起重船用高强钢大厚板焊接残余应力的试验研究

以某型起重船结构为研究对象,采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施,研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比,结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 MPa,接近材料的屈服强度;经后热的试板纵向残余应力最大为385.3MPa,与焊态相比降低了167.2 MPa,下降约30%;同时获取了残余应力分布情况。进一步对起重船导向基座结构的焊缝进行后热并进行应力检测,其纵向焊接残余应力最大值为310.8 MPa,远低于母材屈服强度。本文研究表明:起重船高强钢大厚板在焊态时焊接残余应力较大,需采取措施消除残余应力;采用焊接后热可以大幅降低高强钢大厚板的焊接残余应力水平,焊接后热具有较好的经济性和操作便捷性,在起重船建造过程中建议考虑对大厚板焊缝进行后热以消除焊接残余应力消除。

渣油加氢装置高压换热器内漏分析及建议

渣油加氢装置在运行过程中发现热低压分离器油存在硫含量异常上升、加氢渣油产品质量不合格的问题,通过杂质脱除率分析、加热炉取热分析和傅里叶变换离子回旋共振质谱分析,判断为高压换热器内漏,估算运行至末期时内漏量已将近15%。停工后对换热器进行了水压试压,判断内漏原因为顶压螺栓预紧力偏小,在运行初期反应器的压降较小时换热器正常运行,随着运行时间延长换热器管壳程之间的压降增大,壳程的压力超过了金属包覆垫的回弹力,换热器的管壳程密封处渗漏,杂质含量较高的混氢原料油直接泄漏至加氢产品中,导致产品的杂质含量不断上升。建议采用金属齿形垫加钢环的结构替代目前使用的金属包覆垫,并重新核算换热器的预紧力,确保高压换热器长期高效运行。

新型兆瓦级紧凑核动力装置的非能动余热排出系统设计分析

热管堆具有结构简单、布局紧凑、固有安全性高的特点,是无人潜航器的理想堆型之一。针对采用热管堆的新型兆瓦级高效紧凑核动力装置,设计了一种利用自然循环冷却热管绝热段的非能动余热排出系统。使用计算流体力学方法对不同几何参数的余排系统的排热能力进行模拟分析,使其保守满足最大余排功率的需求。结果表明:热管管束周围设计围板导流有利于降低流体最高温度,围板进出口宽度几乎不影响换热能力,而延长围板下部不利于自然循环;3.5兆瓦热管堆的应急冷却舱轴向长度为160 mm时可以保守满足最大余排功率,并在5~25℃的环境温度下均可正常工作。

自硬-微波加热复合硬化硅酸盐粘结剂砂性能研究

针对自硬硅酸盐粘结剂砂用于铸铁件时存在硬化速度慢、对环境湿度敏感、砂型(芯)强度低、溃散性差四个问题,本文选择一种新型硅酸盐粘结剂,以陶瓷砂为原砂,在采用固化剂自硬的基础上,还通过微波加热以及添加粉末促硬剂,进行了复合硬化工艺的研究。首先,研究了微波加热工艺参数对型砂试样性能的影响,确定了优化微波加热工艺:加热功率为900 W、加热时间为180 s;而后,选用了三种粉末促硬剂进行优化,得到的最佳粉末添加剂优化方案为粘结剂2.2%、微硅粉0.2%、氧化铝0.2%、石英粉0.06%。结果表明,该组优化方案相比较不加入粉末添加剂,使砂型(芯)1 h强度提高至1.86 MPa,24 h强度提高至2.17 MPa,98%RH吸湿强度提高至1.45 MPa,800℃残留强度降低至0.75 MPa,其常温强度值和残留强度值分别达到和接近自硬树脂砂的水平。

高压液氨预热器管板环焊缝主副加热局部热处理

管板环焊缝局部热处理是影响高压液氨预热器服役安全的关键制造技术,传统局部热处理时温度分布不均匀、管板约束大,导致残余应力难以消除。对此,采用主副加热局部热处理方法,并验证该方法在高压液氨预热器局部热处理时的有效性。计算与测试结果表明,传统局部热处理仅可降低外表面的轴向和环向残余应力,而内表面轴向应力会略微增大,环向应力降幅较小;主副加热局部热处理使内表面轴向应力由283 MPa降低至100 MPa以下,降幅约64%,环向应力由324 MPa降低至206 MPa,降幅约37%,显著降低了设备内表面应力腐蚀开裂的敏感性。

不同热处理方式对白色组织剥落的影响

研究了马氏体淬火、贝氏体淬火、碳氮共渗、渗碳4种不同热处理方式对白色组织剥落的影响,使用10%硫氰酸铵溶液对试样预充氢处理后进行疲劳试验,结果表明:试样中氢含量大于1.5×10^(-6)时,随氢含量的增加,试样发生剥落的时间相差不多;氢含量小于1.5×10^(-6)时,随氢含量的减少,发生剥落的时间增加;小于1.0×10^(-6)时,氢会失去促进白色组织剥落的作用;马氏体淬火未充氢与充氢试样的L_(10)寿命比为1:0.46,马氏体淬火、贝氏体淬火、碳氮共渗、渗碳充氢试样的L_(10)寿命比为1:1.19:2.17:5.76;渗碳热处理能够有效改善钢材白色组织剥落问题。

高钛球团矿环冷机液密封装置的优化设计与仿真

针对高钛球团矿环冷机冷却过程中普遍存在的余热余压泄漏问题,对环冷机密封装置进行优化设计,将环冷机传统动静橡胶板密封改进为液体密封。将密封液等效为水平流,建立密封液在密封装置内部流动的数学模型,利用有限元软件对密封装置进行仿真,并对密封液速度、压力、温度分布进行了数值分析。仿真结果显示液体密封装置余热损失量减少41%,表明采用液体密封装置可有效解决环冷机余热余压泄漏问题。

采空区遗煤氧化自热隐患治理技术

某煤矿工作面末采期间采空区断层附近遗煤量大,工作面停采时间长,推采速度慢,导致采空区遗煤氧化自热,CO快速升高。通过树立“安全第一、快速高效”指导思想,确定“堵漏风、降氧气、消高温、防反复”的总体技术思路,采用“注惰防爆、分区防治、注胶降温、控氧抑温”为主的技术措施,从而有效消除采空区遗煤氧化自热高温隐患,使煤矿工作面能够安全开采,为工作面回撤工作提供安全保障。

高速、高负荷径流透平在煤化工行业的应用

高速、高负荷径流透平是一种高效率、大调节比、小尺寸的能量转换机械,填补了兆瓦量级目前没有高效率原动机的空白,可以作为余热、余压、乏汽回收等节能减排系统的原动机或从动机,在煤化工行业有广泛的应用前景。该文阐述了高速、高负荷径流透平的理论原理,并通过余热、余压、乏汽回收三个应用实例,说明了高速、高负荷径流透平在煤化工行业的应用场景。

3.9Mt/a渣油加氢装置节能优化运行分析

渣油加氢装置是炼油厂的能耗大户,其中电耗和燃料气消耗所占比例最大。上海石化渣油加氢装置采取了一系列措施降低电能和燃料气消耗,通过新氢压缩机新增HydroCOM气量无级调节系统、提高液力透平投用率、使用节能风机叶片、加热炉系统综合升级改造、提高高压换热器换热效率等措施,装置节能工作取得了较大成绩,装置能耗由2018年的17.337kg标油/t降低到2021年的11.474kg标油/t,三年来装置能耗共降低了33.82%,高能耗的状态得到很大的改善。目前装置能耗相较于同类先进装置仍存在较大的差距,还存在较大潜力,今后可以采取优化冷低分油换热流程、提高蜡油进料温度、优化分馏塔操作温度、提高机泵效率、提高净化水回用率、优化反应器温度、优化反应进料泵备泵预热方式等手段,进一步改造和节能优化,降低渣油加氢装置能耗。

均匀化激光加热CFRP层合板高温剩余拉伸性能

通过均匀化激光加热T700/9A16型碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)层合板,在试件的特定区域内形成较均匀的温度场。对加热后的CFRP层合板开展了拉伸性能测试,基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)方法获取了试件激光加热区域在拉伸加载过程中的应变。结果表明:与常温相比,激光加热至300℃时,CFRP层合板拉伸弹性模量变化不明显,发生断裂时的极限应变增加了约28%,试件整体拉伸强度增加了约23%;激光加热超过420℃时,试件的拉伸力学性能开始出现明显下降。试件断口的扫描电子显微镜结果表明:与常温相比,激光加热至300℃时,碳纤维及环氧树脂的界面结合情况出现了明显的改变;激光加热温度超过420℃,可观察到碳纤维表面环氧树脂损失;激光加热至840℃时,可观察到明显的碳纤维丝烧蚀坑。热重分析显示,若CFRP层合板在高温下未发生明显热失重,则材料的剩余拉伸强度下降不明显;若出现明显的失重峰,则在相应温度区间内,材料的剩余拉伸强度明显下降。本文可为CFRP材料及结构在极端热环境下的工程应用提供参考。

12Cr1MoV钢受热面管的剩余寿命研究

对已运行10万h的某机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管进行理化检验,对比不同方法预测出的此管的剩余寿命。结果表明:该受热面管常规力学性能均符合标准要求,其损伤等级达到3级;损伤累积法的评估结果更能准确地反映材料的实际寿命;结合材料组织老化分析结果,综合评估此机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管的剩余寿命约为6.5万h。

热双金属片焊接后残余应力研究及消除方法

通过分析热双金属片残余应力产生的原因及对产品的影响,研究了高温热处理对消除热双金属片残余应力的方法,得出了残余应力与热处理循环次数存在一定的负相关关系,确立了参考测算公式。将理论公式进一步试验,验证了其具有较高的有效性。

热处理工艺对高碳铬轴承钢组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺(淬回火、贝氏体等温淬火、马氏体预淬火后贝氏体淬火和贝氏体变温淬火处理)对典型高碳铬轴承钢GCr15的组织以及硬度、抗拉强度、冲击功和耐磨性等力学性能的影响,对比分析了不同热处理工艺的微观组织和性能的关系;为了更好地分析下贝氏体短时处理和尺寸稳定性,采用膨胀法进行了试验研究;利用XRD分析,研究了不同热处理工艺后残留奥氏体的量。研究表明,与常规淬回火相比,得到贝氏体组织的处理过程可以得到组织和性能的最佳匹配;贝氏体处理后,试样综合性能优于淬回火处理且尺寸稳定性好;马氏体预淬火处理和贝氏体变温处理在提高钢综合性能的同时又能不同程度缩短贝氏体转变时间。

模块式高温气冷堆非能动余热排出系统分析与研究

非能动的余热排出系统是高温气冷堆固有安全性的重要体现之一。本文介绍了模块式高温气冷堆余热排出系统热工水力计算方法,并给出了不同工况、不同环境温度下余热排出系统的运行参数,为余热排出系统的设计和运行提供了参考。对事故工况下舱室混凝土温度分布进行了数值分析,结果表明混凝土最高温度低于安全限值。

3D-C/SiC的高温弯曲性能和后处理对弯曲性能的影响

3D C SiC用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2°。CVI(chemicalvaporinfiltration)法致密 ,纤维体积分数 40 %～ 45 % ,热解碳界面层厚度约 0 .2微米、密度为 2 .0 1g cm3和空隙率为 17% ,最终在试样表面形成 5 0 μm的SiC涂层。在YKM 2 2 0 0超高温试验机上进行三点弯曲试验 ,真空度为 10 - 3Pa ,夹头位移速率为 0 .5mm min。结果表明 ,随试验温度升高 ,弯曲强度在 90 0℃和 170 0℃出现了两个峰值 ;弯曲模量在 110 0℃出现了最大值 ;而弯曲应变在低于 15 0 0℃基本保持不变 ,高于 15 0 0℃不断升高 ,出现了明显的不可逆变性。试样 180 0℃真空保温 1小时后处理 ,弯曲模量明显降低和强度降低 ,而变形能力明显升高。激光拉曼分析得出 :制备的 3D C SiC碳纤维存在残余压应力 ,13 0 0℃处理后碳纤维存在残余拉应力 ,而 2 0 5 0℃处理后碳纤维没有残余应力。高温下因基体和纤维膨胀系数不同 ,易产生界面脱粘和分离 ,使得基体中的裂纹不易扩展到纤维中 ,保持了纤维强度 ,同时纤维易于滑动。这是很高温度下弯曲模量降低、变形能力增加和弯曲强度略增加的原因。

焊接顺序对高速列车侧墙焊接残余应力的影响

按实际加工工艺,基于有限元软件SYSWELD,采用有限元热弹塑性分析方法和Fortran语言对焊接热源进行二次开发,获得了所需要的热源,并通过实验验证了热源模型的准确性.在此基础之上,通过分析高速列车CRH380B侧墙焊接残余应力分布规律和焊接顺序对于侧墙焊接残余应力的影响,得到了侧墙焊接最优方案,为企业实际生产中的降低焊接残余应力方案选择提供了依据.

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能，先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析，然后采用Norton蠕变本构关系，根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数，对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析，分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律，同时预测了在高温环境下服役10^5h后蠕变应变分布。结果表明，由于高温管道的壁厚以及约束等影响，焊后产生了较大的焊接残余应力，通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力。但由于热处理残余应力的存在，仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响，并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变。

高锰钢耐磨铸件铸态余热水韧处理工艺研究

利用高锰钢铸件铸造余热对破碎机中耐磨件进行水韧处理,根据零件尺寸和形状分类进行工艺试验,检测组织和性能,优化水韧处理工艺。结果表明,运用优化的铸态余热水韧处理工艺,生产的高锰钢铸件质量稳定,完全满足使用性能要求;同时解决了直接水韧处理入水的温度难控制、质量不稳定的问题,具有显著的经济效益。

基于混合层次分析法的加热炉余热利用综合评价

应用混合灰色关联层次分析法(简称混合层次分析法)对某轧钢厂加热炉高温烟气余热利用的冷热联产、冷热电联产等4种余热利用方案进行了综合评价。用层次分析理论计算投资回收期、总能量利用率、减少CO2排放量、维护方便性等4个指标的权重,用混合分析法确定评价矩阵,通过加权求和完成综合评判。评价给出某轧钢厂加热炉高温烟气余热利用方案的优选次序为:方案4(热电联产)、方案2(冷热电联产)、方案1(冷热联产)、方案3(余热发电)。本评价方法亦可应用于其它多属性评价系统。