大壁厚不锈钢复合板压力容器建造关键技术及应用

在大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造过程中,通过深入研究其技术要点和难点,优化焊接接头结构设计,成功形成了一套完整的新型建造关键技术。这套技术不仅优化了焊接接头结构,还创新了一系列施工方法,包括筒体加热卷制、接头坡口机加工、接管内壁耐蚀层TIG/FCAW自动堆焊、不锈钢衬管液氮冷套、球形封头内壁耐蚀层带极埋弧堆焊、纵环缝窄间隙埋弧自动焊以及管口接头马鞍型埋弧焊等。这些新型建造关键技术的应用,在提高压力容器质量效果的同时,也带来了显著的经济效益,为行业同类型设备的建造提供借鉴。在未来的研究中,可以进一步探索这些技术在其他领域的应用,以实现更广泛的技术交流和合作。同时,对于大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造,仍需不断深入研究其材料特性、工艺参数和施工方法,以不断提高设备的性能和安全性。

面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化

目的研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2%以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。

基于可靠性方法的大口径天然气管段壁厚设计

我国陆上天然气管道规模庞大,管道路由地形、地貌和气候特征复杂多样。面对管道及管道所处环境的复杂性,提高油气管道的本质安全水平是行业和民众的共同需求,保证陆上天然气管道安全和可靠运行也越来越成为行业关注的焦点。为达到这个目标,可以采用从源头上对陆上天然气管道的设计方法进行改进的办法。目前天然气管道设计大多普遍利用传统的基于应力的设计方法,该方法由于采用单一的安全系数导致油气管道的安全裕度难以考量,针对此问题,基于可靠性的油气管道设计和评估方法(Reliability Based Design and Assessment,简称RBDA)正成为现代陆上天然气管道设计的趋向,该方法可量化管道全生命周期中的风险,避免采用不合理或过于保守的设计标准。故本研究综合CSAZ662《油气管道系统》标准规范的油气管道可靠性设计方法,并结合国内部分机构根据我国国情而修正的可靠性研究,利用RBDA方法流程,根据某段实际天然气管道确定该管道失效的主要原因(以腐蚀和第三方破坏为主),设计了管道在其生命周期内的极限状态,根据极限状态选择对应的极限状态方程类型,并利用多种数据统计分析方法和软件确定方程中所涉及各个随机变量参数的分布类型,之后利用蒙特卡洛法(Monte-Carlo法)计算设计壁厚条件下得到天然气管道失效概率,统筹考虑其他失效原因的权重,进而得到该管道的可靠度,将该可靠度数据与国内外标准规范确定的目标可靠度进行对比,检验是否满足可靠度目标。由此,对大口径天然气管段完成壁厚设计,实现了使用RBDA方法对1016 mm大口径天然气管道设计的整体流程。

大壁厚NiCrMoV钢的窄间隙焊接工艺与接头性能

针对电站设备转子用大壁厚NiCrMoV钢,分析了材料焊接性,采用窄间隙埋弧焊工艺获得了完整的焊接接头,分析了焊接接头的组织、硬度、拉伸与弯曲性能。结果表明,整个焊接接头为完全冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为回火贝氏体+少量回火马氏体,热影响区中的粗晶区和细晶区均为回火马氏体组织和沿晶界分布的少量碳化物,母材为回火贝氏体+回火马氏体的混合组织;接头热影响区硬度最高,焊缝硬度略低于母材;焊接接头的抗拉强度随着温度的升高逐渐降低,均满足设计要求;焊接接头经过180°弯曲性能测试均未发现微裂纹,表明接头的延展性良好。

基于超声导波的高温管道壁厚监测技术优化

超声导波技术因可将超声换能器与高温环境隔离而常被用于高温管道的壁厚监测系统,但高温下常规耦合技术失效问题和信号信噪比低的问题影响了测量系统的可靠性和测量精度。设计用于传导超声信号的导波杆,基于声学匹配原理优化干耦合技术,解决高温环境下常规耦合技术的失效问题。提出自适应激励方式和测量数据的乘幂算法以提高高温下测量系统的自适应性和信号信噪比。采用智能分段声速方法对声速进行修正,使高温超声导波测厚系统的测量精度达到±0.03 mm。实验结果表明:在500℃的长期热源环境下,超声波换能器端的温度最高不超过56℃,验证了测量系统在高温环境下的可靠性。

基于超声检测的管道壁厚在线监测系统

以超声检测技术为基础的油气管道壁厚在线监测技术,对降低人力监测成本,提高油气管道减薄及失效的早期预警能力有重要意义。基于超声反射法设计了一套具有多通道的高精度超声管道壁厚在线监测系统,并在不同的试验温度下进行多壁厚在线监测试验,最后对结果进行分析校正,得到修正方程和修正模型。试验结果表明,采用所提数据拟合修正方法,管道壁厚超声检测的绝对误差在±0.04 mm内,相对误差在1%内,实现了油气管道壁厚的高精度监测。

张力减径张力系数对无缝钢管壁厚不均的影响

通过观察内孔形状及测量壁厚对无缝钢管壁厚精度情况进行研究;采用电子扫描显微镜对合金微观组织进行分析。结果表明:张力减径过程中采用大张力系数配合等壁或减壁方式进行轧制,可有效改善无缝钢管壁厚的均匀性,提高壁厚精度。采用大张力系数进行轧制的无缝钢管的组织呈现均匀分布的特征。

有限壁厚圆管的声辐射

为研究有限壁厚圆管的声辐射特性,使用二维(2D)轴对称时域计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法计算了管口反射系数和端部修正。无限薄圆形管道计算结果与理论值吻合良好,从而证明了计算方法的正确性。研究了壁厚对管口声辐射的影响,计算结果表明,随着壁厚的增加,反射系数的幅值逐渐减小,端部修正系数则明显增大。通过对计算结果的多项式拟合,给出了反射系数和端部修正的拟合公式。最后应用该拟合公式计算管口的辐射声阻抗,结合有限元方法计算了有限壁厚膨胀腔消声器的减噪量(noise reduction,NR),通过与使用自动匹配层计算得到的结果对比,验证了拟合公式的准确性和实用性。

3003铝合金双层盒形壳体液压成形工艺及壁厚控制

为解决铝合金双层盒形壳体拉深成形开裂难题,提出了盒形件充液拉深与液压胀形复合成形工艺。通过工艺仿真研究了压边力、液室压力及胀形压力对双层板盒形件成形起皱和开裂的影响,并对关键工艺参数进行了优化。结果表明:充液拉深工艺有助于改善壁厚分布,合理的液室压力能够减少内外层板壁厚减薄,但液室压力过大会导致板料初期反胀过度引发减薄甚至破裂,在一定的胀形压力下外板能够实现贴模成形。通过实验研究了复合工艺对铝合金双层盒形壳体成形的影响,最大壁厚减薄率小于15%。该复合工艺为铝合金双层壳体零件成形提供了新方法。

基于超声导波的氟化工高温管道壁厚检测技术

基于超声导波无损检测技术,开发了一套应用于氟化工装置高温管道的壁厚检测装备,结合无线传输技术能够实现对高温管道腐蚀状况的长期在线监测,进而降低因腐蚀问题造成的泄漏、破裂等事故的发生频率。采用矩形波导杆作为温度缓冲结构,在超声换能器和高温管道之间实现自然降温,同时还能作为传递非频散水平剪切波的媒介。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对波导杆和高温试件进行热仿真分析和超声波场模拟,对波导杆进行结构优化,并在波导杆上激励和接收了非频散水平剪切波。对常温和高温工况下的不锈钢板进行试验和仿真分析,研究了超声导波的传播特性与机理,测量了不同温度下的钢板厚度,揭示了温度对厚度测量的影响规律。

壁厚对波纹钢管涵受力与变形特征影响分析

以桐岳高速六标波纹管人行通道为工程背景,采用有限元数值模拟的方法,分析不同壁厚(5 mm,6 mm,7 mm,8 mm,9 mm)条件下拱形波纹钢涵洞受力及变形的特征。结果表明:壁厚的增加会整体降低管涵的应力;壁厚的增加对管涵侧面的应力变化控制效果要好于管涵顶部和底部区域;壁厚的增加可以减小波纹钢管涵的变形,当壁厚增加至一定的值时,减小的变形量较小;若仅考虑壁厚对结构的受力及变形这一影响因素,本工程中波纹钢管涵的较佳壁厚选择为7 mm。

7 500 m3 C型独立LNG液舱壁厚计算方法研究

海上浮式装置运输是目前LNG的主要运输方式,其中C型独立液舱是浮式装置上重要的LNG储存设备。若液舱壁厚过小,一旦发生强度失效导致储液泄漏,将造成严重的后果。而LNG独立液舱通常采用价格较贵的9%镍钢材质,壁厚过大将会造成成本增加。因此,C型独立LNG液舱的结构强度和壁厚计算的准确性对于实际工程具有重要的影响。结合7 500 m3C型独立LNG液舱研究,对筒体和封头壁厚计算方法进行简要介绍和分析。

耦合辊轮转速对超薄壁环件滚压成形壁厚影响

文章结合仿真分析和实际的试验验证,研究了驱动以及导向辊轮在不同转速耦合时对超薄壁环件的壁厚影响,结果表明,壁厚平均减薄率随驱动辊转速的增大而不断增大。然而在耦合双辊时,驱动辊转速为0.2 rad/s,耦合导向辊为0.2 rad/s时为最优加工参数。在中速区间加工时,导向辊转速的提升可一定程度促使环件壁厚减薄率下降,过高或过低的导向辊转速均会导致材料壁厚减薄率上升。该项研究揭示的辊轮转速耦合效应对于环件壁厚减薄率的影响及其变化规律,有助于改善金属密封圈的加工流畅性、厚度一致性,对汽车排气系统等相关领域的密封性研究提供借鉴和参考。

长输直埋供热管道材质和壁厚的选取

以宁夏华电灵武公司向银川市长距离大温差集中供热项目为例,为了保证长输供热管道的安全性,以长输供热工程对供热管道的要求为出发点,选取长输供热工程中直埋供热管道的材质和壁厚。结果显示:工作管管径小于DN800时,管道材质选用Q235B;工作管管径大于等于DN800时,管道材质选用Q355B材质的工作管。研究表明,该方案能够满足工程管网运行的安全性且成本较低。

壁厚分布对金属隔膜翻转偏心行为的影响研究

为确保金属隔膜的有序翻转,实现贮箱质心规则变化和推进剂均衡排放,研究分析了壁厚分布对金属隔膜翻转偏心行为的影响。结果表明:对于等壁厚隔膜,锥壳和球冠具有一定的纠偏能力,过渡球壳不具有纠偏能力。采用过渡球壳均匀变壁厚方案,通过增大偏向段和偏离段翻转启动压力差ΔP_(r),促使偏离段较小的轴向分力P_(y)优先达到翻转启动压力P_(r),进而提升过渡球壳纠偏能力,以更小的壁厚梯度和更低的重量代价实现隔膜翻转不偏心。

基于脉冲涡流技术的提离高度和壁厚检测

为了研究脉冲涡流技术在检测带有包覆层的压力容器或管道壁厚时,提离高度和保护层材质对检测结果的影响,分析了提离高度对脉冲涡流信号的影响,并提出了一种利用中期信号截距计算提离高度的方法,研究结果表明,不同保护层材质对脉冲涡流信号的影响各异,其中不锈钢皮影响较小;铝皮增加了信号幅值;而镀锌铁皮降低了信号幅值。在利用晚期信号斜率计算壁厚时,提离高度的影响较小,但对于铝皮保护层,计算壁厚随提离高度的增加而降低,需要用校准公式进行校准。通过试验验证,校准后的计算壁厚与实际壁厚相差不超过2%,表明校准方法是有效的。

高温锅炉管道在线壁厚检测方法研究

由于运输介质的特殊性,部分高温锅炉管道壁温可达500℃,因此常配置厚包覆层实现保温作用,考虑到其不便停机、难以拆除包覆层的问题,常规方法无法实现对其的在线壁厚测定。文章以一段高温锅炉管道模拟试样为试验对象,在高温条件下,应用不拆包覆层情况下的瞬变电磁检测及拆除局部包覆层情况下的电磁超声检测,实现管道壁厚的异常位置初步筛查,进而进行精准测量。基于此,提供了一套针对高温锅炉管道的壁厚测定方法,实现了高温锅炉管道在线壁厚检测。

楔形变壁厚排架柱设计研究

丽江三义机场T3航站楼屋盖采用排架结构体系,由楔形变壁厚排架柱支承。沿排架柱网布置立体桁架,在立体桁架间布置网架。结构竖向传力体系由网架、立体桁架与楔形变壁厚排架柱组成。现行规范中尚未明确楔形变壁厚排架柱的稳定承载力计算方法,设计中通常采用门式刚架的变截面柱计算公式进行计算长度法验算。基于直接分析法,对应排架柱构件不同失稳模态,分别采用了相应的初始构件缺陷分布,考虑了整体初始几何缺陷下结构的一阶弯矩方向,通过条件极值方法判断了构件初始缺陷的最不利方向,建立对应的分析流程,并与计算长度法结果进行对比。结果表明:楔形变壁厚排架柱构件初始缺陷采用一端约束、一端自由构件的失稳模态更加合理,计算长度法的冗余度及安全性均优于直接分析法。

某电厂锅炉水冷壁管壁厚异常减薄原因

在某电厂水冷壁管的防磨、防爆检查过程中,发现大批量水冷壁管壁厚发生异常减薄现象。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法对壁厚异常减薄原因进行分析。结果表明:水冷壁管向火侧管壁异常减薄的主要原因是向火侧管壁发生硫化物高温腐蚀,最终导致水冷壁管壁厚异常减薄。

基于XGBoost模型的海上压力容器设备壁厚预测研究

海洋平台压力容器在运行中承受较大的工作载荷,服役环境复杂,常出现裂纹、腐蚀等失效问题,常用超声波测厚无损检测技术对设备服役状况进行定期检测。本文采用机器学习算法构建设备壁厚预测模型,基于历史检测数据实现海上压力容器减薄情况的预测功能。经样本数据的特征工程处理,以容器壁厚作为模型预测目标,设计温度、工作压力、容器类型等基础数据作为输入,对模型进行训练及测试。结合模型预测性能的评估及调参处理,获取预测评价指标较优的XGBoost模型。该模型能够为设备状态的评估及风险策略提供指导作用,对海洋平台的安全生产具有重要意义。