超高壓泵承壓件優化設計方法

魯 飛，陳正文，韋志超，王振剛，梁 勇，喬建勛

（1.合肥通用機械研究院有限公司 通用機械復合材料技術安徽省重點實驗室，合肥 230031；2.南通中遠海運船務工程有限公司，江蘇南通 226001；3.寶雞石油機械有限責任公司泵業分公司，陜西寶雞 721000）

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近年來超高壓往復泵（以下簡稱超高壓泵）在船舶高壓水除銹行業應用越來越廣泛，其工作壓力達到270～300 MPa。在如此高的壓力下，超高壓泵的承壓件經常會發生開裂失效，導致泵發生高壓水泄漏不能正常運行的故障，嚴重影響整套高壓水除銹設備的安全可靠運行。發生開裂失效的承壓件如圖1所示。

圖1 發生疲勞開裂的承壓件Fig.1 Pressure parts with fatigue cracking

在高壓往復泵液缸體開裂問題的研究方面，魯飛等［1］分析了高壓甲胺泵缸體開裂原因，并從選材和結構設計等方面提出了解決措施。莫麗等［2］對壓裂泵閥箱進行了有限元強度計算和疲勞壽命分析，并提出有關結構設計和強化工藝措施的建議。在超高壓泵承壓件的開裂問題的研究方面還未見有文獻進行有關研究。近年來，國內學者對超高壓承壓件的研究主要為自增強處理的理論和數值模擬。如周謐等［3］進行了厚壁圓筒自增強理論與數值模擬對比分析，推導了簡便的厚壁圓筒最佳自增強處理壓力理論計算公式，并得出經過自增強處理后，可以大大降低圓筒內壁應力值和降低管材材料要求，節約成本的結論。王新杰等［4］進行了超高壓組合缸體自增強工藝的有限元模擬與對比研究，得出先套裝后進行自增強處理優于自增強處理后再進行套裝的工藝?！?br>