壁厚控制论文范文

壁厚控制论文范文（精选8篇）

壁厚控制论文 第1篇

一、焊前准备

1. 组织机构和人员配备

首先, 需要设立健全的监督检查制度。针对主给水管道安装施工, 在现场设立健全的施工组织机构, 做到管理上有人负责, 技术上有专人把关;实时二级QC专人检查跟踪, 质保专人监督, 做到凡事有人监督检查。

其次, 施工人员素质合格, 焊工、管工、热处理工等需求必须满足施工要求。海阳核电主管道焊接采用的是窄间隙氩弧自动焊接技术, 而主给水管道焊接采用的是人工氩电联焊, 所配备的焊工必须具有良好的身心素质, 具有丰富的焊接实际操作经验和过硬的技能操作水平, 经过严格的核电质保、专业理论知识以及技能操作培训, 按HAF603 (2007版) 、ASME第Ш卷NC分卷 (1998版, 2000增补) 以及ASME第Ⅸ卷 (现行版本和增补) 的要求考试取得相应资格才可上岗工作。

2. 工机具准备

主给水管道焊接过程中所使用的工机具必须是经过报验或标定, 且功能和数量均能满足施工要求, 如, 逆变直流氩弧焊机至少两台 (并配备充足的99.99%氩气) , 管道坡口加工机至少一台, 热处理温度设备至少两台, 其他设备和检测机具也应齐全。

3. 材料准备

与常规压力容器相比, 核电用材料具有:核设备用金属材料设计考虑因素多、质保体系要求严格、化学成分要求严格、力学性能试验项目多、质保要求严格、无损检查要求更严格, 等特点, 所以主给水管道焊接过程中所用的材料必须进过严格的进场验收, 且施工过程中要严格遵守管理程序。

海阳核电主给水所用的成品管件的坡口由生产厂家完成, 在焊接前进行表面抛光。直管段则是施工队用管道切断坡口机首先将进行切断并进行坡口加工, 要求坡口表面及坡口内外两侧30mm范围内光滑、无油污、无氧化层、裂纹、夹层、毛刺等现象, 凹凸不平处应打磨平整。然后将余量切除, 端面倾斜偏差不大于3mm (根据标准PFI ES-3 2000版) 。

4. 焊接环境

焊接施工不得在下列任意一个情况下进行:

a、焊接环境湿度大于90R H%, b、施焊区域有雨雪冰雹飓风等不良环境, c、氩弧焊接时风速大于2m/s, 手工电弧焊接时风速大于8m/s。

另外, 现场安装的焊接如出现高空作业等特殊情况, 必须采取相应措施, 出现受限空间则需要进行模拟试验, 在试验结论为可行的情况下方可进行施焊。

5. 焊接工艺

主给水管道焊接采用传统的手工焊接方法, 即氩弧焊接打底, 焊条电弧焊填充、盖面, 整个过程采用双人对称焊接。主给水管道对接焊缝焊接参数如表1

坡口形式以及尺寸一般随板厚而变化, 同时还与焊接方法、焊接位置、热输入、坡口加工方法以及工件材质有关【2】。管道的制造误差为管道组对增加了难度, 错边量以及同轴度难以控制。主给水管道焊接, 在保证壁厚满足设计要求的情况下, 采用内坡口加外U形式坡口如图1所示。

二、焊接过程的控制

1. 组对

采用点固棒进行组对点焊固定, 点固棒沿焊缝周向均匀分布, 点固棒焊接必须有评定合格的WPS作为指导, 且点固棒材质与管道母材是相同的P-NO.材料。组对焊接的点固焊缝不得有裂纹、气孔等缺陷。点固棒去除严禁锤击去除, 且对去除后部位进行表面PT检测合格后才可进行下一道工序。

2. 焊前预热

采用电加热方法进行预热, 将加热片包裹在焊口两侧, 加热时热量从两侧沿管壁传至焊缝, 由于热量的散失导致坡口处温度始终低于预设温度 (温差在50℃左右) , 所以设备的预设温度要高于WPS要求的预热温度50℃左右, 且必须封堵管端并包裹“焊缝”。焊口预热温度以实际测量结果为准。

3. 焊接

焊接过程中, 禁止管道坡口外母材上引弧焊, 焊接接头错开, 层间温度控制在150~250之间, 焊接完每一层每一道必须进行目视检查, 将药皮、飞溅等杂物清理干净, 去除质量差的焊道接头以及不良缺陷。盖面过程中视情况增加修饰焊道以备修整径向收缩。在最后一层结束时, 焊缝须保持预热温度, 施工班组需马上进行一次目视, 检查焊缝以及临近25mm区域表面的质量, 以便对焊接缺陷及时打磨修补。

若焊接需要中断, 则必须在焊缝至少有10mm厚度已经熔覆或25%的焊接坡口已经填满的前提下。焊接中断后不得将加热电源关闭, 应将被焊管段的两端封堵, 用保温棉将焊口包裹并将热处理加热器的预设温度调至消氢处理的温度 (200~400℃进行保温) 。

焊接过程中, 通过铅坠和钢尺进行测量, 加强焊接过程的变形监控, 以便及时调整焊接顺序进行纠正。

4. 焊后热处理

焊接完成后, 如果不立即进行焊后热处理, 焊缝要一直保持预热温度直到焊后热处理;如果立即进行焊后热处理则需要先进行消氢处理, 即200-400℃保温至少4小时, 缓慢降温至环境温度后再进行焊后热处理。热处理前还需清理焊缝及其周围的飞溅等影响热处理的杂物, 以保证热电偶的固定和热处理后母材的清洁度。

热电偶安装时, 须将其头部位于焊缝预热影响区且紧贴部件表面, 由于主给水管道管径较大, 为保证温度反馈正常, 至少要安装3个热电偶, 均匀固定在管道周向位置。在热处理过程中, 热处理人员需时刻监控热处理反馈的升降温速度, 最高温度, 保温时间, 温度记录仪的状态等信息。

三、焊后检查

1. 焊缝打磨和标识

主给水焊缝属于在役焊缝, 焊缝打磨应严格按照ASME第Ш卷NC分卷要求, 打磨距离为焊缝两侧各150mm或两倍壁厚加100mm两者取较大者, 表面粗糙度为250micro-inch (6.3Ra) 以上, 平整度满足每英尺 (25.4mm) 不超过1/32英寸 (0.79mm) 的凹陷。焊缝以及焊接热影响区与母材要平滑过渡。对于存在外错边的焊口, 应将焊缝表面焊接或打磨成不小于3:1的坡度。焊缝标识钢印标识, 深度为1mm以内, 标识高度4~6mm, 应包括图纸号、管线号、焊缝号等内容。

2. 焊缝质量检查

焊缝质量以及标识需经过焊缝目视检查, 主要内容:标识内容、位置及标识方法的正确性、表面粗糙度、焊缝质量等。焊缝质量要求不得有表面焊接气孔、焊接裂纹未焊透 (仅适用于易于看到的内表面) 、表面未熔合等缺陷出现, 对于咬边的缺陷不超过1/32in且不应侵入所要求的截面厚度以内。目视合格后, 对于主给水管道环向对接焊缝, 进行100%RT检测, 角焊缝或其他无法R T检测的焊缝对可达表面进行PT检测, 所有经过热处理焊缝都进行100%MT检测。缺陷判定根据ASME第三卷NC-5352。结束语

中国核工业第五建设有限公司施工总承包部在海阳核电主给水大口径大壁厚管道焊接施工过程中, 把握了每一个质量控制质要点, 采取了有效的质量控制措施, 通过全程监控, 保证了质量。主给水管道的焊接质量合格率达到了工程质量技术要求, 充分证明了海阳核电对大口径大壁厚管道焊接质量管理的科学性、可行性和可靠性, 为大口径大壁厚管道安装质量控制提供了宝贵经验。也充分证明过程控制是焊接质量控制的关键。

摘要：焊接是管道安装工程质量形成过程中的关键工序, 焊接质量的好坏直接影响着工程的竣工验收和系统的安全运行。然而一般焊接质量控制往往只重视焊前和焊后, 却忽略了焊接过程的控制。大口径大壁厚管道的安装工序多, 难度大, 焊接过程中每一道焊缝的焊接需要进行全过程质量控制, 才能保证管道焊接施工质量。

关键词：核电,主给水,管道,焊接,质量控制

参考文献

[1]康日新, 核电质量管理的两个要点[j], 核标准计量与质量.2003.03.

壁厚控制论文 第2篇

玻璃幕墙

铝型材：开口部位不小于3.0mm,闭口部位不小于2.5mm

钢型材：不小于3.0mm，

石材与金属幕墙:铝型材：不小于3.0mm；

钢型材：不小于3.5mm，

立柱安装误差控制：

标高：+3mm

前后：+2mm

左右：+3mm。

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空芯叶片壁厚测量仪 第3篇

1. 系统结构组成及原理分析

1.1 仪器的组成

空芯叶片壁厚测量仪是由测量仪器一台及测量探头一套组成。其中仪器包含壁厚偏转显示表、探头调零指示表、仪器复零调节旋钮、仪器连续性与记忆选择开关, 以及电源通断控制开关。

1.2 总体电路设计

图1总体电路设计方框图的大概思路是, 由文氏电桥及稳幅电路产生一个稳定的正弦波信号, 并将此信号加于由基准电感线圈和检测电感线圈组成的串联回路中, 当探头接近检测体时, 两组线圈的电势发生变化, 一个增加, 另一个减少, 这种变化使平衡网络从平衡点偏移, 产生一个含有直流分量的非正弦周期信号, 此信号经滤波放大, 保留直流成分, 滤掉交流成分, 并由记忆电路取最大幅值, 再经极性变换放大后, 送显示装置。

2. 系统结构组成及原理分析

2.1 感辨机构 (传感器)

感辨机构是该仪器的关键部件, 它决定了仪器测量灵敏度与测量范围。我们这次采用电感式传感器作为新仪器的感辨机构, 在传感器上做些改进, 并采用一些表面强化措施以提高探头的耐磨性能。

感辨机构 (传感器) 结构如图2所示, 它是由磁芯、线圈、骨架和磁链几部分组成。根据电磁作用原理, 当线圈中通过一定频率的正弦电流时, 将在线圈周围产生一个同频率的交变磁通。因线圈中装有铁芯, 所以, 磁通大部分集中在磁芯中, 也就是说磁芯中的磁通为线圈的主磁通, 根据法拉第电磁感应定律, 在交变的磁场中的线圈会产生一个感生电动势E, 而这个感生电动势的幅值与通过线圈截面磁通的变化率成正比, 即:

感生电动势用有效值表示, 则有:

平时由于探头附近无检测体, 所以磁通的变化与主磁通的大小完全由输入信号和初级线圈的自感及次级线圈的互感所决定, 这时, 输入信号不变, 则次级的输出电势亦不变。如图3所示。

当探头接近检测体钢丝电极时, 由于线圈中磁芯没有形成环形的闭合磁路, 所以受外来钢丝电级的导磁特性的影响, 使主磁通的闭合磁路的磁阻减小, 主闭合磁路也随钢丝接近探头磁芯而相应缩短。从而使加在测量探头线圈的信号电压增大, 最终使探头初级线圈的自感电势与次级线圈的互感电势增加。即探头顶部与钢丝电极外表面的距离缩短, 探头次级输出的感生电势增大。

2.2 平衡网络

平衡网络是当无检测信号作用时, 产生信号对称点或工作零点。该网络由传感器HD, BH。半波整流放大器IC3, IC4等主要组成。

当无检测信号时, 作用传感器HD, BH初级电感线圈上的正弦信号电压有效值相等, 从而使两个传感器的次级线圈的同名端输出一个大小相等、相位相同的近似正弦波的交流电压信号。作用与IC3测量放大器的交变信号, 当正半波到来时, 在IC3的输出端产生的负信号使D10二极管正向导通, D5二极管反向偏置而截止, 因而a点电势为零。当负半波信号到来时, IC3输出为正, 使D10反向截止, D5正向导通, a点输出放大的正弦波信号。反之亦然, IC4半波整流放大器的工作状态与输出波形和IC3整流放大器相反, 使输出为放大的负半波信号。

其输出的波形如图4所示。因IC3, IC4两放大整流电路是交替工作的, 所以作用在下级电路的波形是两组整流放大电路输出信号的叠加, 是一组放大了的正弦信号, 设置此电路的目的是要提高测量信号源的输出阻抗, 并通过IC3, IC4等元件组成平衡网络的两个桥臂。调整W3或W4可调整平衡零点。

平衡网络的另一个目的是通过平衡点的改变来为下级电路提供测量信号。我们在下级采用放大滤波电路, 就可将放映非对称的测量信号中的直流分量保留, 放大, 而将按正弦或余弦 (最终可化正弦) 规律变化的基波和高次谐波信号滤掉, 从而建立起被测量与指示量的一一对应关系。

2.3 滤波与放大电路

如前所述, 滤波与放大电路的作用, 就是将非对称的周期检测信号中的直流成份保留并放大, 而将对称的周期变化的基波与谐波信号滤掉, 建立起感辨量与指示量的稳定的一一对应关系。

图5中由IC5, C14, R22, W5等元件组成的放大滤波电路为一阶低通有源滤波器。该滤波器的工作原理是当输入信号频率增加时, 由R22、W5、C14组成的反馈网络的阻抗减小, 使闭环放大倍数降低, 从而起到了低通滤波作用。换句话说, 当检测信号中的谐波次数越高, 通过此滤波器后的输出电压幅值就越低。

由IC6.R24.R25.R27.C17.C16等元件组成的滤波器是二阶的低通滤波器, 它的作用是将前级未滤掉的交流信号进一步加以消除。与前一级滤波器相比, 此二阶滤波器的滤波性能增加, 即对截止频率以上的频率衰减幅值成倍增加。而且它的抗扰动性能也优于一阶滤波器, 所以经过该级电路滤波后, 检测信号将变为直流信号, 并可送下级电路进行峰值检测, 以记忆测量得最小壁厚值。

2.4 峰值检测与记忆电路

由于在空芯叶片壁厚测量过程中, 要求在9小孔的5个截面上必须保证其最小工艺尺寸, 所以我们采用了上述峰值与记忆电路, 以满足检测要求。根据我们前面提到的电感式传感器的工作原理, 当叶片壁厚减小时, 其输出的检测信号幅度增加, 即U02增加, 此时图6中的电路开始工作, 其工作原理为, 当某一时刻输入电压U02大于输出电压U03时, 由IC10, T6, R28, C19组成的峰值检测电路中的运放输出为高电平, 使T6结性场效应管的G.S端正向偏置而导通, 并通过电阻R28对记忆电容C19充电, 直到UC19逼近U02, 当输入电压U02下降到低于电容器上电压值时, 运算放大器的输出端转变为负值, 场效应管的G.S端反向偏置而截止, 此时电容器将保持前一时刻的峰值电压。电路中IC10与T6组成电压跟随器, 场效应管T6减小反向漏电流, 以提高记忆电压的精确性。

3. 项目创新点

该仪器主要应用感辨机构对叶片壁厚进行测量。采用感辨机构设计探头, 感辨机构的应用提高了测量灵敏度。集成组件设计应用解决了系统稳定性差, 仪表指针漂移严重等问题, 另外新增了最小值记忆等功能, 也为简化测量提供依据。

叶片壁厚的准确测量无论是科学研究还是生产实践中均有非常重要的意义。目前, 该仪器应用于公司生产中, 应用感辨机构对叶片小孔壁厚进行测量, 不仅提高了壁厚测量过程中的精度还提高了系统的稳定性。因其结构简单、测量电路可靠, 具有较高的分辨率和灵敏度等诸多优点, 可推广应用到多领域的壁厚测量试验中。

摘要：空芯叶片壁厚仪是针对带有通气散热孔的某型发动机一级涡轮叶片的小孔壁厚进行检测的电子仪器。仪器是利用探头在叶片孔壁外表滑动, 而探头线圈的电感量随探头顶部与钢丝柱面的垂直距离的变化而变的电磁作用原理进行设计。电路上采用感辨机构作为仪器的传感器以实现叶片壁厚数据的精确测量。平衡网络的应用提高测量信号源的输出阻抗。其他电路设计多采用集成组件, 增加了最小值记忆等功能。此次设计提高了仪器的检测精度, 减少仪器返修次数, 为公司小孔叶片壁厚测量提供了可靠保障。

关键词：壁厚测量仪,感辨机构,平衡网络

参考文献

[1]孙肖子, 张企民.模拟电子技术基础[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.

[2]许庆山, 李秀人, 常丽东.电路、信号与系统[M].北京:航空工业出版社, 2002.

[3]肖景和.集成运算放大器应用精粹[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

四种常见三通管展开制作的壁厚处理 第4篇

用展开法制作样板时, 关键是要画对放样图和展开长度, 由于两管相交, 均是支管内壁和主管外壁接触, 根据放样高度和展开高度以接触部位为准的原则, 画出放样图, 样板的展开长度均按L=π× (管外径+样板厚) +1.5计算, 1.5mm是样板不能贴近管壁所加的修正值。

一、等径正交三通管

如下图所示:

方法步骤:

(1) 用立管内径和水平管外径画出左视图。

(2) 在立管顶部作辅助半圆并6等分, 过等分点向下作垂线, 和水平管投影相交, 交点为1、2、3、4。

(3) 在支管顶部投影平齐的位置作辅助直线, 长度为p (D+d) +1.5, 式中, D为管外径, δ为样板厚度。把该直线12等分, 等分点为1、2、3、4、3、2、1、2、3、4、3、2、1, 过等分点向下作垂线。

(4) 过 (2) 各交点向右作水平线, 和 (3) 的垂线相交。

(5) 光滑连接各相应交点即得立管展开图。

(6) 画出展开图4—4段对称的一段圆弧, 即得孔的展开图。

二、等径斜交三通管

如下图所示:

方法步骤:

(1) 用斜管的内径和水平管外径画出主视图和左视图。

(2) 在左视图上用斜管半径画辅助半圆, 并六等分, 过等分点向下作垂线, 和水平管投影相交, 交点为1′、2′、3′、4′ (中心两边对称, 只标一边, 下同) , 过各交点向左引水平线。

(3) 在主视图上用斜管半径画辅助半圆, 并六等分, 过等分点作斜管中心线的平行线, 和 (2) 向左的水平线相交, 交点为1、2、3、4、5、6、7, 光滑连接各交点即得相贯线的主视图投影。

(4) 在斜管顶部投影平齐的位置画长度为p (D+d) +1.5的辅助直线, 并12等分, 过等分点作其垂线。

(5) 过主视图上相贯线上各点作辅助直线的平行线, 和 (4) 的垂线相交, 光滑连接相应各交点即得斜管展开图。

(6) 过主视图相贯线上各点向下作垂线, 在适当位置作水平线。以此水平线为中心, 向上和向下分别对称画3条水平线, 使其间距分别为左视图相贯线上1′—2′、2′—3′、3′—4′各段弧长。

(7) 把 (6) 中水平线和垂线的相应交点光滑连接即得孔的展开图。

三、异径正交三通管

如下图所示:

方法步骤:

(1) 用立支管内径和水平管外径画出左视图。

(2) 在立支管顶部作辅助半圆并6等分, 过等分点向下作垂线, 和水平管投影相交, 交点为1、2、3、4。

(3) 在立支管顶部投影平齐的位置作辅助直线, 长度为p (d+d) +1.5, 式中, d为管外径, δ为样板厚度。把该直线12等分, 过等分点向下作垂线。

(4) 过 (2) 各交点向右作水平线, 和 (3) 的垂线相交, 光滑连接各交点即得立管展开图。

(5) 过主视图相贯线上各点向下作垂线, 在适当位置作水平线。以此水平线为中心, 向上和向下分别对称画3条水平线, 使其间距分别为左视图相贯线上1—2、2—3、3—4各段弧长。

(6) 把 (5) 中水平线和垂线的相应交点光滑连接即得孔的展开图。

四、异径斜交三通管

如下图所示:

方法步骤:

(1) 用斜支管内半径和外半径、水平管外径画主视图, 斜支管中径和水平管外径画左视图。

(2) 在左视图上用斜管半径画辅助半圆, 并六等分, 过等分点向下作垂线, 和水平管投影相交, 交点为1'、2'、3'、4', 过各交点向左引水平线。

(3) 在主视图上用斜管半径画辅助半圆, 并六等分, 过等分点作斜管中心线的平行线, 和 (2) 向左的水平线相交, 交点为1、2、3、4、5、6、7, 光滑连接各交点即得相贯线的主视图投影。

(4) 在斜管顶部投影平齐的位置画长度为p (d+d) +1.5的辅助直线, 并12等分, 过等分点作其垂线。

(5) 过主视图上相贯线上各点作辅助直线的平行线, 和 (4) 的垂线相交, 光滑连接相应各交点即得斜管展开图。

(6) 过主视图相贯线上各点向下作垂线, 在适当位置作水平线。以此水平线为中心, 向上和向下分别对称画3条水平线, 使其间距分别为左视图相贯线上1′—2′、2′—3′、3′—4′各段弧长。

(7) 把 (6) 中水平线和垂线的相应交点光滑连接即得孔的展开图。

摘要：常见的四种三通管 (俗称马鞍) 的制作有两种方法, 即简易制作法 (在管外壁上直接取点, 连成切割线) 和展开制作法 (用展开法制作样板, 再贴在管外壁上画切割线) 。展开制作有适合制作多个同规格三通的优点, 而且是安装工技能鉴定必考的内容。如果不作壁厚处理或壁厚处理不当, 结合时不是缝太大就是结合角度不对, 笔者在经过数次试验后, 确定了四种常见三通管展开制作的壁厚处理方法。

关键词：四种常见三通管,展开制作,壁厚处理

参考文献

[1]朱介瑞.管工工艺[M].北京:石油工业出版社, 1988.

壁厚控制论文 第5篇

在传统压力容器设计中,为了安全可靠,设计的压力容器壁厚总是偏大。随着技术的进步,设计者越来越多地使用有限元优化设计方法,在保证产品强度的条件下,满足技术指标并达到轻量化的目标。

优化设计应用广泛,几乎所有可以参数化的选项都可进行优化设计。ANSYS提供了两种常用优化设计方法,零阶方法和一阶方法,这两种方法可以解决绝大多数的优化问题。零阶方法是一个比较完善的方法,可以有效地处理大多数工程问题。一阶方法是基于目标函数对设计变量的敏感程度,更适合高精度优化分析。对于这两种方法,ANSYS提供了一系列“分析-评估-修正”的循环过程。即先对初始设计进行分析,然后对分析结果进行评估,之后进行修正。这一循环过程将重复进行直到所有数据都满足设计要求为止。

本文利用ANSYS对某压力容器壁厚进行优化设计,在满足刚度和强度要求下,使容器的重量达到最小[1,2]。

1 优化设计的一般步骤

在ANSYS优化设计中,有两种方式:GUI(用户图形界面)和命令流。本文使用ANSYS的参数化语言APDL运用一阶优化方法对压力容器壁厚进行优化。在优化中,先建立模型分析文件,然后确定设计空间,再进行优化处理。

优化设计步骤根据用户所选用优化方法的不同而略有不同。通常有以下几个步骤:①生成循环分析文件;②建立需要优化的参数;③进入优化模块,指定分析文件(OPT);④声明优化变量;⑤选择优化工具和优化方法;⑥指定优化循环控制方法;⑦进行优化;⑧查看设计结果(OPT)和后处理(POST1/POST26)。

图1为优化数据流程图。

2 压力容器壁厚优化设计

2.1 问题描述

现有一压力容器,主体外直径d=406 mm,总长6 000 mm,桶体壁厚均匀,端部壁厚在过渡位置处有所增加,其构造图见图2,整个截面尺寸见表1。

整个反应器使用的是同一种材料,材料密度ρ=7 800 kg/m3,弹性模量E=206 GPa,泊松比μ=0.3,设计压力p=23 MPa(工作压力21 MPa)。优化设计要求为:通过改变壁厚,使整个反应器在满足刚度和强度的要求下重量达到最小化;壁厚t1∈[16,19],端部厚度t2∈[21,24];许用应力[S]=250 MPa。

2.2 分析说明

根据容器的结构特性和受力特点可知它属于轴对称结构。

在容器内壁施加垂直于壁面的均布压力p=23 MPa。在封头端部,根据材料力学理论,其沿y轴正方向的拉应力为17.681 MPa。选定容器的壁厚t1、t2为设计变量,结构的等效应力强度S可作为约束条件,总质量WT为目标函数。综上可得结构优化设计的数学模型为:

其中:f(X)为压力容器的质量。

在分析中,设计者最关心的是应力S沿壁厚的分布及大小,在校核时只需分析研究壁厚某个界面即可。

2.3 使用ANSYS建模并分析

采用参数化建模,以便优化,各参数如表1所示。在ANSYS中采用自底向上的建模方式,由点成线,由线成面,各关键点坐标如表2所示。

在ANSYS中建立平面模型,把模型的尺寸设置为参数形式,单元类型选择Plane82,并设置为轴对称属性,然后进行有限元计算。

当ANSYS求解完后,进入到后处理模块,其分析得到的应力云图如图3所示,求得总质量和最大应力分别为1.585105 kg和237.462 MPa,作为后面优化设计的依据。

然后进入优化模块,以t1、t2为优化设计变量,Smax为设计状态变量,总质量WT为优化目标函数,对应语句命令为:

选用一阶优化方法,进行15次迭代。表3为所有迭代序列的结果,其中最佳序列是序列10。

设计变量t1、t2随迭代次数变化规律如图4所示,状态变量Smax随迭代次数变化规律如图5所示,目标函数WT随迭代次数变化规律如图6所示。

3 结论

在表3中,序列10为最佳设计,其中Von Mises应力为252.04 MPa,目标函数为1.473105 kg,下降了7%左右,优化效果明显。目标函数随着迭代次数的增加而向最佳方案逼近,从图6可看出逼近效果良好,说明ANSYS在优化设计中很有应用价值,摒弃了传统设计的被动校核,主动在可行域寻找最优方案,可大大减少设计成本和周期,使产品更合理。签于实际应用中,钢板厚度取整,t1、t2分别取17 mm、21 mm,代入计算得Von Mises应力为249.614 MPa,满足强度条件。

参考文献

[1]柯常忠,索海波.ANSYS优化技术在结构设计中的应用[J].煤矿机械,2005(1):9-11.

[2]陈连.计算方法与优化设计[M].北京:兵器工业出版社,2002.

[3]谢铁军,刘学东,陈钢,等.压力容器应力分布图谱[M].北京:科学出版社,1994.

壁厚控制论文 第6篇

1 高压力大口径输油气管道钢管壁厚的选用标准

通常情况下,在人口密集度比较低的地区进行输油气管道建设的工作时,其设计系数可以选择用0.8(输油管线为0.72)进行计算,在进行管道建设的过程中,为确保管道安全的基础上使建设成本最低化,就需要对各个方面的影响因素进行综合考虑[1]。首先要对管材的性能差异进行分析,因为相同设计系数的管材中包含不同钢级的钢管,在实际的选择中应该根据力学性能对其进行科学的选择;第二,从检验标准来说。在油气管道的建设中,对于钢管的选择,不管是从其本身的结构还是焊缝硬度来说都有一定的标准;第三,钢管的选择,与进行建设油气管道的沿线地形地貌也有一定的关系。因为地形地貌的不同,可能会引起沉陷或者滑坡问题的出现,从而影响管道的完整性;第四,钢管选择好以后,施工要严格按照相应的施工标准进行;第五,管道的焊接问题,如果焊接环节出现问题,那么即使钢管厚度、质量等方面没有问题,最终的运行安全也不能得到保证[2]。因此在焊接过程中,首先必须注意焊接的预热问题,其次还应该从余高限制以及打磨处理方面进行综合考虑,将实际的钢管最小厚度部位应该保持在5mm左右;最后,关于管道内防腐层的选择,必须确保其具有良好的抗腐蚀性,这样才能避免管道内部遭到腐蚀。

2 管道断裂力学的研究

高压力大口径输油气管道钢管壁厚的选择主要是为了避免管道断裂问题的出现,进而促使其保持安全稳定的运行。下面就对管道断裂力学问题进行研究。

输油气管道的壁厚在一定范围内,才能很好的对其各方面的受力进行平衡,这一合理壁厚的根本要素就是材料的韧性。除此之外,这一问题还和钢管的屈服强度有着直接的关系。当处于三轴应力的状态下,并且在受力的时候,也就是说材料处在平面应变状态时,这种状态下,材料本身的韧性再好,发生脆性破坏的可能性也是相当大的,因为在这种状态下,材料的韧性根本得不到有效的发挥,要想有效的避免这一现象的出现,通过相关实验发现,如果钢管的厚度达到25mm的时候,钢管就会处于三轴应力的状态,因此,在实际的选择中,应该对其厚度进行有效的把控[3]。除此之外,影响其发生断裂的因素还有钢管的化学成分、组织形式以及与力学相关的其他因素,在进行选择的时候,要根据实际情况对具体的影响因素进行权衡比较,这样才能有效的对钢管的使用性能有一个明确的掌握,进而实现对其的有效控制,避免钢管断裂问题的发生。

如果管道一旦发生断裂,可以通过以下方式进行处理:首先,脆性断裂问题的发生是从管道表面的微小的裂纹发展而来的。一般情况下,出现脆断现象,都是由于管道承压的情况下,钢材韧脆转变温度高于管道工作温度而导致的。不过在钢管制造工艺不断提高的今天,管材的韧性已经得到了有效的提升,在管道运行中,这一问题的发生概率也降低了,但是随后,延性断裂事故的发生频率却增加了。延性断裂的发生是通过裂纹的缓慢扩展造成的,这种情况最初表现为管道中空穴的形成和不断合并,这种断裂的形状一般呈纤维状,并且没有光泽,这一问题的出现,主要是由于输油气管道的压力和口径的不断增大。对于这一问题的处理,具体体现在对已发生的现象进行有效的控制,防止其进一步扩大。

3 结语

综上,高压力大口径输油气管道钢管壁厚在选择上是否合理,对管道后期的正常运行有着直接的影响,一旦出现问题,不仅会影响正常的生产、生活,并且油气在地下的泄漏问题,还可能对生态环境、生活用水以及人身安全造成威胁,因此,在建设输油气管道的时候,一定要对其壁厚进行合理的选择,尤其是高压力大口径的输油气管道,因为其压力大,输量大,如果发生泄露,其后果不堪设想。虽然当前在这一问题的选择上不够完善,不过相信在未来,输油气管道的建设质量一定会逐渐得到完善。

摘要：在油气管道输送系统中,对于线路用钢管的合理选择,不仅能够使管道运输安全得到保证,而且还能在一定程度上节省管道建设中的资金投入,因为壁厚以及抗腐蚀性等方面如果都能够选择合理,那么最终的有效运行就能够得到保证,相应的投资也会减少。本文通过对高压力大口径输油气管道钢管壁厚选择的具体研究,从而促进相关部门在高压力大口径输油气管道钢管壁厚的选择中更加的科学、合理。

关键词：高压力大口径油气管道,钢管壁厚,选择

参考文献

[1]王自发.沈艳.宋文博.孙伟洁.管道江底隧道渗漏整治措施[J].油气储运,2011(10).

[2]侯彦峰,齐卫东.输气管道工程用钢管、弯管介绍及选用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2014(05).

壁厚控制论文 第7篇

关键词：活塞环,径向壁厚,测量

前言

活塞环是内燃机中最为重要的零件之一,被列为发动机的基础件。活塞环使用性能的好坏直接影响到发动机的工作好坏。随着发动机技术的不断发展,对活塞环的尺寸要求及其他各项参数提出更高的要求。在活塞环尺寸参数中径向厚度T(如图1)是影响活塞环弹力及应力的重要尺寸,所以提高活塞环径向厚度尺寸的制造精度、改进测量方法和测量工具是十分必要的。

1传统测量方法

传统活塞环径向壁厚差的测量方法是利用壁厚千分尺人工的在活塞环圆周上选取若干个测量点测量(如图2),得出这几个点的最大壁厚TMAX和最小壁厚TMN进而算出活塞环径向壁厚差近似值:

这种测量方法有以下几个缺点:

1.径向壁厚差只是近似值,测量点数有限,不能代表活塞环圆周实际尺寸。

2.测量结果与工人的测量水平有直接的关系,得出的径向壁厚差不准确,

3.测量效率低,每个活塞环最少测量10点,非常浪费时间,一般班产400-500个。

2改进测量方法

通过对上述缺点进行分析,经过多次试验。最终设计出一种新型的测量检具。它是由1游动轮、2固定轮、3支架、4工作台、5百分表组成(如图3),游动轮由弹簧拉紧,对活塞环有压力,百分表与游动轮相连结,拨动活塞环,活塞环紧贴游动轮和固定轮转动一周,活塞环径向壁厚差实际数值通过游动轮传递的百分表上,非常直观的得出径向壁厚差。

3结论

该检具可以检测不同型号的活塞环径向壁厚差,生产效率比以前的测量方法提高3-4倍,有效的降低了工人的劳动强度,检具结构简单制造成本低,具有及其重要的推广应用价值,对其它活塞环加工企业也具有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]王选逵.机械制造工艺学.机械工业出版社,2007-1-1

[2]钟毅芳,等.机械设计原理与方法.华中科技大学出版社, 2002-3-1

等壁厚螺杆钻具在埕岛丛式井组应用 第8篇

1 结构特点

同普通螺杆钻具基本结构相同,如下图1所示,等壁厚螺杆钻具包括:传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成和旁通阀总成等五部分。虽然两种钻具的结构组成相似,但详细结构却存在较大的差异。

如图2a所示,常规螺杆钻具马达外壁为刚体,在内壁光滑的定子壳体上浇铸橡胶形成衬套。橡胶衬套黏合与内壁光滑的定子壳体上,外表面为圆柱形,内表面为螺旋曲面,与转子相互啮合,通过不同的导程差形成螺旋密封腔。采用这种浇铸方法,定子壳体内的橡胶衬套厚薄不均,波峰和波谷处的橡胶厚度存在较大差别。由于橡胶衬套硫化过程中的温度和时间无法改变,波峰、波谷处的橡胶会出现过度硫化及硫化不充分的现象,加之螺杆钻具转子在定子内长时间工作,因此容易出现掉块、撕裂和脱胶现象,导致马达过早失效,缩短了螺杆钻具的使用寿命。

如图2b所示,等壁厚螺杆钻具马达定子的螺旋曲面经过硫化后厚度一致、分布均匀,等壁厚橡胶硫化过程中不会出现脱胶或老化等问题,内表面加工后的螺旋曲面与转子配合形成等壁厚马达,增强了橡胶在定子表面的抗变形能和耐冲击能力,达到最佳硫化效果,延长了马达使用周期。同时定子内橡胶适用性强,在运转条件下变形程度低,增加了与转子的配合量,提高了马达压降,即使在压降相同的情况下马达尺寸缩短,钻具机械效率得到进一步提高。

2 技术优势

2.1 寿命长

等壁厚钻具马达定子内螺旋曲面采用加工和硫化橡胶工艺,内曲面提供了更大的橡胶粘结面积,从而增加粘附性。等壁厚橡胶在硫化过程中收缩均匀,不会出现橡胶局部老化、掉胶等问题,使硫化效果达到最佳。保证了定子橡胶的寿命。

等壁厚钻具定子内螺旋曲面使橡胶的支撑均匀,这样的橡胶在使用过程中磨损均匀,收缩均匀,在橡胶磨损后仍保持相对好的密封性能,而常规钻具橡胶头部磨损快,收缩量大,造成局部漏失量大。因此等壁厚螺杆钻具的动力衰减要比常规螺杆钻具慢的多。

2.2 效率高

等壁厚钻具马达定子内螺旋型腔橡胶厚度谷底相同,定子头部对橡胶支撑力强,高压下定子变形率相同,变形量减小,抗变能力比传统的定子更强,因此密封腔高压下容积效率提高,漏失量减少,密封性能增强,耐压力提高。每级承压能力是常规定子的2-3倍,自相同长度下等壁厚螺杆钻具比不同螺杆钻具的动力更足。

2.3 输出扭矩大,提高定向测量精度

根据螺杆钻具“排量决定转速、转速决定寿命”的特性,等壁厚钻具通过对定子衬套与转子配合的优化,采用马达定子与转子间隙配合,等壁厚螺杆钻具在同样的工作点下,容积效率提高,转速更快,机械效率提高后扭矩随之提高。输入功率相同的情况下,比传统的螺杆钻具提供更大的输出功率。相反,在输出扭矩相同的情况下,等壁厚螺杆钻具定子长度比常规钻具要短,这会使同等输出性能的螺杆钻具缩短,使螺杆钻具上部的定向仪器更接近钻头,有利于提高测量精度。

3 等壁厚螺杆钻具在实践中的主要技术指标

胜利海洋钻井公司八号平台在2015年CB6GB井组中第一次采用等壁厚螺杆钻具,各方面指标较常规螺杆钻具优势明显。我平台选用的直径197毫米、单弯1.25度的动力钻具在该井组施工中共下井十次,完成总进尺11652米,总运转时间为315.07小时,其中纯钻进时间达182.3小时,马达寿命比以往普通螺杆钻具的1.5倍以上。平均机械钻速达63.92米/小时(比同类型的螺杆钻具提高百分之三十),CB6GB-8的最快机械钻速达105.33米/小时,创油田海上同类型动力钻具的多项纪录。

4 结论与认识

(1)较普通螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具机械钻速有一定幅度的提高,可以减少钻井周期,降低钻井成本。

(2)在相同地层情况下,等壁厚螺杆钻具使用寿命长。一个12口井的丛式井组施工过程中,比普通螺杆钻具可以少使用1到2根,大大降低了钻井成本。

(3)等壁厚马达橡胶壁厚均匀,定、转子形成的密封腔稳定可靠,钻具的安全性大大提高。

(4)等壁厚钻具长度缩短,定向随钻测量仪的测量精度提高,在定向钻进与复合稳斜钻进时施工精度高,尤其是水平井施工优势明显。

综上所述,等壁厚螺杆钻具具有较高的推广应用价值。

摘要：等壁厚螺杆钻具技术优势明显。掌握这种新型动力钻具的技术特点是保证其在钻井生产中合理运用的前提。本文就等壁厚螺杆钻具与普通螺杆钻具的区别,以及在胜利海洋钻井公司八号平台丛式井组的实践运用讨论了等壁厚螺杆钻具在钻井生产中的优势。