含裂纹超高压反应管的疲劳寿命有限元分析

超高压反应管是聚乙烯生产合成装置的核心组件,一旦失效,将会造成严重的事故。基于断裂力学理论,采用帕里斯公式分析了含有微裂纹的超高压反应管的疲劳寿命。考虑超高压反应管实际运行中的复杂情况,在裂纹不同方向、长度与深度的条件下,应用ANSYS Workbench有限元软件分析超高压反应管的等效应力分布与疲劳寿命,为超高压反应管的安全运行与寿命预测提供理论依据。

高压聚乙烯装置超高压反应管内腐蚀缺陷有限元分析

基于Von Mises屈服准则,采用有限元弹塑性分析方法对含腐蚀缺陷的高压聚乙烯装置超高压反应管道的应力分布进行有限元分析,研究腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对压力管道极限载荷的影响,把分析得到的临界失效状态下的壁厚作为超高压管道爆破的安全阈值。

高压反应管故障的分析和设计

对化工厂原有高压醇加氢反应管经常出现的故障进行了分析 ,找出引起故障的原因 ,设计出一种新型的高压醇加氢反应管 ,经化工厂使用 。

受损超高压反应管安全性研究

中国石油化工股份有限公司茂名分公司300 kt/a乙烯工程100 kt/a高压聚乙烯装置管式反应器采用美国Qum tum公司的专利设计,该反应器由155根反应管组成,反应管之间采用管端螺纹联接。反应管是反应装置的核心部件,反应管的安全可靠操作是装置安全运行的关键。针对在运输过程中受损的6根超高压反应管进行了分析研究,计算了反应管管端螺纹的机械强度,并对6根反应管的受损螺纹逐根进行安全分析,提出了合理化建议。

新型高压反应管的设计

对化工厂原有高压醇加氢反应管经常出现的故障,剖开出故障的原有高压醇加氢反应管进行分析,找出引起故障的起因,设计出一种新型的高压醇加氢反应管,经过化工厂的使用,证明这种新型的高压醇加氢反应管是可行的.

高压反应釜螺纹式快开结构强度分析

为了解决工程中常用的卡箍式及齿啮式快开结构反应釜难于满足介质操作过程中均温性要求的问题,笔者设计了一种均温性能良好的螺纹式快开结构反应釜装置,用于热塑性聚氨酯弹性体(thermoplastic polyurethane elastomer,TPU)材料生产以提高其生产质量。分别建立平盖、碗形盖和凸形盖3种快开结构有限元模型,分析螺纹应力分布情况并进行设计压力工况及热-力耦合工况的应力强度评定。结果表明:3种快开结构的筒体端部内螺纹根部应力整体高于釜盖外螺纹,其应力均随着螺纹扣数增加而减小;2种工况下3种快开结构的最大应力均出现在第1扣螺纹根部,当考虑温度载荷影响时,热应力分别增大了13.97%,9.30%和4.79%,应力和疲劳强度均满足要求。对比表明凸形盖螺纹式快开结构承压承温的综合性能较好。

化工装置中高温高压反应釜的安全控制研究

在高温高压反应釜提供的高温高压条件下能够加快化学反应速率、提高产率和选择性,但同时也伴随着严重的安全风险。系统分析了高温高压反应釜的构造原理及在高温高压环境下的主要风险,提出了高温高压反应釜的全流程安全控制策略,该策略涵盖准备投料、加热升温、反应进行、降温卸压及取出清洗5个关键阶段。通过精准温控、压力管理和故障诊断,实现对反应釜运行状态的实时监测和安全控制。

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。

高压反应器应力分析和强度评定

目的分析、计算高压反应器的机械应力和温度应力,并进行强度评定。方法采用有限元单元法计算,按分析设计原理评定。结果在反应器接管区和裙座连接区出现高应力和大的温度梯度。结论有限元法是一种有效、实用的工具,可方便地计算出复杂结构的应力;计算结果按线性处理简便、可靠;强度评定结果显示,反应器安全。

高压反应器消解-火焰原子吸收法测定红景天中微量元素的研究

用微型高压反应器消化处理样品,火焰原子吸收法测定青海产大花红景天和狭叶红景天所含Cu、Pb、Mg、Cd、Fe、Ni、Zn 7种微量元素含量,结果回收率在96.4%-103.7%,相对标准偏差均小于2.00%。此消化方法方便迅速,结果精密度好,重现性好,准确度高,适于少量样品测定。测定结果为这两个品种红景天的进一步药理研究及开发利用提供了有用的数据。

高压聚乙烯反应管自增强残余应力的无损检测

针对超高压聚乙烯反应管内径小、壁厚大、内部介质压力为超高压等特点 ,开发出一套管内壁应变片粘贴装置和引线密封装置 ,从而保证了内压达 5 5 0 MPa以上时应变片及引线的密封与绝缘性。基于内壁应变—压力关系曲线与残余应力之间的对应关系 ,成功地测取了反应管内壁残余应力。本方法可推广应用于小管径管道内壁应变和自增强残余应力的测试。

聚乙烯自增强超高压反应器交变载荷条件下残余应力衰减规律的研究

以聚乙烯超高压反应器在交变载荷条件下自增强残余应力衰减为研究对象,通过对残余应力衰减原因的系统分析,选择了交变载荷使自增强残余应力快速衰减的方式,建立了实验装置,测量记录了自增强残余应力衰减过程中反应器外壁应力的变化数据,通过回归分析,找出了自增强残余应力衰减时外壁应力的变化规律。

高压聚乙烯反应管自增强残余应力松弛研究

针对高压聚乙烯反应管在服役期间的自增强残余应力松弛现象 ,根据反应管的服役条件 ,分析了正常服役条件下反应管自增强残余应力松弛的原因 ,指出了影响反应管自增强残余应力松弛的主要因素是正常操作时的稳态平均温度场和开停工循环压力 ;通过自增强厚壁圆筒在循环压力和均匀温度场单独和综合作用下的残余应力松弛试验 ,建立了高压聚乙烯反应管自增强残余应力松弛量的工程算式。研究表明 ,高压聚乙烯反应管仅受到正常服役时的开停工循环压力和操作温度作用时 ,在其 2 0a的寿命期内 ,反应管壁内仍有 4

在役高压管式反应器残余应力松弛试验研究(英文)

自增强反应器管壁残余应力因交变压力及温度、温差的作用随时间而减小。在操作状态下 ,残余应力的松弛规律及其计算对反应管安全分析是十分重要的。用和反应管相同材料及相同截面尺寸的试件模拟反应管在设计温度、温差作用下 ,以及开停工引起的压力变化的作用下反应管内壁残余应力的松弛。温度和温差引起的管内壁残余应力的松弛率(或剩余率)随时间的变化可用自然对数函数来描述 ,压力变动导致的管内壁残余应力松弛率(或剩余率)随压力循环次数的变化为指数函数。给出了温度、压力循环作用下反应管内壁剩余残余应力计算式。该式计算结果不但和本文试验结果符合很好 ,而且和其他作者报道的实验数据相吻合。预测了一根服务了九年的反应管(4340钢) ,其剩余残余应力误差在10 %以内。因此 ,该方法不但适用于30CrNiMo8材料的反应器也适用于4340钢制的聚乙烯反应器。

超高压反应器剩余残余应力测试与分析方法研究

在某石油化工厂超高压反应器中 ,选择工况条件最差的超高压自增强反应管进行了水压试验过程的内壁应变测试和声发射监测。对检测数据进行了分析 ,并结合自增强理论 ,总结出了利用声发射技术和应变测试对该种超高压自增强反应管进行检测与评价的方法。该方法可对这类反应管是否存在活性缺陷以及残余应力的衰减情况作出评价。

高温高压反应釜自控系统的设计

根据高温高压反应釜的工艺流程和要求,设计了一套自控系统。硬件采用计算机、PLC和串行通信控制技术;软件采用Step7,利用程序实现信号采集、信号处理、数据转换和过程控制;采用组态王实现工艺流程的实时操作和控制、工艺数据的实时显示与报警;采用Modbus协议实现串口通信。运行结果表明:该系统自动化程度高、稳定性好、操作方便。

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。

基于CFD的高压聚乙烯反应器腐蚀失效机理研究

根据高压聚乙烯反应器失效的具体位置和形貌,采用CFD方法对夹套系统进行了详细分析,结果表明,由于脱盐水入口管和收缩环间距过大产生了流动死区,使脱盐水不能有效地将反应器产生的多余能量带走,形成高温区,脱盐水处于近沸腾状态,引起严重的汽蚀。同时脱盐水入口管径小于夹套管径形成喷流,导致两管相贯处和入口处夹套两侧壁产成高切应力区,极大加强了冲刷作用。

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。