摘要：采用等效静力计算方法对外爆载荷作用下的钢制双层储罐进行安全评价,对其结构设计与罐体防爆设计具有重要意义。因此,以钢制双层液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)储罐为研究对象,考虑外罐、保冷材料以及内罐的厚度和弹性模量,建立了基于质量和刚度等效的单层储罐当量参数计算方法。以此为基础,分别开展了双钢壁储罐和等效单罐在外爆载荷下的数值模拟分析,通过对比等效单罐和双罐的应力与变形数值,建立了钢制双层储罐强度失效和屈曲失效的等效静力计算方法,实现了双钢壁储罐在外爆载荷下的等效静力计算。计算结果表明:在外爆载荷下,等效单罐与双罐的应力和变形分布规律一致;经修正后的等效单罐与双罐的储罐应力、变形分别有90.9%和83.3%的数据相对误差在15%以下,从而验证了建立的等效计算方法的准确性。研究成果对于分析钢制双层储罐在爆炸事故中的后果及减少爆炸造成的损失具有参考意义。

摘要：钻杆在钻进过程中,螺纹接头处易发生应力集中而断裂。为此,以钻杆螺纹接头为研究对象,采用数值模拟方法建立了螺纹接头计算模型,对其在上扣扭矩作用下的受力状态进行分析。研究了螺纹接头在不同副台肩间隙、主台肩倒角半径下的应力分布,以及减应力槽对螺纹应力和密封性能的影响。研究结果表明:在上扣扭矩作用下,内、外螺纹所受应力由大端到小端逐渐减小,主台肩侧第一圈啮合齿所受应力最大;随着副台肩间隙的减小,螺纹大端应力逐渐减小,小端应力逐渐增大,间隙为0.01 mm时,螺纹应力分布最均匀;随着外螺纹主台肩倒角半径的增大,圆角处应力逐渐减小,倒角半径增大1.44倍,圆角处应力可减小52%;增设减应力槽可以使外螺纹应力减小39%,内螺纹应力减小约18%。所得结果可为钻杆螺纹接头设计和螺纹结构优化提供参考。

摘要：储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法。同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究。计算结果表明:在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能。随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强。根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求。所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考。

摘要：建立了钻具连接螺纹的三维空间有限元模型,分析了钻具螺纹在轴向动载荷、弯矩和扭矩作用下的疲劳寿命,并对连接螺纹进行了优化设计。结果表明,钻铤NC螺纹的寿命明显高于钻杆NC螺纹,而钻杆NC螺纹的寿命要高于其他连接螺纹。轴向力对钻具螺纹疲劳影响小,扭矩和弯矩对钻具螺纹疲劳影响较大。对钻具螺纹进行螺纹参数和连接参数的优选,可以延长螺纹的疲劳寿命并降低其应力。其中钻铤螺纹疲劳寿命延长了44.1%,钻杆螺纹疲劳寿命延长了12%。钻铤螺纹等效应力最大降低了40.36%,钻杆螺纹等效应力最大降低了15.06%。对于新型连接螺纹的设计,可以从螺纹锥度、牙底圆角半径、减应力槽直径和第1扣削顶高度入手。

摘要：以2万m3立式锥顶储罐为研究对象,针对API 650—2008《钢制焊接油罐》、GB 50341—2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》和SH3046—92《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》标准设计的弱顶结构,采用有限元法进行储罐应力分析和稳定性计算,得到3种标准设计的弱顶结构在满罐和空罐工况下的强度破坏压力、失稳破坏内压,并与API 650—2008《钢制焊接油罐》公式计算的破坏内压进行了对比,最大误差低于63 Pa,为评价3种标准设计的弱顶结构破坏形式提供了依据。

摘要：以1台690m3拱顶储罐为研究对象,对GB 50341—2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》和API 650 2005《Welded Steel Tanks for Oil Storage》中规定的4种型式的抗压环建立了拱顶储罐非线性有限元模型,采用罐底和地基材料接触单元的方法替代罐底和地基材料弹性杆单元法模拟罐底和地基材料的接触力,分析了不同抗压环结构的储罐弱顶性能规律,研究结果表明,a型抗压环弱顶系数达到2.096,弱顶效果最好。

摘要：储罐异常压力的紧急平衡是保证储罐长期存储安全的重中之重。针对现存储罐泄压装置存在的泄放不及时、泄放量小等问题,设计了储罐异常压力紧急平衡装置。通过在储罐罐顶安装超压与负压两个单元机构,利用意外原因引起的储罐内外瞬时、剧烈的压力差,实现对储罐压力的自动平衡以及装置的自动闭合。该压力平衡装置结构简单,灵活性高,针对紧急情况设置,具有处理高效、安全可靠的特点。

摘要：钻具连接螺纹接头强度和密封性能会对钻具的正常工作产生直接影响。为了保证油气开采顺利进行,有必要对钻具螺纹接头进行强度和密封性能分析。为此,以双台肩超高抗扭钻具连接螺纹为研究对象,考虑螺纹不对称性、螺旋升角以及主副台肩接触和螺纹齿面接触等因素,建立了包含进刀槽和退刀槽的钻具螺纹接头三维有限元模型。采用有限元分析方法开展了不同公差配合尺寸、不同载荷形式和不同材料下螺纹接头强度和密封性能分析。研究结果表明:由于间隙的存在,极限配合公差尺寸下螺纹应力比名义尺寸下螺纹应力大25%左右,且其副台肩密封失效;弯矩使螺纹应力和接触压力分布均呈现一侧增大一侧减小的现象,轴向载荷使螺纹应力大幅增大,最大增大了75%,同时主台肩密封失效;不同材料螺纹应力分布规律相同,在弹性模量减小1/2的条件下,螺纹应力以及接触压力均减小8%左右。因此,极限配合公差尺寸以及过大的轴向载荷会破坏螺纹接头的密封性能,材料对螺纹接头的性能影响不大。研究结果可为钻具螺纹接头设计和应用提供参考。

摘要：按照SH 3046—1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》,建立了罐壁-锥板-蒙皮连接方式的2×104 m3大容量立式网壳顶储罐的空间有限元模型,计算得到了储罐在空罐、半罐、满罐3种工况下的应力分布状态,对储罐进行了强度、破坏和弱顶性能综合评价。根据储罐弱顶性能影响因素的分析计算,提出了使该储罐实现弱顶结构的途径是储罐边缘板厚度由10mm增大到15mm或罐顶焊角高度由4mm减小到3.50mm。

摘要：以3×103 m3立式拱顶储罐为研究对象,针对GB 50341对弱顶结构的要求,评价储罐的弱顶性能。建立储罐的空间模型,采用有限元法对储罐进行应力分析,计算得到储罐在空罐、半罐、满罐下的应力分布和强度破坏压力。通过对储罐弱顶影响因素的分析,找出影响储罐弱顶性能的主要因素,并探讨了使该类储罐设计成弱顶的可能性。