斜接管研究现状与展望

yuntian

斜接管研究现状与展望

摘  要

斜接管作为工业设备的薄弱区，是工业生产活动中最容易产生问题的区域。因此对于它的研究具有十分重大的意义。本文主要从近期的学习中了解到的很有限的内容为基础介绍斜接管研究的现状与展望。

关键词：斜接管；薄弱区；现状；展望

一．国内外研究现状

斜接管结构由于破坏了相应的设计结构，如破坏了结构对称性并且开口应力集中和边缘效应都会产生很大的应力集中。但作为很多行业不可避免的管道结构，而且也是大多数设备的薄弱区必须对其进行了解。但由于斜接管结构相对简单且对于其在各种压力容器中产生的大的应力集中的问题，多数都采用加强材料的方法来解决，使得国内外对其相应的研究和文献很有限。根据近期的相关文献阅读，我了解到在国内淡勇等做了内压容器斜接管区的应力分布。路智敏等做了内压容器大开孔斜接管区的应力分布。林杨杰等借助有限元法对极限状况下的内压容器斜接管结构做了分析。李昕等做了内压容器斜接管轴线与筒体表面法线间夹角，接管外径，接管壁厚和筒体厚度比等对斜接管范围内应力集中的影响。焦厚骏等做了内压容器斜接管轴线与筒体法线夹角的大小对相贯区应力分布的影响。在国外H.Gai等做了内压容器斜接管轴线与筒体法线夹角在不同角度时，斜接管局部周向和轴向应力集中系数的关系曲线。

二．提出的问题

内压容器斜接管结构在一般的工况下通过各种设计标准的严格规定安全是可以得到保证的，但是斜接管结构还是有极多的危险因素需要考虑。例如对斜接管的分析设计中虽已考虑了各种腐蚀因素，并以此为根据增加了相应的余量。但斜接管大的应力集中区中的引起各类腐蚀的因素复杂多变，很难对其研究，因此也就使得这个方面有了更多研究的可能性。

如果在本身已经有很大应力集中和各种缺陷存在的区域再产生了由于点蚀引起的应力集中，会使该区域的应力集中系数大幅度增加。而点蚀对材料性能的影响现今也是一个较为热门的研究方向。

由于斜接管与内压容器的轴线有一定的角度，工质在其内部流动会对其产生很多的冲击，这些冲击往往是循环往复的，这样势必要考虑斜接管材料的疲劳等。与点蚀一样相关的疲劳研究也是一个较为热门的研究方向。

根据相应的设计标准规定，要选取相应的余量以保证安全，如果余量选多选少都是不利于其安全生产或工艺性和经济性，因此对于余量的优化选择也是非常重要的研究内容。

三．总结

从以上看国内外的各种研究都具有很大的重叠性，而且有无法再开拓新的研究内容的趋势。这些看法可能由于现阶段自己的阅读量和能力都很不够，对于这种现象是属于瓶颈期还是研究到无法研究也无法判断。但我认为对于内压容器轴向斜接管的大的应力集中问题的根源进行不断挖掘，也许会有新的发现。除去对大的应力集中的根源进行深入研究外，我还发现无论在中文数据库还是外文数据库都有大量的对于斜接管中的一些特殊工作状态下管内流场的分析。如T.Karnataka的两相段塞流在倾斜管道的传热测量。王海军等的斜接管射流流动特性数值模拟。罗毓珊等的斜接管嘴非等温横向射流时近壁流体温度的数值模拟。虽然以上的有关射流的研究已经涉及到核电领域，且多数是和斜接管内部流场有关。但这些也许会为我带来新的思路，首先，通过对斜接管内部流场的研究来探究斜接管内部工质流动状态对斜接管大应力区造成的风险因素，从而不断优化分析设计结构。其次，可以以相应压力容器设计知识为基础进行斜接管区温度传感测量等技术的研究。最后，还可以通过斜接管结构和管内工质的相互影响来设计更优化的结构实现不止能改善管内工质流动状况更能减轻斜接管大应力集中问题的状况。

参考文献

[1]  淡勇, 周强, 吴曾谅.  容器斜接管区应力状态的研究[J].  化工机械, 1997(1):12-18.

[2]  路智敏, 李强.  受内压圆柱筒体开孔接管区应力集中的有限元分析[J]. 内蒙古工业大学学报（自然科学版）,2002,21(4):279-283

[3]  林杨杰, 桑芝富.  具有30°斜接管内压容器极限载荷的有限元分析[J].  压力容器, 2000,17(3):24-28.

[4]  李昕, 闫文军, 高炳军等.  筒体轴向斜接管区应力状况考察[J].  石油化工设备技术, 2000,21(6):60-64.

[5]  焦厚骏.  内压作用下轴向斜接管结构强度特性的研究[D].  南京工业大学, 2005.

[6]  Gai H, Sun B, Koplik B, et al.Analytical solutions of openings formed by intersection of a cylindrical shelland an oblique nozzle under internal pressure[J]. Journal of Pressure VesselTechnology, Transactions of the ASME, 1999,121(2):170-175.

石油化工学院    动力工程    万亚鹏    122085206009