超高压不锈钢弯管弹塑性性能分析

  超高压容器的管道是超高压装置的重要组成部分，它同超高压容器一样承受着在操作温度下的脉动压力，承受着激烈的机械振动、腐蚀、冲刷和热冲击。而在管路系统中，通常在管路转角处使用具有一定曲率的弯管，这些不锈钢弯管由于几何形状的特殊性，它的应力分布是不均匀的，这和直管的受力完全不同，在相同的内压作用下它的最大应力高于直管的最大应力，而且不锈钢弯管的最大应力出现在一点，因而它的危险部位也不再像直管那样是整个内壁而是一点，所以，对管道系统中重要构件的弯管的研究应重点关注。在对弯管的研究中，目前的研究文献主要集中在薄壁弯管的研究，文献给出了薄壁弯管在内压作用下的解析解。在超高压装置中，由于设备承受的压力很高，故常用厚壁弯管，比如压裂泵阀箱的出口管道。而对于厚壁弯管由于其几何变形、受力较复杂，对它们的研究相对较少。

1. 超高压不锈钢弯管的外直径对其极限载荷没有影响，而影响超高压弯管塑性极限载荷的主要因素是不锈钢弯管的径比K和相对弯曲半径R/D,而这两个影响因素中又以弯管的径比K的影响最为突出。在相对弯曲半径相同的情况下，弯管的径比K越大，极限内压越高，而且增长幅度很大。当R/D≤5,1.2≤K≤2.3时，超高压不锈钢弯管的极限载荷的近似计算公式可以用2-15来表达。

2. 在相同的内压作用下，不锈钢弯管的相当应力在内壁面C点最大，E点大于B点而小于C点，在外壁面D点最大，F点大于A点而小于D点。即内侧的应力最高，外侧的最低，中部与直管的相似低于内侧而高于外侧。随着塑性内压的增加，内侧的C点最先屈服，并最先达到材料的强度极限，可以确定C点为弯管的危险点，故可以根据C点的相当应力来确定弯管的极限载荷。规格为 Dxt=78mmx22mm,R=3D的弯管的极限载荷为786 MPa.

3. 超高压不锈钢弯管在内压作用下，在中心线处的塑性应力和直管的塑性应力相等。