国内工业管道中的国标三通的分类及计算方法

国内工业管道中的三通种类繁多，按照不同的形式大致可分为以下几种类型。1)按制造方式可分为：焊制三通、挤压三通、锻造三通和铸造三通；2)按主、支管轴线的夹角，可分为正三通(900)、斜三通和Y型三通；3)按支管半径大小，又可分为等径和异径三通；4)按三通与直管的连接方式可分为：(a)对焊三通。
国标三通通常用在公称直径(DN)等于或大于40mm的管道上，广泛用于可燃物料的管道，也用于其它高压、高温物料的管道。对焊连接比其它连接形式可靠、价格便宜且没有泄漏点。一般要求三通与直管的连接处壁厚相同。(b)承插焊三通。一般用锻造后再机加工的方法制造，石油化工企业管道中多采用了公称直径在15-80mm范围内的锻钢制承插焊三通。(c)螺纹三通。螺纹三通通常由锻钢、铸钢、铸铁和可锻铸铁等制造。铸铁国标碳钢三通适用于低压水、气管道，铸钢螺纹三通作为高温高压管件，材料一般为碳素钢、铝钢、铬铝钢等。(d)法兰三通。法兰三通多用于特殊场合，例如铸铁管、衬里管以及与设备或阀门的连接。
尽管国标无缝三通有如此多的种类，但实际石化和热电行业常用的类型不多。以制造方式区分，在中低压力和小口径场合多见挤压三通，而在高压和大口径情况下多选用碳钢三通；以连接方式分，直径在50毫米以上的管道一般采用对焊三通，直径在40毫米以下的管道多采用承插焊三通或螺纹三通加密封焊。
三通适于工程应用的计算方法
鉴于国标碳钢三通自身结构复杂、结构参量甚多及极限载荷研究在含缺陷压力管道安全评估中的重要地位，同时考虑到建立含局部减薄缺陷三通应力及极限载荷解析解的难度和理论推导不能较好地模拟力学模型及其边界条件的局限性，本文决定以有限元分析方法为手段，在积累大量不同几何参量三通塑性极限载荷数据的基础上拟合获得塑性极限载荷的计算式，从而探索出适于工程应用的计算方法。针对目前所存在的问题，在前人研究成果的基础上确定了以下研究内容：
(1)用有限元方法分析计算无缺陷焊制三通在内压作用下的极限载荷，研究国标无缝三通几何参量对塑性极限内压的影响规律，从而达到简化塑性极限内压影响因素的目的，并在大量有限元计算的基础上，建立覆盖面较广的塑性极限内压数据库。
(2)通过已建立的无缺陷焊制国标碳钢三通塑性极限内压的数据库，拟合适合于工程应用的、具备较高精度的无缺陷三通塑性极限内压的工程估算式。
(3)对含局部减薄缺陷焊制三通受内压作用的情况进行数值分析计算，研究其塑性极限内压。
a、通过对含底部凹坑缺陷的三通进行有限元分析，研究减薄轴向长度、周向长度及减薄深度对塑性极限内压的影响规律。
b、通过对减薄尺寸相同的三通进行有限元分析，研究三通本身的几何参量对三通塑性极限内压的影响规律。
c、完成大量的有限元计算，并建立具有较广覆盖面的含缺陷国标无缝三通塑性极限内压数据库，从而为含缺陷碳钢三通塑性极限载荷工程估算式的提出提供数据基础。
d、对上述的研究成果进行分析，给出含缺陷三通塑性极限内压的工程估算式。
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