第40卷第2期
化工机械
基于ANSYSWorkbench的长输管线带压
封堵器应力分析及优化设计
方群*李云郭礼（西安交通大学过程装备与控制系）
摘要对检修在投长输管线所需的一种带压封堵器建立了三维模型，利用ANSYSWorkbench软件，分新了对端器在实施封绪时的受力分市。在6.4MPa的实际操作工况下，对端器所承受的最大等效应力出现在支撑架和轴畜焊接处，其大小为212MPa，选取钢材材料为Q345及届服强度大于Q345的材料，安全系数取1.5，许用应力为230MPa，能够满足强度要求，只留有较少的余量。针对封指器结构受力不均匀的情况，对其进行优化设计。提出的4种优化方案中支撑板开孔可以在最大应力增长不大的情况下明显减少机构质量。
关键词封端器ANSYSWorkbench应力分市优化设计
中图分类号TQ051
文献标识码A
我国油气管道的建设已经经历了50多年的发展历程11)。目前全国天然气管道总长50Mm，初步形成以西气东输为主线的全国天然气管网主框架(2]。随着管线服役年限的增长，长时间在役输送管道运行过程中都存在管道腐蚀、设备加装及分输改线等作业问题，特别是气体输送管道，经停输将对管道的运营带来很大的经济损失，造成安全隐患。
管道在役焊接是一种安全、经济、快效的在役管道维抢修特种技术(3)，适用于油、气等多种化工介质管线的正常维修改造和突发事故的抢修。该项技术工艺先进、安全可靠，操作过程中不出现明火，无介质泄漏[4]。国内引进在役焊接技术近 20年[3]，技术不断进步，对带压封堵也积累了一定的经验。其中中原油田油气技术部、胜利石油化工建设有限公司、大庆油田以及中国石油西部管道分公司等众多油气田均提供了实际在役焊接的现场操作经验及注意事项[6-9]，如焊接电流不能过大、熔池不能过深及输送特殊介质时要控制焊接温度等应用层面的技术。西安石油大学的秦红[10]研究了天然气管道流速、流向在封堵作业期
文章编号0254-6094(2013)02-0197-06
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间的要求。袁平凡等[)探讨了DN720mm大口径管线在役焊接的实际操作经验。
封堵器作为在役焊接过程的关键设备，在抢修作业中起到十分重要的作用，其工作的可靠性直接影响到在役焊接的安全。冯颖和彭国展(12) 研究开发了一种新型皮碗，提高了封堵的可靠性。在仿真模拟软件被广泛应用之前，对封堵器结构的认识主要依靠经典力学的知识，不仅计算工作量大，计算结果也不够精确，而且对其结构特性与整体应力分析较匮乏。为了保证安全，往往导致封堵器机构设计过于策重，成本增加。笔者结合 ANSYSWorkbench软件，通过对一种封堵器结构进行分析，建立了封堵器的三维力学模型，对实施封堵时的工作情况进行模拟，力图获得封堵器的应力分布，并对其进行结构优化，获得更为轻便、易于现场施工的封堵器。
带压封堵过程解析
高压管道进行在役焊接，必须先进行封堵。首先使用开孔机在受损管道的上、下游开设平衡孔，而后开设旁通管线和封堵孔【12]。在旁通管线建立完成之后，对管道实施封堵。图1为封堵器
*方群，男，1988年7月生，硕士研究生。陕西省西安市，710049。
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