换热器管板胀接接头开槽结构的模拟与试验研究

为增强换热器管板胀接接头在常温下的抗拉强度,通过有限元分析和试验验证,开发一种具有阶梯型开槽结构的管板接头。建立不开槽、标准开槽和阶梯开槽的三种胀接接头的理论分析模型,利用弹塑性理论进行胀接过程和接头拉脱过程的有限元模拟,探究不同开槽形式的胀接接头处的拉脱破坏形式,并且对三种胀接接头开展常温下的拉脱试验,得出不同开槽形式的胀接接头的拉脱力。结果表明:开槽结构的胀接接头的拉脱力明显高于不开槽结构的胀接接头,并且阶梯槽胀接接头的拉脱力最大。阶梯槽胀接接头在拉脱过程中会出现“驼峰形”的陡坡,拉脱难度更大。胀接接头在开槽位置形成多条较宽的高应力残存环带,这些高应力残存环带是保证开槽接头密封性和抗拉脱力的关键因素。

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。

换热器管板液压胀接接头高温强度及拉脱性能的数值模拟与试验研究

结合理论分析、有限元模拟和试验验证,系统地对12Cr2Mo1管板与321不锈钢管子组成的换热器管板胀接接头在不同温度载荷下的残余接触压力和拉脱性能进行了研究。利用叠加原理建立了胀接接头在高温下残余接触压力的数学模型,得到了胀接接头残余接触压力分布规律以及在不同环境温度下残余接触压力和拉脱力随温度的变化关系。模拟和试验结果表明,高温下胀接接头的残余接触应力明显高于常温,且下端的残余接触应力高于上端;拉脱强度随着温度的升高而增大;高温下残余接触压力会由常温下的2条高压力接触环带变为3条高压力接触环带,提高了接头的结构强度。

换热器管板声发射在线检测及评价方法

换热器管板属于多孔结构,制造工艺复杂,容易产生缺陷,且管板与换热管连接处连接质量不易检查。针对上述问题,采用声发射检测技术,将传感器通过专用波导杆与换热管连接,根据衰减测量结果确定管板上传感器的布置阵列。通过壳程水压试验二次加载方式对其进行声发射检测。采取区域定位方法,通过对不同阶段保压信号的分析,综合考虑声发射信号的活性和强度,制定了换热器管板声发射检测及评价方法,实现了对换热器管板质量的分级评价。

换热器管板的应力分析和安全评定

本文综述了换热器管板应力分析和安全评定的发展和现状,重点介绍了ASME规范和GB—151的特点,对几个国际通用的规范给出了评述,展望了管板的未来和和发展。

固定管板式换热器管板应力分布及结构强度评价研究

本论文以固定管板式换热器为研究对象,通过有限元分析方法对管板的应力分布进行模拟与计算,并进行结构强度评价。选择适当的受力分析方法和材料特性,建立有限元模型,得到管板的应力分布情况。采用应力集中系数和强度安全系数等指标评估管板的强度。通过与规范要求对比,对管板的强度进行验证。提出了优化设计建议和安全运行与维护策略,以提高换热器的性能和安全性。本论文对固定管板式换热器的结构强度评价与优化设计提供了有益参考。

渗透检测在换热器管板上的应用和影响因素分析

通过对换热器管板角接接头的结构特点进行分析,确定了焊接接头所适合的渗透检测方法。分别从制造焊接工艺、缺陷性质、尺寸、渗透检测工艺及操作上对渗透检测灵敏度的影响因素进行了分析,从而对管板角接接头的渗透检测过程进行有效控制,提高了管板角接接头的检测灵敏度。

面向对象的三维参数化换热器管板的设计

以Pro/ENGINEER作为设计平台,利用其Pro/Toolkit模块,以VS.NET为平台开发动态链接库应用软件,通过菜单方式与Pro/ENGINEER集成。将MathCAD软件与Pro/ENGINEER集成实现复杂计算,并进行参数交互,最后再生模型,实现换热器管板的参数化设计。

大温差换热器管板热应力分析

本文以某熔盐储能系统用换热器为分析对象,建立了二分之一有限元模型,并以表面传热系数和温度载荷两种方式施加于有限元模型,进行温度场计算,并对比了两种加载方式对管板温度分布及温差应力的影响,为大温差换热器管板应力分析提供一定参考。

换热器管板堆焊数值模拟及残余应力分析

针对换热器管板堆焊实际情况,确定了堆焊试验模型及工艺参数,并进行了堆焊试验。同时,在相同模型及工艺条件下,利用Ansys软件进行了堆焊数值模拟,使用APDL语言进行参数化编程,得到了模拟结果温度场和应力场的分布规律。通过试验结果与数值模拟结果的对比分析,证明了分析方法的合理性,对于今后产品局部结构优化设计、焊接残余应力分析及焊接工艺优化等均有直接帮助。

管壳式换热器管板上隔板槽面积计算

管壳式换热器中,对管程为双程或多程或壳程为二程时,必须设置隔板,这时管板上在设置隔板槽部位不能布管,因此在管板计算中必须计算隔板槽面积,过去通常采用换热器内径乘上隔板槽宽度来计算,即:

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

利用有限元软件ANSYS Workbench 17.0对固定管板式换热器的管板在管程单独作用、壳程单独作用、管程和温差同时作用、壳程和温差同时作用、管程和壳程同时作用以及管程、壳程和温差同时作用的多种工况下进行应力分析和强度评定。结果表明:在管程和温差同时作用的工况下,管板的等效应力最大值出现在管板与筒体相连接的部位;管板最大变形量出现在管板外边缘。采用线处理法对应力进行当量线性化处理,验证管板结构强度合格。

我国高压换热器管板(12Cr2Mo1R)堆焊技术发展现状

首先介绍了高压换热器的结构,以及高压换热器管板材料12Cr2Mo1R的焊接性。其次,介绍了高压换热器管板(12Cr2Mo1R)常用的一些堆焊方法,包括带极堆焊、焊条电弧焊堆焊(SMAW)、实芯焊丝自动钨极氩弧焊堆焊(Auto TIG)、药芯焊丝CO2气体保护堆焊(FCAW)等。最后介绍了高压换热器管板(12Cr2Mo1R)常用的堆焊材料,如不锈钢(奥氏体不锈钢和双相不锈钢)、镍基合金等。

固定管板换热器管板泄露失效分析

固定管板式换热器在运行过程中发生了角焊缝处泄露造成失效,利用光学显微镜、扫描电镜、X衍射以及化学分析等方法对换热管、管板以及焊缝区进行化学成分、显微组织、腐蚀形貌、腐蚀产物进行了分析。结果表明:换热管以及管板等化学成分符合标准要求,母材及热影响区为铁素体+珠光体,焊缝不同区域出现了马氏体以及贝氏体,裂纹周围管板侧和焊缝区的组织差别较大,焊缝区的应力集中以及壳程介质进入缝隙并在操作工艺条件下浓缩,形成高风险碱应力腐蚀敏感性,最终导致在马氏体或贝氏体含量较高的区域开始萌生裂纹并导致了自焊缝底部开裂向焊缝中心发展的裂纹,进而导致换热器角焊缝泄露。

换热器管板堆焊变形的控制

在石油化工及其他行业．换热器是一种使用较为广泛的设备。当换热器管程和壳程所走的介质具有不同的腐蚀性时则要求换热器管板的两个表面具有不同的耐蚀性能。设计选材时可选用复合钢板、高合金耐蚀钢，但为了节省资金。通常采用堆焊管板来满足耐蚀要求。堆焊可采用手工焊、埋弧焊、带极电弧焊和双热丝等离子弧焊等方法，但无论采用何种方法，都会产生一定程度的焊接变形。这种变形很难消除。它直接影响到管板的加工质量和使用寿命。如何控制因堆焊而产生的焊接变形。笔者认为可以采用以下几种方法来控制其变形。

固定管板式换热器管板热应力分析及控制措施

介绍了固定管板式换热器管板设计标准,分析了管板热应力产生机理,寻求减小管板热应力的有效途径,对指导管板设计、优化管板结构及改善换热器性能等具有重要的意义。

一种高效便捷的换热器管板有限元分析新方法

采用实体建模的有限元分析是工程设计中对换热器管板进行应力分析的常用方法。但该方法建模繁琐、加载复杂、计算量大、耗时久,不便于工程应用。采用当量管板、当量管束、轴对称模型的方法进行简化,不仅建模便捷,加载方便,还能大大节省计算时间,而且不失精度。文章通过对某固定管板式换热器的六种工况使用该有限元分析方法进行计算,并与SW6软件按JB 4732标准计算的结果进行比较。采用Pearson乘积矩相关系数进行检验,结果显示该有限元分析方法和JB 4732标准计算结果相符,证实了该方法的可靠性。

换热器管板堆焊的焊接操作和变形控制

公司承制的煤化工项目中使用的换热器，其中有12块管板设计要求在基材为16MnR的管板表面堆焊具有抗腐蚀性能的奥氏体不锈钢耐蚀层。设计要求堆焊层进行100％渗透检验，达到JB／T4730．5-2005《承压设备无损检测》的Ⅰ级要求。堆焊层的化学成分符合奥氏体不锈钢相关标准要求。

换热器管板堆焊不锈钢的工艺改进

16Mn换热器管板埋弧焊堆焊不锈钢时易出现热裂纹,分析其产生原因是:熔合比较大引起堆焊焊缝局部含碳量偏高、碳迁移引起堆焊焊缝形成增碳层、拉应力的产生。改进焊接工艺,包括焊材选用、焊接电流、焊接速度等,有效防止了热裂纹的产生。

板式换热器管板接头补焊残余应力数值模拟

板式换热器管板接头处存在大量的焊接残余应力,会引起应力腐蚀开裂,产生泄露现象。利用有限元软件ABAQUS对管板接头补焊残余应力进行数值模拟,从残余应力的角度优化管板补焊接头坡口形状。计算结果表明,在管板焊接接头焊缝和热影响区产生了较大的残余应力,环形应力最大,径向应力次之,轴向应力最小,最大残余应力值产生在焊缝与母材交界处。与L形和V形坡口相比,U形坡口焊接接头的残余应力较小。与单边U形坡口相比,双边U形坡口能够降低焊接残余应力,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性。双边U形坡口是一种最佳补焊坡口形式,为工程上管板式换热器焊接接头补焊工艺提供参考。