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    焊接早期標準的產生:著重考慮承壓能力

    來源:晉城市春晨興匯實業有限公司 時間:2016-07-08 09:29:11 瀏覽次數:

       鋼管用帶卷成型的設備如果沒有焊接技術的進步是不可能的,下面是關于焊接的故事。

      焊接始于蒸汽機壓力容器,第一臺蒸汽機鍋爐是鉚接的,但是鉚接在高壓下會泄露,焊接修補可以保證不漏。溫度高,壓力大,出事故是致命的。壓力容器規范當時是保守的,管道和容器焊接還是最近的事,所以埋地管道和容器的標準不可避免地會受老的壓力容器規范的影響,但是高壓容器和管道之間有非常大的不同,焊接管道已經成功供水給2.8億人和地下容器,埋置在幾百萬個水廠下的容器。

      成功的搭接焊容器和管道為搭接焊性能和性能極限提供了大量信息(圖E-10)。

      總的來說,單搭接焊有足夠的強度,雙搭接焊大概只提高強度10%。

      在一戰之前,壓力容器是鉚接的,高壓下會漏。那時焊接還是新奇事物,用來封補泄露,前提是焊接強度要足夠。

      ASME(美國機械工程師協會)壓力容器規范的作者們當時很不情愿地允許焊接,條件是提高安全系數。根據成功的現場經驗,美國石油學會(API)提出了一個限制更小的規范。1934年,API–ASME聯合委員會采用了一個修改的規范,但爭論一直持續到1951年幾個壓力規范合并到一個規范,到了1968年成為了ASME的壓力容器建設規程標準。

      算例

      壓力容器承插焊接的最小壁厚是多少?根據壓力容器規范,ASME的壁厚公式的例子是,

      t = PD/(2SE + 1.8P)

      式中,

      t = 壁厚;

      P = 壓力 = 100 psi (0.7 MPa);

      D = 直徑 = 48 in.(1219 mm);

      S = 許用應力 = 21 ksi (145 MPa);

      E = 焊接效率 = 55%.

      將這些值帶入公式,壁厚t = 0.208 in(5.3 mm)??v向應力為PD/4t = 5.82 ksi(40.1 MPa),鋼材屈服強度為42 ksi(290 Mpa),則安全系數為 強度/應力 = 7.2。壓力容器規范的編寫者們非常小心,因為有太多名聲狼藉的高壓鍋爐爆炸。但是對于埋地容器和管道,內裝液體(而非蒸汽),壓力較低(0.7 MPa),這個壓力容器公式顯然太保守了??紤]環應力比焊接縱向應力更為重要。

      此外,壓力容器規范是基于平行于焊縫的受力,在搭接焊縫中,力是垂直于焊縫,根據實驗和分析理論,垂直焊縫強度是平行焊縫的1.5倍(圖E-12)。

      根據全管段實驗,搭接單焊的縱向強度是管壁強度的75%,縱向應力通常不會超過環向應力的一半。

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