正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性数值模拟研究

为了研究循环加载作用下粘钢加固管片接头的动力响应特性与破坏模式,以某实际城市盾构隧道为背景,建立粘钢加固管片接头的精细化有限元分析模型,开展正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性模拟,研究其损伤演化特征、破坏模式、刚度退化、滞回耗能特性、延性变形能力等。研究结果表明:加载初期加固接头的钢板可有效分担螺栓承担的拉力,加固接头首先在钢板黏结处发生破坏。在钢板大面积剥离后,加固与未加固接头的破坏过程趋于一致;加载初期加固钢板可显著提高管片接头的刚度及接头弯矩。在钢板大面积剥离失效后,加固接头弯矩及刚度仍略高于未加固接头;正弯矩循环加载作用下管片接头存在损伤累积特征:同一级加载下随着循环次数的增加,接头表现出了一定程度的承载力退化特征;加载初期因结构胶的开裂失效,加固接头的耗能能力明显高于未加固接头。加载后期随着混凝土损伤程度的增加,加固与未加固接头的耗能能力均有所增加,但加固接头的耗能能力仍稍强于未加固管片接头。

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。

预制混凝土管片碳排放计量研究

预制混凝土管片越来越多地被应用于隧道工程建设中,它在建设过程中消耗了大量资源和能源,释放了大量温室气体。研究发现,预制构件生产阶段碳排放量最大,降低预制构件生产阶段碳排放有着重要意义,然而,针对预制混凝土管片生产阶段的碳排放研究甚少。以隧道工程中的预制混凝土管片为例,提出预制混凝土管片在预制工厂生产及运输阶段的碳排放计算模型并计算每个阶段的碳排放量,为预制混凝土管片节能减排策略提供理论依据及参考。

12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625工艺研究

为保证12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625质量达到设计文件要求,对锻件基材和Inconel625焊接性能进行了分析,模拟承制产品实际生产状态进行堆焊工艺评定试验,采用周向堆焊和直道堆焊相结合的方法制备评定试件,对堆焊层化学成分、弯曲性能、硬度指标、金相组织、耐腐蚀性能进行了检测。试验结果表明,采用EQ62-50/ES200的焊带/焊剂组合可以获得性能优良的堆焊层。对堆焊层进行腐蚀速率检测,其焊态试样腐蚀速率为1.50 mm/a,固溶态试样腐蚀速率为1.17mm/a,两者之比为1.28,满足JB/T 4756—2006标准规定比值小于或等于1.5的要求。根据评定合格的焊接工艺对热高分气/循环氢换热器管板进行了堆焊,堆焊产品已稳定运行三年,未出现焊接缺陷和腐蚀缺陷。

低合金钢管板管孔加工技术

针对低合金钢管板的管孔加工,对比分析了目前国内常用管孔加工机具一次加工成型管孔质量的差异,试验对比了相同液压胀力下初始间隙0.36 mm和0.26 mm的10^(#)+16Mn胀接接头的密封性和拉脱力变化。指出GB/T 151—2014中对管板孔桥宽度B值随管板厚度变化的限定值已经落后,应在该标准修订时进行调整。研究发现,管孔表面粗糙度应根据换热管外表面粗糙度、管束密封性和拉脱力的设计要求进行调整,随着装备制造加工技术的提高,管板孔的加工机具应在数控钻、加工中心、数控深孔钻中进行选择,逐步淘汰摇臂钻。

双管板换热器管板平均金属温度确定方法研究

国家标准GB/T 151—2014《热交换器》中对于双管板换热器的计算,需要给出内外管板的平均金属温度,但标准未给出管板平均金属温度的确定方法,为此,借助FLUENT软件对双管板换热器管板及其邻近流体区域的传热进行了数值模拟研究,在理论传热公式和数值模型基础上,对换热器在不同介质和不同流速下的温度场进行数值模拟,给出了双管板换热器内外管板平均金属温度的确定方法和简易计算公式,研究结果可有助于双管板换热器的设计,同时便于工程应用。

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。

高海拔穿破碎带大断面排水巷支护设计与数值模拟

目的:巨龙铜矿穿破碎带大断面排水巷道原采用锚杆+锚索+钢拱架联合支护的方式进行支护,但支护效果较差,急需解决该问题。方法:为解决该实际问题,针对围岩破碎区域提出了管片+壁后注浆的支护方式。管片采用C50混凝土浇筑,内置HPB300和HPB400E型号钢筋。每段巷道由6段管片进行拼接支护,每段管片留设注浆孔。利用数值模拟分析了穿破碎围岩大断面巷道支护效果。结果:结果表明,管片+注浆支护后巷道围岩变形均为毫米级变形,管片+注浆支护结构内最大应力为30.46 MPa。管片+壁后注浆的支护方式在巨龙铜矿穿破碎带大断面排水巷得到了成功应用,支护效果较好。意义:研究结果为类似巷道施工提供了理论参考。

板管式空气预热器在柴油加氢加热炉中的应用

论述某项目中采用的板管式金属-玻璃空气预热器技术原理、设计计算和运行分析,从理论和实践两方面论证该新型空气预热器工艺结构特点和设备性能表现。

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。

带中心调节管全废锅热交换器挠性管板分析设计

基于ANSYS WORKBENCH工作平台,采用分析设计的计算方法建立了带中心调节管的全废锅热交换器的有限元模型,并对其进行了稳态传热和静强度分析,得到了全尺寸的带中心调节管的全废锅热交换器的温度和应力强度分布场。计算结果表明,在高温工况下,耐火衬里、陶瓷套管和陶瓷纤维纸的防烫结构可以有效地保护好金属管板;即使在中心调节管完全失效的情况下,通过采用合理的分析计算方法和换热管布置形式,也能够有效地保证热交换器的安全;考虑传热影响工况下的管板应力强度要远高于不考虑传热影响的管板应力强度;当中心调节管完全失去作用而仅靠换热管进行工作时,热端管板会出现一个高温的温度环,而管板中心调节管位置以及布管区边缘位置则温度较低;由于中心调节管完全失效,冷端管板会在中心调节管的位置出现局部超温现象。

310S奥氏体不锈钢管子管板焊接

本文介绍了310S奥氏体不锈钢管子管板GTAW焊接试验,通过采用低应力结构的焊接接头、小电流焊接、严格控制层间温度等措施,避免焊接热裂纹的产生。焊后对管头进行PT、RT检测,检测结果合格;对管头进行宏观金相试验、微观金相试验、《金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体—奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法》(GB/T 4334—2020)标准中的C法晶间腐蚀试验,试验结果满足标准的要求。

基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计

本文介绍了基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计程序开发及工程应用情况。数字化设计平台通过数据传递与数据链建设,实现正向设计和数据共享,旨在提高压力容器设计质量和效率,并实现压力容器全寿命周期的协同管理。参数化设计通过将设备的计算逻辑、设计方法和标准文件等建立程序关联,通过自主开发的相关子程序,实现从工艺数据到三维模型、三维模型到图纸的智能化设计。本文以固定管板换热器为例,分析了基于数字化设计平台的三维参数化设计的基本思路,明确了基于数字化设计平台的三维参数化设计对于压力容器智能化设计及数字化转型的有效性和良好应用效果。本文对压力容器智能化设计和数字化转型提供一定参考。

管板接头残余应力的数值模拟计算及测试

利用有限元软件ABAQUS进行换热器管板焊接接头残余应力数值模拟,获得了管板焊接接头径向和环向残余应力的计算数值.结果表明:最大径向残余应力出现在相邻角焊缝间的热影响区;环向残余应力最大值则位于焊缝根部焊趾,而实际使用中焊趾与换热介质直接接触,易造成换热管与管板连接处的应力腐蚀开裂.通过X射线衍射法测量了管板接头焊后、先焊后胀两种工艺热影响区的环向残余应力值,发现制造过程中采取先焊后胀的方法不但减小了换热管与管板的间隙,还使焊后残余应力值下降,甚至应力形成从拉应力转变为压应力,降低了管子与管板之间发生应力腐蚀的可能性.对比焊后环向残余应力的计算值与实测值,二者变化趋势一致.

氨分缩器管板TA9合金层在氨环境中腐蚀特性研究

针对煤焦化硫铵生产中氨分缩器换热管板的腐蚀破坏现象,通过全浸泡试验及电化学试验探究了管板TA9合金层的耐蚀特性。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对TA9合金在不同温度条件下,分别含有S^(2-)、Cl^(-)、F^(-)3种阴离子及3种阴离子混合的氨水溶液中全浸试验后的腐蚀产物进行了分析;利用电化学工作站对TA9合金的腐蚀速率及表面钝化膜的耐蚀特性进行了探究。结果表明:随温度升高,TA9合金的全面腐蚀和点蚀均逐渐增强,同一温度下不同阴离子作用时腐蚀宏观形貌无显著差异,其腐蚀产物均为钛的氧化物。TA9合金的腐蚀速率受温度影响较大,在3种阴离子混合的氨水溶液中,当温度由20℃提高至90℃时,腐蚀速率由1.05997μm/a提高至10.61974μm/a,腐蚀速率增加了近10倍;当温度上升至50℃后,钝化膜对材料的保护性能降低;相同温度下F^(-)单独存在时电极表面的钝化膜电阻R变化显著,氧化还原反应最为剧烈,导致电极表面钝化膜溶解速率最快,TA9合金腐蚀速率最高。

基于二维轴对称模型的高温管板热应力分析方法研究

本文以高温722℃条件下的镍基管板为研究对象,采用本构关系等效的方法,利用二维轴对称模型,对管板承受的热应力进行分析计算,并对计算结果进行评定,为后续采用二维模型计算高温管板的热应力提供方法参考。

管–管板爆炸焊接中圆管膨胀规律

管板爆炸焊接中,圆管与管板的碰撞速度是影响爆炸焊接质量的重要因素,为了计算圆管与管板爆炸焊接时的碰撞速度,以爆炸焊接理论与圆管膨胀理论为基础,推导得出圆管膨胀半径与膨胀速度的对应关系,进而可得到圆管和管板间隙与碰撞速度的对应关系。文中通过理论分析与圆管膨胀过程仿真得到圆管膨胀后半径与速度的计算公式,利用管板爆炸焊接数值模拟与管板爆炸焊接试验对其进行验证。结果表明,圆管与管板紧密结合,结合界面为理想的小波状结合,结合界面无孔洞、裂纹等明显缺陷,结合质量良好。故依据公式选取的圆管与管板间隙合理,此公式可靠,可以用于计算内爆时圆管与基材不同间隙对应的碰撞速度,通过确定间隙得到理想碰撞速度,从而达到良好的焊接质量。

钻削力对凝汽器复合材料管板结合面影响分析

文章主要通过钻削力测量试验、高速摄像观测钻削切削部位材料变形试验和钻削力理论计算相结合,分析钻削过程中钻削力及各分力对凝汽器复合材料管板结合面结合强度的影响.

不锈钢管子与管板强度胀接性能对比研究

为了使换热管与管板接头获得更好的密封性能及拉脱强度,分析对比了液压胀和机械胀对不锈钢强度胀接头的性能影响及不同槽宽的机械胀对不锈钢接头的性能影响。3块S30408试件管板孔内分别加工宽度为3,4,9 mm的两道胀槽,窄槽采用机械胀,宽槽采用液压胀,对比胀接后的胀度、氦检密封性、拉脱应力及解剖线宽。试件经过漏率为1×10^(-6)(Pa·m^(3))/s的氦检全部合格,拉脱应力超出标准要求的4 MPa。试验结果表明机械胀胀度不稳定、容易过胀,槽宽4 mm和3 mm的机械胀接头的性能差别不明显,液压强度胀接头综合性能更优。

管板厚度对挠性薄管板温度场及应力场影响的有限元分析

针对某余热锅炉的挠性薄管板,分别建立不同管板厚度的有限元模型进行温度场分析和应力分析。温度场分析结果表明,管板厚度变化主要影响管板布管区的温度分布。随着管板厚度的增加,管板布管区在管程侧表面的金属壁温将持续升高,管板布管区两侧的金属壁温差也将不断增大,从而引起管板布管区的金属表面可能出现超温现象。此外,P s工况和P s+ΔT工况下的应力分析结果表明:管板厚度的增加主要影响管板非布管区内的弯曲应力值,对管板其他部位(包括管板周边圆弧过渡段处)的应力水平影响则较小;P s工况下,管板厚度的增加使管板非布管区内的弯曲应力显著降低;而P s+ΔT工况下,管板厚度的增加则将使管板非布管区内的一次加二次应力明显减小,但其影响程度随着管板厚度的增加而不断减弱。