[發(fā)明專利]一種GLCC分離器專用斜切三通鍛件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310753879.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103831389A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮福祥;王守波;賈愛云;宋成舉;王建榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波威瑞泰默賽多相流儀器設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): B21K1/16
• 分類號(hào): B21K1/16
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種GLCC分離器專用斜切三通鍛件的制造方法。?

背景技術(shù)

氣液旋流分離器(GLCC)依據(jù)離心分離原理實(shí)現(xiàn)氣液的分離，與傳統(tǒng)的依靠重力實(shí)現(xiàn)氣液分離的容積式分離器相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、質(zhì)量輕、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。?

GLCC?的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是帶有傾斜切向入口和氣體及液體出口的設(shè)備主體垂直管，既沒(méi)有可運(yùn)動(dòng)部件，也無(wú)需內(nèi)部裝置。氣液混合物由切向入口進(jìn)入旋流分離器后形成的旋流產(chǎn)生比重力高出許多倍的離心力，由于氣液相密度不同，所受離心力差別很大，重力、離心力和浮力聯(lián)合作用將氣體和液體分離。液體沿徑向被推向外側(cè)，并向下由液體出口排出；而氣體則運(yùn)動(dòng)到中心，并向上由氣體出口排出。入口段結(jié)構(gòu)決定著進(jìn)入GLCC?的氣/液分布及其初始切向入口速度的大小。由于GLCC的性能在很大程度上受切向入口速度的影響，因此入口段是GLCC?重要的組成部分。斜切管與垂直管銜接處的三通是GLCC分離器整個(gè)設(shè)備應(yīng)力分布最復(fù)雜的地方、也是整個(gè)設(shè)備受力最危險(xiǎn)的地方，因此，GLCC分離器專用斜切三通的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)GLCC分離器實(shí)現(xiàn)氣液分離效果至關(guān)重要。?

現(xiàn)有的GLCC分離器專用斜切三通采用63°斜切三通焊件，如圖2所示，是通過(guò)開在垂直管1處開斜切孔，插入斜切管2焊接后，再在斜切管2內(nèi)部焊接一塊斜擋板3制作而成如圖2和圖3所示，制造過(guò)程簡(jiǎn)單。但是，在上述制造過(guò)程中存在如下問(wèn)題：1、開斜切63°的孔難度大，開的孔形狀不規(guī)則，斜切管2放樣不準(zhǔn)；2、垂直管1與斜切管2的角度很難準(zhǔn)確定位，導(dǎo)致63°的夾角偏差較大，從而很難保證GLCC的分離工藝性能；3、因結(jié)構(gòu)尺寸限制，該結(jié)構(gòu)只能采用單面焊，設(shè)備內(nèi)部不能清根、再焊接，從而很難保證全焊透；4、該結(jié)構(gòu)是在焊接后，對(duì)焊縫進(jìn)行的RT或UT檢測(cè)，由于形狀結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法進(jìn)行射線檢測(cè)（RT檢測(cè)）和超聲波檢測(cè)（UT檢測(cè)），導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量無(wú)法得到保證；5、在斜擋板3處存在一個(gè)密閉腔室4，如圖3所示，存在積液，從而產(chǎn)生間隙腐蝕。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種確保斜切管中心線與垂直管成63°夾角，斜切管與垂直管內(nèi)部相切且整體鍛造，并且減小了該三通處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、應(yīng)力值，不存在腔室積液和間隙腐蝕的GLCC分離器專用斜切三通鍛件的制造方法。?

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種GLCC分離器專用斜切三通鍛件的制造方法，包括以下步驟：?

（1）設(shè)計(jì)GLCC分離器工藝尺寸大小，包括斜切管的孔徑、垂直管的孔徑，并預(yù)設(shè)斜接管及垂直管的壁厚t，斜接管及垂直管的壁厚設(shè)置為相同；

（2）建模與分析

a.利用三維建模軟件創(chuàng)建步驟（1）設(shè)計(jì)的GLCC分離器的三維模型，然后將三維模型導(dǎo)入ANSYS有限元分析軟件中，或者直接在ANSYS有限元分析軟件中創(chuàng)建步驟（1）設(shè)計(jì)的GLCC分離器的三維模型；

b.?在ANSYS有限元分析軟件中進(jìn)行單元類型選擇及設(shè)置，單元類型選擇帶有中間節(jié)點(diǎn)六面體單元；由于該單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，即X、Y、Z方向上的位移；該單元帶有中間節(jié)點(diǎn)，單元容易變形，可處理大變形和大應(yīng)變問(wèn)題，能較好的反映加載過(guò)程中的塑性變形；該單元亦是節(jié)點(diǎn)數(shù)可變曲面塊單元，若采用一致縮減積分，可極大減少非線性分析求解時(shí)間，單元輸出結(jié)果主要包括單元（或節(jié)點(diǎn)）應(yīng)力、應(yīng)變、位移等；

c.?在ANSYS有限元分析軟件中進(jìn)行材料相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，設(shè)置的主要參數(shù)有GLCC分離器的材質(zhì)的彈性模量及材料的泊松比；

d.?利用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，即根據(jù)三維模型的大小及求解精度的要求，在ANSYS有限元分析軟件中進(jìn)行網(wǎng)格大小的設(shè)置，設(shè)置完成以后，三維模型自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

e.?利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)三維模型的端面壓力進(jìn)行求解，求解過(guò)程具體為：對(duì)三維模型進(jìn)行施加壓力及約束，約束為將三維模型下端面設(shè)置為固定，根據(jù)公式T=p*d/(4*t)，計(jì)算獲得施加在垂直管或斜切管的端面壓力，其中p為施加壓力，t為垂直管或斜切管的壁厚，若d為垂直管孔徑，則T相應(yīng)為垂直管的端面壓力，若d為斜切管孔徑，則T相應(yīng)為斜切管的端面壓力，從而獲得垂直管整體受到的壓力，即垂直管的端面壓力T和施加壓力p之和,以及斜切管整體受到的壓力，即斜切管的端面壓力T和施加壓力p之和；