在役变压吸附器的失效机理分析

变压吸附器是制氢装置中的关键设备,长期服役于交变载荷工况。国内已发生多起变压吸附器开裂和泄漏事故。对变压吸附器的失效机理进行分析后可知:当变压吸附器在大气温度运行时,氢脆的影响可以忽略;采用疲劳裂纹扩展速率曲线的第二阶段对疲劳寿命进行评估时,氢对疲劳裂纹扩展的影响可以忽略。变压吸附器的主要失效机理为机械疲劳,通过有限元法、疲劳损伤累积理论和断裂力学性能测试等方法可以预测变压吸附器的疲劳寿命。

变压吸附器应力分析与强度评定

基于JB/T 4732—1995(2005年确认)《钢制压力容器——分析设计标准》,采用有限元法,对1台变压吸附器进行设计压力和工作压力下的应力分布分析和强度评定。应力分析结果表明,在设计压力和工作压力下,变压吸附器的最大应力均出现在上接管与封头的连接处外侧。对变压吸附器应力集中部位和筒体进行的线性化强度评定结果表明,在设计压力和工作压力下,变压吸附器应力强度计算值均小于应力强度许用极限,均满足应力强度要求。建议在应力集中部位进行补强处理,以确保变压吸附器长周期安全稳定运行。

基于ANSYS有限元分析的变压吸附器安全评定

在石化冶金行业中变压吸附器是一种常见的压力容器设备,变压吸附器运行条件复杂多变,长期运行在周期性高、低压反复作用之下,极易发生机械疲劳失效现象。为探究变压吸附器的安全性能机理,文章在对变压吸附器全面检查的基础上,借助ANSYS有限元分析方法,对变压吸附器不同工况下局部结构的受力情况进行了分析。结果显示,通过不同的无损检测方法发现实验用变压吸附器的壁厚呈现变薄趋势,在封头连接部分应力集中现象明显,焊缝处存在多处缺陷超标情况,应力云图显示封头和筒体结合处以及裙体处应力集中最为严重。文中通过实验和仿真的形式对变压吸附器进行检测探究,从不同视角对变压吸附器检测方案逐步改进完善,为以后石化冶金行业中制定变压吸附器检测技术方案提供理论参考。

超设计寿命的变压吸附器评估和检验方法分析

变压吸附器是制氢装置中重要的分离设备,且长期处于疲劳和临氢环境中。针对变压吸附器的一些典型失效案例,分析总结变压吸附器在使用过程中常见的失效原因和类型,结合法律法规以及最新发布的团体标准T/CMES-PVP 001—2022《超设计使用年限压力容器评估与检验导则》对变压吸附器超设计寿命使用可行性和检验方法进行讨论。建议在资料审查阶段重点审查选材和焊接部分,查看运行记录,确定使用过程中是否存在超压、超量运行情况;对于局部不连续的部位,应采用精度较高的无损检测手段;对有返修焊缝的部位重点检查,查看其返修原因,制定有针对性的检验方案。

变压吸附器开裂原因分析及失效预防

变压吸附器(PSA)是制氢装置中的关键设备,在典型的疲劳工况下操作,设计使用寿命一般为10～15年。近年来,中国多家石化和煤化工企业的PSA氢提纯吸附器在仅投用3～4年、远未达到设计疲劳寿命的情况下即发生了筒体焊缝和母材大面积开裂甚至泄漏现象,造成装置非计划停车并严重影响装置运行安全。根据对典型开裂案例的失效分析情况,结合对多家石化企业百余台吸附器的设计和使用情况的调研结果,从疲劳设计、制造、使用、检验等环节对造成吸附器开裂的主要影响因素进行了深入分析,从设计、制造、操作和在役检验等方面提出了避免吸附器过早发生疲劳破坏的改进措施,为保障设备的长周期安全运行发挥了重要作用。

基于有限元法的变压吸附器仿真分析

频繁的加压与减压容易造成变压吸附器的疲劳失效,因此除了常规的设计标准外,变压吸附器还需要根据疲劳容器设计标准进行校核以确保使用寿命。根据JB4732-1995(2005年确认)的要求,利用有限元法对某公司提供的变压吸附器进行疲劳校核。通过优化上下管口的结构,可以使最大应力值在不超过许用范围内的情况下,降低管口的重量。确定吸附器的最终结构后,在设计压力为1.03MPa的工况下,吸附器所受到的最大应力为169.07MPa。当工作压力范围为-0.08~0.85MPa时,计算得交变应力幅强度为78.9MPa,此交变应力幅的许用循环次数大于10~6,大于设备的设计循环次数9.2×10~5,设备是安全的。

变压吸附器的设计计算及疲劳设计的几个问题

承受交变载荷的容器已在天然气综合利用工程中得到越来越多的应用，本文介绍了分析设计的规程。通过对吸附器的设计计算，阐明了疲劳设计的要点，并对疲劳设计在天然气综合利用工程中的问题进行了讨论。

变压吸附器疲劳裂纹扩展剩余寿命的研究

针对承受周期性疲劳载荷的一种压力容器——变压吸附器,对其疲劳裂纹扩展剩余寿命进行预测。基于断裂力学,求出裂纹初始深度和临界深度。利用ABAQUS中的扩展有限元功能确定变压吸附器裂纹萌生的位置,并得到裂纹深度a与应力强度因子幅ΔK的关系式,利用Pairs公式得到裂纹扩展寿命。结果表明:计算得到裂纹初始深度为0.9 mm,临界深度为12.9 mm。将ABAQUS仿真得到的裂纹深度和应力强度因子幅数据进行拟合,可得到两者的关系表达式。将该关系表达式及其它相关参数带入到Pairs公式,得到裂纹从初始深度扩展到临界破坏深度对应的设备剩余工作年限为1.3年。该评估结果为变压吸附器安全运行提供了理论上的支撑。

基于子模型技术的含凹坑缺陷变压吸附器疲劳寿命预测

基于子模型技术,采用有限元分析软件对含凹坑缺陷变压吸附器进行强度分析并对其疲劳寿命进行预测。结果表明:在一定尺寸范围内,凹坑缺陷对变压吸附器剩余寿命影响较小,故可不对凹坑部位进行补焊处理。

变压吸附器开裂原因和防护措施分析

针对某煤化工企业变压吸附器开裂泄漏的问题,分析了变压吸附器的开裂原因,并从设计、制造、运行等方面提出了具体的预防措施,可供相关人员参考。

基于有限元的变压吸附器模拟分析

作为常用的PSA装置,变压吸附器在石油化工、冶金等行业具有广泛的应用。变压吸附器长期处于高低压交替压力下操作,属于易疲劳容器,危险性较高。文章利用大型有限元分析软件ANSYS对变压吸附器进行模拟分析,对容器整体和局部进行应力分析和安全评定。

试析变压吸附器开裂的原因及失效预防策略

变压吸附器在使用过程中往往会出现开裂现象，不仅影响其正常功能的发挥，还时企业生产带来不利影响。导致变压吸附器开裂的原因是多方面的，材料选择不合理、焊接工艺不正确、原始制造存在缺陷等等都会引起开裂现象的发生。为了预防开裂现象的出现，今后在实际工作中需要采取相应的策略，加强制造质量控制、重视资料审查和焊缝检测，并注重应力集中部位检查。

变压吸附器疲劳开裂与修复

对制氢装置的关键设备变压吸附器开裂原因进行分析，认为在变压吸附器筒体上焊接保温层托圈是造成疲劳开裂的主要原因，采取去除筒体保温层托圈的结构改进方案和裂纹补焊修理的方案，使变压吸附器恢复了使用要求。

变压吸附器的分析评定

变压吸附器是一种比较典型的疲劳压力容器,其运行工况受高压和低压周期性的交替影响,容易发生疲劳破坏^([1])。文章运用Soildworks软件对变压吸附器设备进行三维建模,导入有限元分析软件Ansys Workbench通过运用有限元法对变压吸附器进行设计条件下的局部应力分析。文章以上封头开口结构为例进行分析评定。

带加强圈的变压吸附器定期检验及缺陷产生原因分析

在变压吸附技术中,吸附器长期受到高、低压交变载荷的影响,容易出现疲劳失效。在对某炼化企业的带加强圈的吸附器进行定期检验时,发现该吸附器加强圈与筒体相连位置出现大量裂纹。通过对裂纹的形成机理进行分析,发现不合理的设计和制造工艺是产生缺陷的主要原因。根据对本案例的研究,在对疲劳容器进行定期检验时,结构不连续处和应力集中处应作为重点检验部位。对该类容器进行设计时,则应避免加强圈和保温圈等不连续结构的出现。

吸附器的工程设计

详细介绍了实现变压吸附气体分离技术的关键设备—吸附器的设计,及其制造检验相关的要求。

一种新型裙座结构在疲劳设备中的应用

低周疲劳是变压吸附装置核心设备变压吸附器的主要破坏形式之一,主要发生在设备下部封头与裙座的连接处。通过对4种不同裙座的连接结构的优劣对比分析,并综述考虑设计、制造难度和经济效益,在变压吸附器裙座设计中选择了一种新型优化对接结构,并运用ANSYS软件,模拟交变载荷对裙座机械应力的分析和疲劳载荷对使用寿命的影响,提出了变压吸附器裙座结构优化设计方法和改进措施。