1. Análisis y conclusiones para Manifoldes de flujo a alta presión
1) Según la ley de distribución de tensiones de los Manifoldes de flujo de alta presión, ya sea el componente un conjunto de tubería recta de alta presión, Unión giratoria, tubo en T o Unión de martillo, el nivel de tensión disminuye gradualmente desde la pared interior hasta la pared exterior. El nivel de tensión es mayor en la pared interior porque la carga de trabajo actúa directamente sobre la pared interior.
2) Distribución de áreas de alto estrés. En un conjunto de tubería recta de alta presión, la zona de mayor tensión es la pared interior de la tubería. En un Unión giratoria, la zona de mayor tensión está en la superficie interna del codo. En un tee, la zona de mayor tensión está en la entrepierna donde se cruzan la tubería principal y la tubería de rama. La entrepierna del tee es una zona de concentración de estrés. Esto es completamente coherente con el análisis cualitativo y también se ajusta al rendimiento mecánico estructural.
3) Estrés que supera el estándar. A partir de los cálculos por elementos finitos, bajo una carga de trabajo de 100 MPa, la tensión en la entrepierna donde se cruzan la tubería principal y la ramificación de una tee importada alcanza los 759,633 MPa. De hecho, este no es el verdadero estrés en la entrepierna. Es decir, el verdadero estrés del tee no puede alcanzar un valor tan alto. Este nivel de esfuerzo es causado por el modelo de elementos finitos del tee. El modelo forma una punta afilada en la entrepierna del tee, lo que provoca concentración de tensiones, mientras que la estructura real no es una punta afilada.
4) La vida útil del diseño de la tubería puede considerarse generalmente de 10 a 15 años. Además de cumplir con los requisitos de resistencia, el grosor de la pared de los componentes del Manifold debe incluir margen para corrosión, desgaste y desviación negativa de fabricación. La tasa anual de corrosión puede considerarse de 0,1 mm. Cuando se calcula la tensión para todos los componentes del Manifold de línea de flujo a alta presión con un espesor de desgaste de 2 mm, los requisitos normales de servicio siguen cumpliéndose.
5) Los resultados experimentales tanto para materiales nacionales como importados de Manifoldes de Línea de Flujo de Alta Presión muestran que los Manifoldes de Línea de Flujo de Alta Presión tienen una gran rigidez.
6) La zona de mayor tensión de un tee se encuentra en la entrepierna donde se cruzan los dos tubos. Bajo una carga de trabajo de 100 MPa, el esfuerzo de Mises de la mayoría de los componentes del Manifold está entre 300 MPa y 370 MPa, y la reserva de resistencia es relativamente baja.
7) El número de ciclos de carga alterna que experimentan los Manifoldes de línea de flujo de alta presión es relativamente bajo. Por lo tanto, ya sea utilizando la teoría de la fatiga o la teoría del crecimiento de grietas, los resultados del análisis muestran que la vida útil segura de los Manifoldes de flujo de alta presión es superior a 20 años.
2. Recomendaciones y perspectivas para Manifoldes de flujo de alta presión
1) Establecer archivos para los Manifoldes en servicio y realizar un mantenimiento e inspección exhaustivos cada 2 o 3 años. La inspección debe incluir el estado de servicio, el nivel de desgaste, la corrosión y los incidentes repentinos. Cuando se encuentren grietas, compáralas con los resultados de la investigación. Si la grieta está en un estado seguro, el componente puede seguir utilizándose, pero debe observarse el cambio en el crecimiento de la grieta para que los problemas puedan diagnosticarse a tiempo y los Manifoldes de línea de flujo a alta presión puedan funcionar de forma segura y fiable.
2) La teoría y los métodos de esta investigación pueden extenderse a la predicción de daños para varios tipos de Manifoldes de flujo de alta presión en la industria petroquímica. Cuando aumenta la presión de trabajo, aumenta el número de ciclos de carga alternos, ocurre daño accidental o cambian muchos otros factores, y para otras piezas de alta presión no cubiertas en este artículo, este método de investigación puede seguir utilizándose para hacer predicciones de daños para piezas correspondientes de alta presión.
3) La investigación sobre la fractura por fatiga de tuberías y Manifoldes de alta presión aún se encuentra en la etapa lineal-elástica. El cálculo de la zona plástica de la punta de la grieta también se basa en el análisis elástico, con correcciones correspondientes para obtener respuestas aproximadas. Muchas fórmulas en mecánica de fractura son fórmulas empíricas, y su base teórica aún no es lo suficientemente sólida. Por lo tanto, la mecánica de fractura macro y micro debe combinarse. Partiendo del mecanismo de formación de grietas, deberían estudiarse los mecanismos de fractura para obtener respuestas más precisas y aplicar gradualmente los resultados al análisis de fracturas de Manifoldes de Línea de Flujo de Alta Presión y otros recipientes de presión. Por lo tanto, esta investigación aún necesita un desarrollo más profundo.
