以大型減壓轉(zhuǎn)油線為研究對(duì)象,針對(duì)大型管道中常見(jiàn)的Y型三通及相連管線進(jìn)行應(yīng)力分析,采用了將應(yīng)力分類進(jìn)行校核的方法,給出了準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)力增大系數(shù)的計(jì)算公式.

Y型三通是大型減壓轉(zhuǎn)油線上最常用的管件【1．2】。 采用Y型三通(褲型三通)能使管道走向趨直，流線順 暢，以減少壓降、溫降，但同時(shí)在Y型三通焊縫處出現(xiàn) 應(yīng)力集中的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的研究成果很少【3】。Y型三 通由主管與兩錐形分支管構(gòu)成，如圖1所示。

管道應(yīng)力的校核主要是為了防止管壁內(nèi)應(yīng)力過(guò) 大造成管道自身的破壞。各種不同荷載引起不同類型 的應(yīng)力，不同類型的應(yīng)力對(duì)損傷破壞的影響各不相 同，因此管道應(yīng)力的校核采用了將應(yīng)力分類進(jìn)行校核 的方法。

一次應(yīng)力的校核條件：(1)管道中由于壓力、重力 和其他連續(xù)荷載所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和D。，不應(yīng)超 過(guò)材料在預(yù)計(jì)最高溫度下的許用應(yīng)力[o]“：(2)管 道在工作狀態(tài)下，受到壓力、重力、其他持續(xù)荷載和偶 然荷載所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和，應(yīng)符合下式規(guī)定，且 式中應(yīng)力增大系數(shù)j的0．75倍的數(shù)值不得小于1。 器2 蛾一q2+0．75iM矽A+0．75iN∥"《巧p， 矽 ∥ “。 式中，瑪為許用應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)連續(xù)運(yùn)行任何24 h 內(nèi)，偶然荷載作用時(shí)間少于1096時(shí)，KT=1．15；偶然荷 載作用時(shí)間少于l％時(shí)，Kr=1．2；艦為由于重力和其他 持續(xù)荷載的作用，在管道橫截面上產(chǎn)生的合成力矩 (N·ram)；尬為安全閥或釋放閥的排氣反作用力、管道 內(nèi)流量和壓力的瞬時(shí)變化、風(fēng)力或地震等產(chǎn)生的偶然 荷載作用于管道橫截面上的合成力矩(N·mm)；Ⅳ為管 道抗彎截面系數(shù)(響3)；I為應(yīng)力增大系數(shù)；P為設(shè)計(jì) 壓力∞a)；Di為管道或管件的內(nèi)徑(姍)；搦為管道或 管件的外徑(mm)；[o]“為材料在預(yù)計(jì)最高溫度下的 許用應(yīng)力(肝a)。 不需要考慮風(fēng)和地震荷載同時(shí)發(fā)生。

由管道熱膨脹產(chǎn)生的位移所計(jì)算的應(yīng)力稱為位 移應(yīng)力范圍。從最低溫度到最高溫度的全補(bǔ)償值進(jìn)行 計(jì)算的應(yīng)力，稱為計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍。 計(jì)算管道位移應(yīng)力范圍應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)當(dāng) 平面內(nèi)、平面外彎曲采用不同的應(yīng)力增大系數(shù)時(shí)，管 道的位移應(yīng)力范圍應(yīng)按下式計(jì)算。

應(yīng)力增大系數(shù)是管道應(yīng)力分析中的一個(gè)重要概 念，其定義為在疲勞破壞次數(shù)相同的情況下，作用于 對(duì)焊直管的名義彎曲應(yīng)力與作用于管件的名義彎曲 應(yīng)力之比。直管的截面形狀和尺寸應(yīng)與管件相應(yīng)部分 的截面形狀和尺寸相同。名義彎曲應(yīng)力是指彎矩除以 抗彎截面系數(shù)，它沒(méi)有考慮應(yīng)力集中，同時(shí)認(rèn)為材料 始終在彈性范圍之內(nèi)。由此也可將應(yīng)力增大系數(shù)定義 為：在疲勞破壞次數(shù)相同的情況下，作用于對(duì)焊直管 的彎矩與作用與管件的彎矩之比。由應(yīng)力增大系數(shù)的 定義可以看出，應(yīng)力增大系數(shù)是由疲勞試驗(yàn)得到的， 它與應(yīng)力集中系數(shù)是不相同的。 采用實(shí)驗(yàn)方法確定應(yīng)力增大系數(shù)無(wú)疑是最直接 和可靠的方法，但是實(shí)驗(yàn)方法具有費(fèi)用高和費(fèi)時(shí)的缺 點(diǎn)。由于管件形式和尺寸的多樣性，采用實(shí)驗(yàn)方法確 定所有管件的應(yīng)力增大系數(shù)是不可能的。對(duì)于某些特 殊管件，采用數(shù)值分析方法確定其應(yīng)力增大系數(shù)是一 種有效和可行的方法。目前采用最多的數(shù)值分析方法 是有限元法。

在分析中采用具有9個(gè)附加內(nèi)部自由度的8節(jié) 點(diǎn)三維等參元，具有較高的效率和滿意的結(jié)果。計(jì)算 表明，具有9個(gè)附加內(nèi)部自由度的8節(jié)點(diǎn)三維等參元 對(duì)三通計(jì)算有較好的適應(yīng)性。有利于網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)生 成，帶寬較小，單元的性能因有附加自由度而大為改 善。在三通的交接區(qū)，因?yàn)閼?yīng)力分布復(fù)雜，必須采用多 層和較密的網(wǎng)格才能有滿意的結(jié)果。在單元的疏密過(guò) 渡和單元層次過(guò)渡部分，采用8---,20變節(jié)點(diǎn)單歹甜毛式。

本實(shí)驗(yàn)方法采用正己烷萃取，有效的將第一步中 的產(chǎn)物和剩余的反應(yīng)物分離，既可回收反應(yīng)物提高收 率，又可以純化中間體。在第二步中用乙酸做溶劑，乙 酰氯做催化劑，大大縮短了反應(yīng)時(shí)問(wèn)，使反應(yīng)更徹底， 從而提高了收率閣。