站用天然气钢瓶的失效原因分析及提高钢瓶抗硫化氢应力腐蚀的措施(二)
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摘要:   3.4 钢瓶的压力循环特征和应力循环特征  钢瓶的上限压力,下限压力见表3-3。而钢瓶的实际工况是:若干只同类钢瓶组成一组,开始时,钢瓶压力从0升至25MPa,将天然气压缩储存起来,然后断续为车用钢瓶充气,车用钢瓶的公称工作压力为20MPa,当钢瓶内压力降到..

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3.4 钢瓶的压力循环特征和应力循环特征
  钢瓶的上限压力,下限压力见表3-3。而钢瓶的实际工况是:若干只同类钢瓶组成一组,开始时,钢瓶压力从0升至25MPa,将天然气压缩储存起来,然后断续为车用钢瓶充气,车用钢瓶的公称工作压力为20MPa,当钢瓶内压力降到下限压力时,压缩机又为钢瓶加压充气至25MPa。以后钢瓶压力就在表3-3所列压力范围内交变波动。其中A瓶60只一组,B瓶30只一组,车用钢瓶按50L容积7只组成。由此,可以得到钢瓶在一个压力循环下每次为车用钢瓶充气后的瓶内压力(不考虑气体压缩系数和温度影响)。见表3-4
  

表3-4 钢瓶为车用钢瓶各次充气的压力


充气次数及相应压力
MPa
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
25
22.67
20.33
18.21
16.31
14.6
B
25
23.27
21.54
19.83
18.25
16.80
15.46
14.23
13.10
12.06


钢瓶的压力循环特征见图3—1



  钢瓶的应力与钢瓶的载荷有关,由于钢瓶属薄壁容器,其环向应力σ1=PD/2t,轴向应力σ2=PD/4t,径向应力σ3=0。按照强度条件可求出第三强度理论的当量应力σd3
σd3131
  由于钢瓶的压力是按图3-1,表3-4所呈述的特征波动,因此我们可把一次压力循环看成是由若干个压力小循环的叠加,而每个压力小循环的上限压力对应的当量应力即为该小循环的σmax,其下限压力对应的当量应力即为该小循杯的σmin3,由此我们可以求出每个
  小循环的平均应力σm和交变应力幅Sa。
σm=1/2(σmax+σmin)

Sa=1/2(σmax-σmin)
  钢瓶的应力特征见表3-5
  
表3-5 钢瓶的应力特征
钢瓶
充气次数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
P
25
22.67
20.33
18.21
16.31
14.60
σ1
362.5
328.72
294.78
264.04
236.50
211.70
σm
345.61
311.75
279.41
250.27
224.1
Sa
16.89
16.97
15.37
13.77
12.4
B
P
25
23.27
21.54
19.83
18.25
16.80
15.46
14.23
13.10
12.06
σ1
360.89
335.92
310.94
286.26
263.45
242.52
223.18
205.42
189.11
174.09
σm
348.40
323.43
298.6
274.86
252.98
232.85
214.30
197.26
181.60
Sa
12.48
12.49
12.03
11.40
10.46
9.67
8.88
8.16
7.51

 
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