加氢反应换热器漏气原因分析

某石化公司加氢反应换热器在使用中发生了漏气。为了查找该换热器漏气的原因,使用渗透探伤分析、化学成分分析、金相显微组织分析、SEM微观形貌分析、EDS微区化学成分分析等手段,对漏气的换热器进行了失效分析。结果表明:堆焊复合制备的317L/316L复合不锈钢换热器管板发生了应力腐蚀开裂。建议严格控制堆焊工艺,在堆焊后进行退火处理以消除堆焊层的残余应力,或选择整体317L不锈钢来制备换热器管板。

奥氏体不锈钢换热管胀接残余应力分析

换热管与管板的可靠性连接是热交换器安全运行的重要保障。模拟了304不锈钢换热管与16Mn管板焊胀并用结构的内压加载过程,对比了胀接分别采用强度胀和贴胀的残余应力。研究表明,胀接内压小于30 MPa时,强度焊+强度胀结构与强度焊+贴胀结构都处于弹性变形范围,内压卸载后无残余应力。胀接内压在30~40 MPa时,残余应力增加迅速,之后增速变缓。胀接内压在30~175 MPa时,2种结构残余应力相近。胀接内压大于175 MPa时,2种结构残余应力差异逐渐明显,开槽结构残余应力明显大于无槽结构。在胀接压力加载到100 MPa并卸压至0 MPa后,2种结构残余应力分布没有明显差异,开槽对残余应力基本没有影响。

换热管的布管对挠性薄管板应力场影响的有限元分析

换热管的布管是影响挠性薄管板挠性的最重要也是最容易被忽视的因素之一,换热管布管的合理与否直接决定挠性薄管板的使用寿命。文章对某余热锅炉中的挠性薄管板分别建立不同的有限元分析模型进行多工况模拟,得出管板的各类应力水平及应力分布规律。针对换热管布管的主要参数(换热管排列形式、换热管中心距、布管限定圆直径)给出了各因素对挠性薄管板应力强度的影响规律。分析结果表明:合理地优化换热管的布管可以有效改善挠性薄管板的受力状态,对挠性薄管板的工程设计具有一定的指导意义。

基于ANSYS的换热器管板应力评定

针对换热器管板受力情况复杂,传统的理论方法难以计算其内部应力分布的现象。借助ANSYS有限元分析软件,以管程、壳程同时开的瞬间工况和正常操作的稳态工况为研究对象,考察其等效应力分布规律;并对其进行应力评定。结果表明:远离换热管和管板的连接区域,等效应力呈均匀分布,为薄膜应力;最大等效应力出现在换热管外表面和管板与壳体的连接处;温度变化明显的地方,热应力也相对较大;对7种工况进行应力评定,针对危险工况,进行改进,效果明显。研究结果对于管板的安全可靠运行提供一定的技术保障。

某固定管板式换热器的温度场与热应力分析

文中介绍了某固定管板式换热器高温高压下的工作条件 ,建立了热分析与结构分析的有限元模型 ,计算得出管板的温度场以及温度场与结构耦合产生的应力场 。

换热设备管板热应力的数值模拟及应用

利用有限单元法对换热设备管板由温度差引起的热应力进行了数值模拟。经分析计算表明 ,应用薄管板结构可有效地降低热应力 ,在温差载荷较大时 。

U型管式换热器管板的动力响应分析

以U型管式换热器管板为例,利用Ansys有限元软件的瞬态分析模块对其动应力进行了有限元计算,通过有限元分析对模型进行了简化和当量处理,并对换热器管板进行了强度和疲劳评定.结果表明:计算和分析结果更符合U型管式换热器管板真实的动应力分布,其最大动应力在管板与壳程筒体连接应力槽处,适当增大过渡圆角半径可使管板两侧应力趋于相等;由温度产生的热应力对管板总应力影响很大,在计算中不能忽略温度载荷的影响;评定结果表明,该换热器符合强度和疲劳要求.

钛-钢复合管板应力的有限元分析

建立钛-钢复合管板与普通碳钢管板模型,运用有限元分析软件ANSYS,分别考察两种模型在管壳程设计压力、设计温度和设计压力设计温度共同作用3种工况下,管板的机械应力、热应力和总应力的分布情况,并进一步对比分析得出钛-钢复合管板的应力分布特点。结果显示,与相同管板厚度的普通碳钢管板相比,复合管板机械应力增大、热应力减小、总应力增加。相同基层厚度条件下,增加复层厚度,机械应力下降、热应力增加、总应力减小。3种工况下,复合管板基层与复层结合处均出现应力集中现象,分析结果为复合管板的设计提供了参考。

高温气冷堆蒸汽发生器管板温度场与应力场分析

针对高温气冷堆蒸汽发生器管板组件模型使用WORKBENCH进行热应力分析,采用直接耦合应力方法计算管板应力分布。结果表明:管板分程隔板两侧的温度场分布具有一定的相似性;管板的最大应力出现在与壳体接触的边缘处;传热管在与管板接触的部位产生了明显的应力集中现象。

丁醛转化器应力分析计算

介绍了DN5200/4900 mm丁醛转化器有限元应力分析计算方法,该反应换热设备直径大,远超出GB 151中的DN2600 mm,设计压力较小,结构重力、介质重力和管、壳程流阻压力降等影响不可忽略。88.9 mm×3.20 mm的换热管,弯曲刚度较大,对按梁和杆模拟换热管分析结果进行比较。为超大型换热设备的设计计算提供参考。

蒸发器异型管板有限元分析及优化设计

针对某异型管板蒸发器无设计标准可依,工程设计中管板较厚的问题,对该蒸发器管板的稳态温度场、机械场和热应力场进行三维有限元分析。分析结果表明,温度对蒸发器异型管板的应力强度影响较大,对现有管板工程设计进行优化。

布管方式对管板热应力的影响

以某高参数换热器为例,采用有限元热-结构耦合的方式,对管板的热应力进行了分析,对比研究了两种布管方式对管板热应力的影响。结果表明,管板采用异形布管方式,其热应力约为标准布管方式的57%,最高金属温度约为介质进出口温度的平均值,而标准布管方式中管板最高金属温度为进出口介质最高温度。采用异形布管方式降低了管板的金属温度,等于提高了管板材料的许用应力,降低了管板中的热应力水平,既提高了设备的可靠性,又可减少材料消耗,具有一定的经济效益。

热处理对超厚板焊接残余应力影响的数值分析

基于ABAQUS软件的热弹塑性有限元程序,对390 mm超厚度20MnMoNb钢板拼焊制造EO反应器管板的焊接过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察焊后500℃热处理对板内残余应力与变形的影响。结果表明:超厚板焊态在焊缝及热影响区存在高度不均匀的残余应力,由于为了限制管板的变形,在板面上施压有配重,导致先焊面的残余应力较大,特别是在靠近表面的焊缝及热影响区附近存在残余拉应力峰值;后焊面的残余应力相对较小一些;焊缝内部为残余压应力;焊后管板发生了一端翘起的角变形;500℃热处理可明显降低厚板的焊接残余应力,且使应力分布趋于均匀,但热处理后焊接变形有所增大。

大型换热器管板深孔加工关键夹具的设计与优化

针对大型换热器管板深孔加工工序的难点,设计了加工过程中需要的关键夹具,并在制造之前对夹具进行了应力分析,根据应力分析结果对设计方案进行了优化。最终通过实际加工后的检查,验证了设计方案的合理性和优化的必要性。

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。

制冷装置蒸发器异型管板的有限元分析

基于制冷装置蒸发器异型管板无设计标准可依的现状,对该系列蒸发器管板的稳态温度场和热应力场进行三维有限元分析。运用Visual Basic和ANSYS二次开发工具APDL,实现了管板的参数化有限元分析,并对该系列不同布管方式的3种管板进行了分析比较。分析结果表明,该系列蒸发器管板布管形式在一定范围内对管板强度影响不大,现有管板工程设计偏于保守,可进一步进行优化设计。

带降液管蒸发器管板的强度分析

提出了带降液管蒸发器管板的应力分析力学模型 ,介绍了有限元应用于应力求解的方法 ,并通过对 TBZ1 40 0、TBZ1 2 0 0蒸发器管板的实验应力测试 ,验证有限元法的有效性。

泊松效应对甲醇合成塔管板应力影响的分析

应用有限元技术,建立全结构的甲醇合成塔管板有限元分析模型,综合考虑管、壳程压力及温度载荷的作用,讨论换热管泊松效应对管板应力强度及换热管轴向应力的影响。分析结果表明:在稳态操作工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响较小,而水压试验工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响则较大。对于管程或壳程压力较高的换热器,水压试验下管板应力强度评定和换热管轴向应力校核必须考虑换热管泊松效应的影响。

管壳式热交换器扇环形管板开孔应力集中系数分析

大直径的管壳式热交换器计算管板厚度数值较大,给设计和制造带来困难。提出了一种利用n个扇环形管板组合成一个整体圆形管板来替代常规厚管板的设计思路。每一个扇环形管板单元的当量几何尺寸较小,这种组合圆形管板可以减小管板的厚度,达到降低制造难度的目的。采用ANSYS Workbench对不同结构参数的扇环形管板单元进行了开孔引起应力集中的分析,模拟计算结果表明,当内、外半径比为0.5、扇形角为40°~45°时,应力集中最小。

一种薄管板简化有限元模型

分析了锅壳锅炉薄管板受力情况,认为扳边是设备应力最大部位。针对薄管板受力特点,提出了一种对薄管板扳边部位应力进行数值分析计算的简化模型。在两种工况下对简化模型与3D结构离散化模型进行了有限元应力分析对比,结果表明两种模型对扳边部位应力的计算精度基本相当,满足工程实践的需求。薄管板应力计算简化模型结构简单,易于建模,而且模型规模远小于无简化模型,可以大幅减少计算时间,在直径大、换热管数量多的设备分析中优势更为明显。