工艺想提速,槽液温度从四十多抬到六十多。设备科的问题是:原来 12 毫米的槽壁还够不够。答案不能只给一个板厚,因为槽壁能不能撑住,是板厚和加强筋间距两个数一起决定的,动一个另一个必须跟着算。

温度上去,受力条件没变,能力变了

矩形槽的槽壁承受的是液柱静压,压力随深度线性增加,底部最大。这个压力跟温度没关系——液位不变,压力就不变。变的是材料:温度上升以后,PP 的许用应力和弹性模量同时下降。前者关系到会不会破坏,后者关系到会不会鼓肚。要注意的是这两个数不是按同一条曲线掉的,不能拿一个折减系数把两件事一起打发了。

实际工程里,先出问题的几乎都是变形而不是破坏。槽壁向外鼓,鼓到一定程度,角焊缝被撬开,或者顶部拉裂。所以温度提高以后的校核重点,是刚度,是变形量。

加厚和加密筋,各有各的账

  1. 先按新温度重新取材料参数,别用常温的数直接套
  2. 算变形:现有板厚和筋间距下,最深处的挠度是多少,超没超允许值
  3. 如果超得不多,优先加密加强筋——筋间距减半的效果远大于板厚加一档
  4. 如果超得多,加厚和加密一起上,同时核算槽体自重和地脚
  5. 校核角部和底板过渡处,那里是应力集中位置,加筋帮不上忙
  6. 最后核一遍加筋后的焊缝总长和工时,看还划不划算

加强筋不是越多越好

加强筋的作用是把槽壁分成若干小跨,间距减小,跨中弯矩下降得很快,所以加密筋通常比加厚板更经济。但它有两个副作用。

一是焊缝。每根筋两侧都是角焊缝,筋越密焊缝越多,焊接过程中的收缩应力也越多。高温槽体上,这些残余应力叠加运行应力,加强筋从中间开始脱焊是很典型的一种裂法。二是热变形。筋和壁板厚度不同,升温降温时收缩不同步,反复的温度循环会让焊根一点点疲劳。

所以加密要有度,筋的截面和焊脚尺寸也要跟着调整,不是简单地把根数翻倍。筋的方向同样重要:竖筋主要控制底部的水平弯曲,横筋主要控制整体鼓胀,多数槽体两者都需要,只加一种方向效果有限。

温度上去以后,别忘了槽体会变长

还有一件常被漏掉的事:槽体本身会热胀。一个几米长的 PP 槽,温度升二十度,长度方向的变化量足以把接在槽壁上的管子别出应力。地脚如果是全部固定死的,槽底还会被约束住产生额外的翘曲。改造时要一并检查:地脚留不留滑移、接管处要不要加可拆短节或软接。

另外,温度抬高以后槽液的挥发和结晶也会变。液面上方的槽壁长期接触高温酸雾,那一圈往往比浸没段先出问题;结晶多的工况,晶体会在加强筋和壁板的夹角里越积越厚,把筋一点点撑开。所以改温度这件事,最后要看的不止是强度校核,还有那几处死角好不好清。金浩丰在配板厚的时候,通常会建议液面上下各半米按同一档来,不要为了省那点料在这个位置分界。

槽壁厚度与加强筋这两个数,金浩丰只能给板和焊条:2 到 30 毫米、幅宽 1300 和 1500,阻燃料可订,焊条与板同批原料。我们不做整槽,也不上门改造;超出 PP 合理使用范围的直接说不建议用。186 1558 6932。