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近年来,我国在石油化工、合成氨、城市燃气的建设中,球罐得到了广泛应用。然而,球罐在冶金、锻轧、成型、及焊接加工与热处理工程中,难免会出现疏松、夹杂物、咬边、未熔合、未焊透裂纹、凹坑等缺陷。在使用过程中,由于循环加载和腐蚀性介质的作用,也可能从缺陷处诱发裂纹,导致球罐的开裂并导致灾难性的事故。因此,对含缺陷的球罐进行力学分析和安全评定就显得非常必要了。
本文结合广州某石油化工厂含缺陷的球罐实例,根据工厂提供的尺寸参数以及材料参数,运用大型有限元分析软件——ANSYS,建立三维的球罐有限元模型。对模型施加内压力和风载荷,对球罐的整体以及局部进行应力分析,找出球罐应力集中情况最严重的部位,为球罐的设计以及维修提供参考数据,以保证球罐的安全使用。根据球罐实际存在的凹坑缺陷的分布情况,运用ANSYS软件对凹坑缺陷进行有限元建模,对球壳上不同间距和不同大小情况下的凹坑缺陷以及凹坑缺陷群进行了应力计算和分析,讨论了凹坑缺陷在不同间距和不同大小的情况下对球壳应力分布情况的影响并得出相关的结论,为工程应用提供一定的参考价值。采用《压力容器缺陷评定规范》[CVDA-1984]和《在用含缺陷压力容器安全评定》标准,根据工厂的实测数据,对含缺陷的球罐进行安全评价,其评价结果为该球罐的继续使用提供了可靠的依据。