[发明专利]一种GLCC分离器专用斜切三通锻件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GLCC分离器专用斜切三通锻件的制造方法。 

背景技术

气液旋流分离器(GLCC)依据离心分离原理实现气液的分离，与传统的依靠重力实现气液分离的容积式分离器相比，具有结构简单、能耗低、质量轻、应用方便等优点。 

GLCC 的结构如图1所示，它是带有倾斜切向入口和气体及液体出口的设备主体垂直管，既没有可运动部件，也无需内部装置。气液混合物由切向入口进入旋流分离器后形成的旋流产生比重力高出许多倍的离心力，由于气液相密度不同，所受离心力差别很大，重力、离心力和浮力联合作用将气体和液体分离。液体沿径向被推向外侧，并向下由液体出口排出；而气体则运动到中心，并向上由气体出口排出。入口段结构决定着进入GLCC 的气/液分布及其初始切向入口速度的大小。由于GLCC的性能在很大程度上受切向入口速度的影响，因此入口段是GLCC 重要的组成部分。斜切管与垂直管衔接处的三通是GLCC分离器整个设备应力分布最复杂的地方、也是整个设备受力最危险的地方，因此，GLCC分离器专用斜切三通的结构设计对GLCC分离器实现气液分离效果至关重要。 

现有的GLCC分离器专用斜切三通采用63°斜切三通焊件，如图2所示，是通过开在垂直管1处开斜切孔，插入斜切管2焊接后，再在斜切管2内部焊接一块斜挡板3制作而成如图2和图3所示，制造过程简单。但是，在上述制造过程中存在如下问题：1、开斜切63°的孔难度大，开的孔形状不规则，斜切管2放样不准；2、垂直管1与斜切管2的角度很难准确定位，导致63°的夹角偏差较大，从而很难保证GLCC的分离工艺性能；3、因结构尺寸限制，该结构只能采用单面焊，设备内部不能清根、再焊接，从而很难保证全焊透；4、该结构是在焊接后，对焊缝进行的RT或UT检测，由于形状结构限制，无法进行射线检测（RT检测）和超声波检测（UT检测），导致该结构的焊接质量无法得到保证；5、在斜挡板3处存在一个密闭腔室4，如图3所示，存在积液，从而产生间隙腐蚀。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种确保斜切管中心线与垂直管成63°夹角，斜切管与垂直管内部相切且整体锻造，并且减小了该三通处结构的应力分布、应力值，不存在腔室积液和间隙腐蚀的GLCC分离器专用斜切三通锻件的制造方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种GLCC分离器专用斜切三通锻件的制造方法，包括以下步骤： 

（1）设计GLCC分离器工艺尺寸大小，包括斜切管的孔径、垂直管的孔径，并预设斜接管及垂直管的壁厚t，斜接管及垂直管的壁厚设置为相同；

（2）建模与分析

a.利用三维建模软件创建步骤（1）设计的GLCC分离器的三维模型，然后将三维模型导入ANSYS有限元分析软件中，或者直接在ANSYS有限元分析软件中创建步骤（1）设计的GLCC分离器的三维模型；

b. 在ANSYS有限元分析软件中进行单元类型选择及设置，单元类型选择带有中间节点六面体单元；由于该单元每个节点有三个自由度，即X、Y、Z方向上的位移；该单元带有中间节点，单元容易变形，可处理大变形和大应变问题，能较好的反映加载过程中的塑性变形；该单元亦是节点数可变曲面块单元，若采用一致缩减积分，可极大减少非线性分析求解时间，单元输出结果主要包括单元（或节点）应力、应变、位移等；

c. 在ANSYS有限元分析软件中进行材料相关参数的设置，设置的主要参数有GLCC分离器的材质的弹性模量及材料的泊松比；

d. 利用ANSYS有限元分析软件进行有限元网格划分，即根据三维模型的大小及求解精度的要求，在ANSYS有限元分析软件中进行网格大小的设置，设置完成以后，三维模型自动进行网格划分；

e. 利用ANSYS有限元分析软件对三维模型的端面压力进行求解，求解过程具体为：对三维模型进行施加压力及约束，约束为将三维模型下端面设置为固定，根据公式T=p*d/(4*t)，计算获得施加在垂直管或斜切管的端面压力，其中p为施加压力，t为垂直管或斜切管的壁厚，若d为垂直管孔径，则T相应为垂直管的端面压力，若d为斜切管孔径，则T相应为斜切管的端面压力，从而获得垂直管整体受到的压力，即垂直管的端面压力T和施加压力p之和,以及斜切管整体受到的压力，即斜切管的端面压力T和施加压力p之和；