含裂纹缺陷的常压铁路罐车安全性评定

摘要

常压铁路罐车运输具有装卸方便、计量容易、有效容积大等特点，主要运输一些危险化学品，罐车的安全性将直接影响整个铁路的运输安全。在役罐车常常产生如大面积腐蚀减薄、局部腐蚀、表面裂纹等缺陷。为保证罐车安全使用和降低维修费用，可以采用安全评定技术对在役罐车进行安全评定，一般准则是对评定对象的状况调查（历史、工况、环境等）、缺陷检测、缺陷成因分析、失效模式的判断、材料检验（性能、损伤、退化等）、应力分析、必要的实验与计算。
　　本文在分析在役罐车腐蚀、缺陷的形成机理、失效模式、应力集中情况以及在关于安全性评定的标准规范的基础上，结合相关标准规范，建立罐车的受力模型，分析罐车在运行时的受力情况，并运用有限元分析软件ANSYS，分析罐车在不同工况载荷的情况下，裂纹缺陷的深度以及长度发生变化时，裂纹缺陷的应力大小以及变化情况。对罐车内部出现的裂纹缺陷进行安全评定工作，最后根据计算出的疲劳扩展值给出安全等级系数，从而得出在该裂纹缺陷存在的情况下罐车的剩余使用寿命。
　　本文对西安车辆厂 G11型常压铁道罐车罐体进行宏观检查、超声壁厚、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等检测，发现铁路罐车聚液窝处存在一表面裂纹，其深度为2mm，长度为10mm，计算得出该裂纹缺陷存在是允许的存在，运用安全评定标准CVDA-1984对罐车内该裂纹缺陷进行安全性分析。评定结果表明，裂纹尺寸保持不变时，外界载荷越大，裂纹缺陷应力越大；处于同一载荷情况下，随着裂纹尺寸的增加，应力也增大，但当裂纹尺寸增大到一定程度时，其缺陷处应力大小增加的幅度随着减少。通过对裂纹采用疲劳评定以及脆断评定，最后确定使用寿命4.35年。
　　通过对罐车内的裂纹缺陷进行安全性评定以及应力分析，对铁路罐车内部出现的裂纹缺陷进行安全性评定工作的主要目的在于降低因维修而产生不必要的费用，从而降低成本并提高经济效益以及设备的可靠性能。

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第一章 绪 论

1.1 铁路罐车运输、特点及危化品管理现状

1.2 目前国内罐车使用状况以及腐蚀原因

1.3 国内外压力容器安全性评定技术研究现状

1.4 本论文主要研究内容

第二章 安全评定相关理论

2.1 安全评定中的断裂力学理论

2.2 疲劳寿命的概述

2.3 本章小结

第三章 含裂纹缺陷的铁路罐车有限元分析

3.1 有限元分析方法及软件介绍

3.2 有限元法的力学模型

3.3 罐车受力分析及ANSYS模型的建立

3.4 模拟计算结果统计

3.5 本章小结

第四章 常压铁路罐车的无损检测

4.1 铁路罐车无损检测技术

4.2 铁路罐车无损检测实验报告

4.3 本章小结

第五章 G11型罐车罐体的应力分析及裂纹的安全评定计算

5.1 罐体应力分析及计算

5.2 罐体裂纹的安全评定计算

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢

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