[發明專利]一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法

在審

• 申請號: 202010902346.6
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112171377A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 危書濤;秦宗川;崔軍;朱金花;范海俊;牛錚;姚佐權
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司;合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;G01N3/12
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，包括下列步驟A和/或B：

步驟A、計算得出厚壁容器的筒體在未開孔情況下的最佳自增強壓力P_A，并在筒體開孔前以最佳自增強壓力P_A對筒體進行自增強處理；

步驟B、計算厚壁容器在開孔后開孔局部所受等效應力最小時所對應的試驗壓力P_h，在后續對厚壁容器加工開孔后以壓力P_h對開孔局部進行壓力試驗，使得開孔局部形成塑性變形。

2.根據權利要求1所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，在步驟A中，最佳自增強壓力

其中：

P_A為厚壁容器筒體的最佳自增強壓力，單位為Mpa；

σ_s為厚壁容器材料的屈服強度，單位為Mpa；

E為常溫下厚壁容器材料的彈性模量；

E_t為設計溫度下厚壁容器材料的彈性模量；

P為厚壁容器的設計壓力，單位為Mpa；

K為厚壁容器的直徑比，

D_o為厚壁容器的外直徑，單位為mm；

D_i為厚壁容器的內直徑，單位為mm。

3.根據權利要求1所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，在步驟B中，采用彈塑性分析方法，通過有限元數值建模，以試驗壓力為自變量，以開孔局部所受的等效應力作為因變量，通過優化計算得到等效應力最小時的試驗壓力P_h。

4.根據權利要求3所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，所述壓力試驗為水壓試驗。

5.根據權利要求1～4中任意一項所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，在進行步驟A和/或B之前，根據工藝要求，明確厚壁容器的設計條件，并根據設計條件對厚壁容器進行結構設計。

6.根據權利要求5所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，對厚壁容器進行結構設計時，開孔部分設計為連續的兩段式孔，靠近筒體外壁的一段為圓柱形孔，靠近筒體內壁的一段為錐形孔，所述錐形孔沿遠離筒體外壁方向逐漸外擴，且錐形孔與筒體內壁之間采用圓角過渡。

7.根據權利要求6所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，所述錐形孔角度和圓角半徑的參數通過有限元數值建模得到；以開孔過渡圓角半徑、錐孔角度等參數為自變量，以開孔局部應力集中系數作為因變量，通過優化計算得到應力集中系數最小時的圓角半徑和錐孔角度的參數。

8.根據權利要求1～4中任意一項所述的一種提高筒體開孔厚壁容器疲勞壽命的方法，其特征在于，在進行步驟A和/或B之后，完成厚壁容器筒體開孔前的所有制造工序，按照設計要求和制造工藝對厚壁容器加工開孔，并完成后續制造工序。