热冲击下含缺陷超高压管的弹塑性有限元分析

含有轴向裂纹的内压管,在热冲击作用下产生的热应力会使应力场发生变化,塑性极限内压也将发生变化.对热冲击下的外壁含有缺陷的超高压聚乙烯反应管的瞬态温度场和应力场进行有限元模拟.利用扩展有限元法,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力场云图.将单独内压作用时得到的塑性破坏压力值与PCORRC(Problem Context Opinion Reason Refutation Conclusion)准则的预测值进行一致性对比,验证有限元模型和采用的损伤失效准则的有效性.在热-力耦合场中,通过对裂纹前沿各位置的单元的瞬态应力以及反应管极限内压的分析,显示出瞬态温度效应对结构的承载力影响较大.热冲击下管子内壁的自增强作用使得具有外裂纹的反应管更容易产生塑性破坏.

某乙烯装置超高压管线泄漏原因分析

超高压蒸汽管线泄露是乙烯装置中常见的问题,本文通过宏观检验、材质分析、金相检验、硬度检测、力学性能检测、化学成分分析等方法,对某乙烯装置超高压管线泄漏原因进行了分析研究。结果表明:该乙烯装置高压管线开裂泄漏原因主要是试压过程中管内壁划痕在较大周向应力作用下开裂并扩展。

超高压管式反应器端部结构应力场的研究

超高压管式反应器是管式超高压聚乙烯装置的关键设备,其端部通常为夹套与反应管的过盈配合连接结构。利用电阻应变测量技术,针对某石化厂发生疲劳断裂的超高压管式反应器端部结构应力场开展试验研究,采用应力释放法获得过盈配合后的局部应力场数据,在此基础上,建立基于ANSYS软件的有限元模型,并与试验数据进行对比分析。结果表明,端部结构的过盈配合边缘局部范围内存在较高的轴向拉应力,且大于环向应力,应力水平随过盈量增加而提高;接触刚度对应力场数值模拟结果影响较大,在保证收敛的前提下应尽量增大接触刚度以提高模拟精度,有限元模拟结果与试验数据符合得较好。研究结果对后期的数值模拟以及结构失效原因的分析提供重要参考依据。

超高压管式反应器端部结构应力场的数值模拟

基于大型通用有限元软件ANSYS,对发生疲劳断裂的超高压管式反应器的端部结构进行数值模拟,分析了其在过盈套合、自增强处理以及服役期间开停工循环载荷三种工况下的局部应力场。结果表明:三种工况下,端部结构在过盈套合边缘局部范围内均存在较高的轴向拉应力,且大于环向应力;局部轴向应力随套合过盈量和自增强压力的增加而增大;半径过盈量为0.05 mm时,开停工循环载荷下的局部轴向平均应力最大值可达86.71 MPa,轴向交变应力幅值最大值达到62.2 MPa,裂纹垂直于轴向扩展的推动力较大。模拟分析结果对端部结构失效破坏原因的分析及其设计改进有一定的指导意义。

超高压管式反应器内部腐蚀原因

对超高压管式反应器的内部缺陷进行了微观金相组织分析及硬度测定,采用扫描电子显微镜对腐蚀产物进行了成分及形貌分析。结果表明,管道内壁腐蚀主要表现为腐蚀凹坑,凹坑底部未发现裂纹类缺陷,腐蚀产物主要是铁的氧化物。根据内壁缺陷的位置和实际运行参数,进行了温度场模拟和稳态热分析,结果表明,腐蚀位置处于醋酸蒸汽露点温度带;缺陷产生的主要原因是管道停工期间醋酸蒸汽冷凝造成的露点腐蚀。

含缺陷超高压管式反应器剩余寿命预测与工程措施

对含缺陷超高压管式反应器,确定其主体材料K10X在醋酸环境下的腐蚀速率,根据最大允许腐蚀深度计算出剩余寿命;依据有限元模拟温度场分析保温层在不同工况下对温度分布影响的结果,增加了保温层以防止醋酸蒸汽的冷凝。模拟不同流速的氮气对管道内醋酸积液的吹扫效果。结果表明,施加保温层后,可以有效提高金属温度,防止醋酸蒸汽冷凝;进行氮气吹扫时,吹扫速率应不低于2m/s,吹扫时间不低于30min。

超高压管式反应器的最佳弹性-塑性交界面半径

应用Mises屈服条件,考虑温差应力对超高压管式反应器疲劳寿命的影响,从剪应力强度最小原理与剪应力强度均匀分布原则,分析得到最佳弹性-塑性交界面半径公式,结果表明剪应力强度最小原理和剪应力强度均匀分布原则是相容的。文中公式可供超高压管式反应器的工程设计参考。

大口径超高压管线封堵开孔的质量控制

随着川东北的元坝气田、川东南的涪陵页岩气的逐步开发,"十二五"到"十三五"期间川气东送管道的资源总量将达到151.3×108m3/a,需对原线路进行增压改造。文章介绍了大口径超高压管线封堵开孔工艺选择方法,就其工艺的选择确认进行了描述,并在武汉江夏王通阀室实施高压封堵开孔,取得了较好的效果。

超高压管线试压装置三维并行辅助设计

工程项目开发设计中 ,传统的串行方法各分项与各阶段相互线性分离独立性较强 ,导致研制开发周期过长 ,反向修改重复设计 ,同时难以在设计阶段有效地评价可装配性、可制造性和可操作性等造成后期问题而修改。为此 ,从三维并行辅助设计角度 ,对新疆油田某一管线工程所需超高压管线试压装置进行了设计 ,建立了零部件及总装三维实体模型 ,并基于实体模型对设计结果虚拟 ,最后提取装配图和零件图。三维并行辅助设计方法提高了设计工作效率 ,缩短了研制周期 ,避免了设计中的重复性工作及繁琐的平面制图工作 。

在役4340钢超高压管的腐蚀疲劳开裂

对高压聚乙烯装置中已服役17年的4340钢超高压管外表面裂纹作宏观及微观分析后确认是属于水介质中由于内压周期性波动及温差应力的叠加造成的腐蚀疲劳开裂。测验结果表明，冷弯加工造成的高残余拉应力是促进裂纹早期萌生的重要原因之一，而外表面喷丸强化可有效的消除残余拉应力，从而提高超高压管服役寿命。

往复压缩机超高压管道的振动分析与消减措施

提出了往复式压缩机超高压管道的振动问题,井结合某化工厂管系的实际情况,利用一维非定常气流理论和匀熵修正理论以及有限元分析法分析了振动的原因并提出了解决方法。

高压聚乙烯装置超高压管失效分析

本文通过化学成份、金相组织与断口分析,并进行机械性能、断裂韧度与应力腐蚀倾向测试,结合超高压管的实际运行条件,分析了使用14年的4340钢超高压管的失效原因。结果表明,由于超高压管外壁冷却水中含氧量过高,使管外壁受腐蚀而萌生裂纹,并进一步扩展,最终导致裂纹穿透管壁而引起泄漏失效。对裂纹的扩展,腐蚀疲劳起了主要作用。

某超高压管接头结构参数对接触密封性能的影响分析

超高压液压管接头的研制开发已成为液压系统超高压化进程中亟需解决的问题。介绍了一种新型超高压管接头结构形式,在此基础上利用ANSYS建立了管接头组件的有限元模型,研究了70 MPa工作压力下,结构参数如锥面角、球头半径、外倾角对管接头接触密封性能的影响。研究结果表明:锥面角对密封区域的接触点中心位置、接触带宽影响较大,球头半径主要影响密封区域的接触带宽度,而外倾角对密封区域的接触应力影响较大。研究结果对于管接头的结构尺度优化具有指导意义,同时为超高压管接头组件的研发提供了技术支撑。

超高压管式反应器的检验和维护

介绍了大庆石化公司高压聚乙烯装置的超高压管式反应器的运行、检验和重新自增强情况,提出超高压管式反应器进行检验和重新自增强的周期,为国内超高压管式反应器的运行管理提供理论依据。

超高压管式反应器无损检测技术研究进展

超高压自增强管式反应器在聚乙烯装置中的重要地位决定其一旦发生破坏后果十分严重,对这类设备缺少有效检验方法及失效判据。厚壁筒结构的超高压管式反应器无损检测主要以表面检测为主,如工业内窥镜检查、磁粉检测、渗透检测、磁记忆检测及涡流检测等。全面检验推荐使用超声波检测,由此可以检测到部件内部缺陷并兼顾内表面缺陷,在使用过程中则可用声发射进行实时监测。

超高压管式反应器反应管的安全检验方法与评定

制定了反应管的安全检验方法与评定规则。对大庆石化公司塑料厂高压聚乙烯超高压管式反应器反应管进行了安全检验和评定,结果令人满意。

超高压管线试压装置的液压与气压系统设计

针对新疆油田某一管线工程需要在野外施工现场对已焊接好的管件进行 10 0MPa超高压液体试压及 8MPa气体严密性试压检测 ,设计了超高压管线试压装置这一非标准特种设备 ,本文介绍其核心部分

简谈超高压管道系统的设计及安装

我国目前尚无超高压管道的设计标准及规范,文章根据我公司实际承担的两套高压聚乙烯装置的实际设计及现场施工经验,结合BASELL超高压设计标准,针对设计压力大于等于32.5MPa的超高压管道系统的使用标准、连接方式、储存和运输、现场安装,以及超高压管道支架安装等的特殊要求进行了简要介绍。

超高压管道壁厚设计探讨

超高压管道的壁厚设计与材料性能、设计工况以及计算方法等相关。对于公称压力大于PN420的超高压管道,国内尚未有相应的设计标准,目前均按国际标准进行设计。以美标为例,壁厚计算方法分常规管道和高压管道两种。有观点认为,当压力不超过70 MPa时,可以按常规管道计算,无需疲劳分析。就此,对承受内压的超高压管道壁厚设计、计算和取值进行了研究。以某装置某工况为例,按两种方法分别计算发现,按常规管道计算的壁厚略厚,其壁厚与D/6(D为管子外径)非常接近或超过D/6,疲劳分析也必不可少。因此,对于公称压力大于PN420的超高压管道,应按高压管道进行壁厚设计,并进行疲劳分析。内压直管的疲劳分析可采用有限元方法进行详细分析,亦可计算压应力进行评估,或者采用2倍压力试验进行验证。

超高压管接头密封结构的设计与分析

以ACD320DF双燃料机高压油管为例,针对超高压管接头球面-锥面的不同结构形式、不同的预紧力大小进行了弹塑性分析,并借助于某些成熟机型的高压油管结构进行类比仿真分析,最后提出球面-锥面密封结构有限元分析的判定准则。研究结果表明,密封面接触线直径和管壁厚度对结构的应力应变的影响最大;当密封接触部位产生塑性变形时,密封可靠性更好,为球面-锥面密封结构的设计和有限元分析,提供了理论指导;其结构影响参数和计算判定准则可以直接应用于新产品的优化设计。