以实例探讨直立设备的卧置液压实验

　　1 前言

　　直立设备的液压试验经常需要卧置进行,容器卧置时的液压试验压力是立置时试验压力与立置时液柱静压力之和,而且卧置时的受力情况与立置时的受力情况完全不同,因此,直立设备在卧置液压试验时应该按卧式容器的计算方法进行校核计算。液压试验时液体重量在液压支架处引起的弯曲应力有可能导致直立设备在卧置试压时失效破坏。

　　2 实例

　　2002年,我院为延安炼油厂设计的酮苯脱蜡装置中,有多台形状相近的直立设备,就存在这样的问题。本文对其中的湿溶剂罐(V3202)进行计算分析。湿溶剂罐(V3202)外形如图1所示,设计数据如表1所示。

　　下面按卧式容器的计算公式对该容器进行卧置水压试验状态下的应力校核。

　　首先,我们假定V3202为一个标准的卧式容器(不考虑裙座和V3201),且把中间的球冠形封头看作标准的椭圆形封头。把试压支架作为一个标准的鞍式支座(JB/T4712-92,B04000, h=250),JB/T4712-92, B.4000标准鞍座的垫板宽度为600mm,小于圆筒的有效宽度667.6mm,所以垫板不起加强作用,考虑封头对筒体的加强作用。即把问题简化为承受均布载荷的两支撑点的外伸梁,其最大弯矩位于容器支座处的截面上或圆筒中间处的截面上,最大剪力出现在鞍座截面上。简化后的卧置湿溶剂罐(V3202)如图2所示。

　　根据GB150-89中的公式(1-9),压力试验时圆筒体的一次总体薄膜应力为:

　　1)鞍座反力F=547928N

　　2)圆筒中间处截面上的弯矩

    3)鞍座处圆筒截面上的弯矩

　　4)筒体中间截面上最高点的轴向应力

　　5)筒体中间截面上最低点的轴向应力

　　6)鞍座处筒体截面上最高点的轴向应力

　　7)鞍座处筒体截面上最低点的轴向应力

　　8)靠近鞍座边角处筒体截面上的切向剪应力

　　9)封头上的最大剪应力

　　10)鞍座处筒体截面上最低点的周向应力

　　11)鞍座处筒体截面上靠近鞍座边角处的周向应力

　　通过以上的计算,V3202在卧置液压试验时,虽然圆筒体的一次总体薄膜应力RT=68.8MPa<0.9S=211.5MPa,满足GB150-89中关于液压试验时的规定,即“在液压试验时,圆筒的薄膜应力T不得超过试验温度下材料屈服点的90%”,但由于液压试验时液体(水)的重量在筒体截面上靠近鞍座边角处的周向压缩应力6超过了设计温度下圆筒材料许用应力的1.25倍,所以在此处的筒体会发生不可恢复的凹陷变形。发生不可恢复的凹陷变形处如图3所示。