厚壁焊管雙向貫通技術(shù)在管道行業(yè)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)在廠家也在不斷地進行的管道建設(shè)，無論是在施工建筑還是廠房建設(shè)都用到了管道,，這個時候的厚壁焊管派上了用場,，無論是在那種場合，哪種用途中,，厚壁焊管都發(fā)揮著它的獨特的作用,。厚壁焊管在操作和實驗的時候，很可能會對厚壁焊管進行厚壁焊管雙向貫通,，促使厚壁焊管在管道中更為融洽,，更為方便和便捷的操作，以下是相關(guān)的實驗供大家進行參考：

　　試驗時對厚壁焊管施加豎向偏心壓力Pi,，對緯表1節(jié)點試件試件編號節(jié)點域/經(jīng)線夾角a/煒線夾角(V(,。)桿件截面/線鋼管施加水平向偏心拉力P2.豎向加載利用龍門架作反力系統(tǒng)，在試件頂部的經(jīng)線加載梁上施加;水平加載采用油壓千斤頂在緯線加載梁之間撐頂,，形成張力自平衡系統(tǒng),，無須反力架裝置;同時，在試件兩端的緯線加載梁上施加豎向壓力P3以形成扭矩作用,。各試件所施加荷載的比例,、偏心值如表2所示。由Pl,、P2,、P3及其偏心距，可在節(jié)點域各截面處產(chǎn)生拉(壓)彎,、扭等內(nèi)力效應(yīng),。

　　1.3測試方案在節(jié)點區(qū)域的前,、后兩側(cè)面分別布置了三向應(yīng)變花，編號依次為C1C6(前)C7C12(后),，以分析節(jié)點區(qū)域的應(yīng)力分布規(guī)律和力線傳遞表2各試件試驗荷載相對比例及偏心值試件編號注：表中荷載偏心值單位為mm,，符號與坐標方向一致(e6除特點。(2)節(jié)點域與鋼管連接焊縫外30mm截面處各布置4片單向應(yīng)變片,。(3)在節(jié)點域前,、后兩側(cè)面中央各布置了3個位移計，分別測試節(jié)點中央的X,、Y,、Z向位移。同時,，在緯線桿件加載梁兩端各設(shè)置一個豎向位移計,，以考察節(jié)點域的轉(zhuǎn)角變形性能。(4)節(jié)點域與厚壁焊管連接焊縫上方30mm處的截面上布置了8個單向應(yīng)變片,，以反算鋼管軸力,，從而檢驗加載系統(tǒng)的準確性。節(jié)點域應(yīng)變片和位移計測點編號及位置參見所示,。

　　2試驗結(jié)果及理論分析試驗結(jié)果節(jié)點域應(yīng)力分布復(fù)雜,，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，節(jié)點域的最大應(yīng)力遠超過與之相連接的鋼管應(yīng)力,。

　　節(jié)點域板件變形特征是：一側(cè)面凹陷,，中部凹陷大于四周;另一側(cè)面鼓凸，鼓凸最大點在節(jié)點域邊緣,。

　　節(jié)點具有較大的塑性變形能力;卸載后,，有明顯的殘余變形。

　　節(jié)點域變形使得桿件之間的連接為非完全剛接,。

　　節(jié)點域內(nèi)部及節(jié)點與桿件間的連接焊縫未發(fā)生破壞,。

　　理論分析采用空間板殼單元進行節(jié)點有限元分析。加載梁簡化為端部剛性板,，外荷作用于其上,。

　　2.2.1節(jié)點域板件應(yīng)力從節(jié)點域的Mises應(yīng)力云圖可以看出，節(jié)點區(qū)域內(nèi)四個角點處均形成高應(yīng)力區(qū)域,，應(yīng)力集中明顯;隨著遠離角點,，應(yīng)力衰減很快。測點C8處的Mises應(yīng)力理論值與實測值(超過屈服應(yīng)力后未修正)比較見,。

　　采用厚壁焊管雙向貫通式節(jié)點后,，相通的矩形管在節(jié)點部位有兩塊板件被斷開，造成傳力面積減少,，使得彎矩引起的應(yīng)力傳遞路線曲折,，這是造成應(yīng)力集中的增加節(jié)點域板件厚度,，即增大鋼板平面外的抗彎剛度及平面內(nèi)的薄膜剛度,。

　　節(jié)點端頭加設(shè)隔板,。在節(jié)點端頭與球殼桿件施焊時，在其端頭部位加設(shè)豎向或水平隔板(b,、c),，以間接閉合節(jié)點處的傳力路線。主要原因,。試件中節(jié)點域鋼板與桿件鋼板等厚,，也即桿件截面在節(jié)點域處的減少未得到任何補償，使應(yīng)力集中現(xiàn)象特別顯著,。

　　2.2.2節(jié)點的夾角變形性能試驗過程中在距節(jié)點邊緣400mm的煒線桿件處各布置了一個豎向位移計C51,、C52，由此可測得該點處的豎向位移,。又根據(jù)煒線桿上應(yīng)變片的測值可知在加載至最終時煒線桿件本身仍處于彈性狀態(tài),，這說明該點位移同時包含了煒線桿件的彈性變形和節(jié)點夾角變形的影響;扣除前者即可得到節(jié)點夾角變形所引起的位移。為此,，在上述有限元分析模型基礎(chǔ)上,，又建立了一個節(jié)點域全剛化的有限元分析模型，其節(jié)點域經(jīng)向,、煒向全部用等厚度鋼板封閉,，這一節(jié)點剛化模型在C51處撓度完全由煒線桿彈性變形引起，而不包括節(jié)點夾角變形的影響,。這樣,，原節(jié)點有限元模型與節(jié)點剛化模型的C51處撓度差即為表征節(jié)點夾角變形的參量，見,。由此可見,，厚壁焊管雙向貫通式節(jié)點受荷后節(jié)點并不能保持全剛性。

　　3不同節(jié)點構(gòu)造的力學(xué)性能比較結(jié)合節(jié)點試驗,，采用數(shù)值分析方法,，在不改變節(jié)點外形的條件下，針對不同的構(gòu)造方式進行節(jié)點力學(xué)性能比較,。

　　僅加設(shè)節(jié)點端頭豎向或橫向隔板對節(jié)點的受力性能幾乎沒有任何改善,。加設(shè)通長豎向隔板(d，e)部分緩解了角點區(qū)域的應(yīng)力集中現(xiàn)象,，但當(dāng)水平力較大時,，傳力途徑仍有中斷，對節(jié)點的整體受力性能的改善有限,。上述兩種方法使得厚壁焊管雙向貫通節(jié)點變?yōu)閱蜗蜇炌ü?jié)點,。

　　加設(shè)雙向通長隔板后(剛化節(jié)點模型),，節(jié)點的力學(xué)性能得到改善，其節(jié)點域的Mises應(yīng)力最大值只有原來的1/3,，節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜,，已完全不是貫通式節(jié)點。

　　在保證厚壁焊管雙向貫通的特點之下,，增加節(jié)點域的鋼板厚度,，可以比較明顯地降低節(jié)點處的應(yīng)力水平。

　　與節(jié)點板厚為10mm的標準節(jié)點相比,，當(dāng)節(jié)點板厚為12mm時,，Mises應(yīng)力最大值可降低20%;節(jié)點板厚為14mm時，Mises應(yīng)力最大值可降低34%;節(jié)點板厚為16mm時,，Mises應(yīng)力最大值可降低43%,，是一種既保留厚壁焊管雙向貫通節(jié)點特點又改善其力學(xué)性能的簡便而有效的方法.

　　技術(shù)總結(jié)：厚壁焊管雙向貫通技術(shù)適用于多家管道，不受管道技術(shù),，類型和型號的限制,，是一種比較理想的技術(shù)。

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