裂纹缺陷对液化气球罐强度的影响

梁清香，董双巧，王 赟(太原科技大学应用科学学院，太原 030024)

液化石油气球罐使用数年之后，常常会出现大量的裂纹缺陷，对球罐的安全运行带来严重影响[1]。裂纹缺陷分布在内表面、外表面、柱腿以及接管等球罐中典型位置，其中内表面裂纹占裂纹总数的60%.而内表面裂纹多产生在内表面上下极板、赤道上下环缝、带与带之间的焊缝部位。形状大都是纵向、横向裂纹，局部有树枝状、放射状、星星状裂纹。其中，横向环缝裂纹居多，占球罐内表面裂纹总数的51%[2].长度在3 mm～20 mm之间，深度在1 mm～10 mm之间。刘文涛、陈冰冰等人对裂纹缺陷的数量、位置、尺寸等作了统计并探讨了裂纹的成因[3]。黄齐飞采用磁粉探伤技术对1 000 m3液化石油气球罐进行了无损检测，结合进行试验结果对球罐横向裂纹的产生和扩展原因进行了分析[4]。王泽军和刘宏臣对1 500 m3液化石油气球罐的整体应力做了研究[5]。

本文应用MSC.marc软件，分析1 000 m3液化石油气球罐内表面的裂纹缺陷对球罐的强度影响。研究结果对在役带裂纹缺陷的液化石油气球罐的安全使用和评定具有实际意义。

1 1 000 m3液化石油气球罐几何参数

1 000 m3液化石油气球罐的外形及简化处理参见文献[6]。球罐几何结构参数见表1所示。

表1 球罐几何参数

简化后的模型如图1所示[6]。其中r1=6 186 mm，r2=6 150 mm，r3=250 mm，r4=250 mm.

图1 球罐尺寸

2 裂纹尺寸对球罐的强度影响

建立带裂纹球罐的有限元模型，讨论在球罐内表面裂纹位置及长度改变时等效应力的分布情况。

2.1 横向裂纹

尺寸：球罐属于轴对称，中心对称模型。……