的结构壳体厚度110mm，内倒角R1=30mm，外倒角R2=80mm，接管壁厚145mm，计算出来的总应力强度为177.61MPa，满足疲劳强度要求。
下图给出了接管内伸结构，壳体厚度为80mm，内倒角R1=25mm，外倒角R2=40mm，接管壁厚为110mm，计算出来的总应力强度为157.005MPa，满足疲劳强度要求，而且还有一定的优化空间。
2）综合考虑经济性，在不增加壳体壁厚的情况下，可以采用马鞍形锻件，局部加厚壳体，降低总的应力，使疲劳寿命计算合格。
马鞍形锻件的应力分布云图如下，采用马鞍形锻件壳体的厚度为90mm即可满足疲劳寿命要求。
而采用壳体整体加厚结构，则壳体厚度要146mm厚才能满足35.2万次的疲劳寿命要求。
6.疲劳累积损伤 当结构存在两个或者更多的显著应力循环时，应按照JB4732规定的计算方法计算疲劳累积损伤效应。
在使用线性累积准则时，要注意容器在整个运作期间，当各种不同应力幅值和次数的应力循环混合作用时，正确区分每一个循环的重复次数和应力幅值是十分重要的，因为应力幅值的增加会使疲劳寿命明显下降。
所以，对两个重叠的应力幅值，不能用各自的幅值算出的用度系数相加，应当先把幅值叠加好再算用度系数，这样才会得出正确的结果。
往期精彩：
| 
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-3-6 22:45:57
提升卡
置顶卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
显身卡
发表于 2022-3-6 22:45:57
