基于有限元法的四辊卷板机机架优化设计

机架作为四辊卷板机的主要承力部件,其强度、刚度及动力学特性不仅影响主机的使用寿命,同时很大程度上制约了产品的卷制精度。因此,以四辊卷板机的高机架为研究对象,应用有限元分析方法校核其刚度、强度,为机架的设计优化提供理论依据。同时对其关键部位处筋板应用实验点设计法,求得最优筋板尺寸,使机架的位移大幅降低,应力分布更为合理。最后,对机架进行模态分析,为之后机架动力学特性的研究提供参考依据。该研究提供了机架关键位置的优化设计方案,使机架等效应力分布更为均匀,并大大提升了机架的刚度,为卷板机高精度运行提供了保障。

织构化钛合金表面MoS_(2)薄膜的制备及其微动摩擦学性能研究

钛合金作为1种性能优异的轻金属结构材料,其较差的耐磨性限制了钛合金在摩擦学领域的应用.本文中通过将表面织构化与固体润滑薄膜相结合在钛合金表面制备了MoS_(2)复合润滑薄膜,考察了织构参数以及摩擦对偶材料对其微动摩擦学行为的影响.研究表明:当摩擦对偶为GCr15球时,表面织构化与固体润滑剂相结合能显著减小材料的磨损和延长润滑寿命,织构密度为20%的样品表面容易形成转移膜,润滑寿命最长.而当摩擦对偶为TC4球时,在相同测试条件下,表面复合结构的抗磨寿命远低于摩擦对偶为GCr15球时的寿命.摩擦对偶材料影响着复合润滑结构的润滑寿命,表面织构能够起到补充固体润滑剂和捕获磨屑的作用,从而达到抗磨减摩的目的,同时适宜的织构密度能明显延长复合润滑结构的微动寿命.

Inconel 600镍基合金PAW+TIG接头微观组织及力学性能

针对Inconel 600镍基合金在石化装备行业的应用焊接问题,选择合适的焊接工艺是其所面临的一项挑战.采用PAW+TIG工艺流程对厚度为6 mm的Inconel 600镍基合金进行焊接,应用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等对Inconel 600镍基合金PAW+TIG接头的微观组织及其性能进行研究.微观组织分析结果表明,接头焊缝表面成形光滑平齐,半椭圆状的鱼鳞纹均匀分布,接头母材区域和热影响区的组织均为细小的等轴晶奥氏体,其中热影响区晶粒的尺寸大于母材区,焊缝区域的组织为树枝晶;接头的抗拉强度达到589 MPa,接头断裂类型为韧性断裂,焊接接头具有良好的塑性和抗弯曲性能;焊缝处电化学腐蚀测试结果表明,在焊接热影响区域局部腐蚀敏感性增加,说明焊接接头的耐腐蚀性降低;对焊缝退火处理并进行性能测试的结果表明,退火后焊接接头析出针状第二相,其在晶界和孪晶界处形成了一定的强化效应,能够抑制晶粒长大并影响材料的整体性能.综合分析焊接接头微观组织及其性能表明,采用PAW+TIG的接头热稳定性较好,能够满足其在高温条件下的工作要求.

N06200镍基合金与S32168不锈钢界面金属间化合物的生长行为

研究了N06200镍基合金与S32168不锈钢TIG焊接接头经焊后热处理后界面金属间化合物(Intermetallic Compounds,IMCs)的演变过程,并从热力学和动力学的角度分析界面IMCs的生成种类、先后顺序及生长动力学模型.结果表明,随着热处理温度的升高,接头的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势;随着保温时间的增加,接头的抗拉强度随之增加.随着热处理温度的升高和保温时间的延长,界面IMCs的厚度增加.镍基合金与不锈钢界面IMCs主要由NiFe相、Ni2Cr相、FeCr相和Ni3Fe相组成,形成IMCs的顺序为NiFe→FeCr→Ni2Cr→Ni3Fe.界面IMCs的增长符合抛物线规律,经线性回归方法计算得出界面IMCs的生长动力学模型为W=1.725×10^(-13)·e[-45.98/(RT)]·t^(1/2).

国产SA516Gr.70(HIC)厚板容器筒节的成型技术

为研究应用于加氢装置的冷高压分离器等核心设备的国产SA516Gr.70(HIC)、厚度200 mm钢板的可焊性能和成型性能,对钢板化学成分、力学性能、硬度等进行分析,选用400℃时的屈服强度平均值进行筒节板料预弯受力计算,追踪580℃中温卷校成型工艺及筒节纵缝试板的化学成分、力学性能等。试验结果表明,国产SA516Gr.70(HIC)厚板在不同位置及方向各项力学性能均衡;中温校圆后筒节最大圆度4 mm、棱角度2 mm,成型尺寸合格;纵缝试板的力学性能满足技术文件要求。研究验证了国产SA516Gr.70(HIC)、厚度200 mm钢板的可焊性能和成型性能良好,其厚板容器筒节的成型技术达到国内较高的工艺水平。

04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢焊接接头微观组织及性能研究

为提高04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢和20MnMoNb高强钢的焊接效率和其焊接机理,采用手工钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对同等厚度的两异种材料进行焊接,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线分析仪和硬度计等,研究了04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种金属焊接接头微观组织和力学性能。结果表明:采用TIG+SMAW焊接可以实现04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢的有效焊接;焊缝区域组织为γ相,从底部垂直于熔合线向上生长,Ni,Cr,Mo,Fe四种元素含量从04Cr13Ni5Mo侧向20MnMoNb侧均呈明显的梯度分布特征;接头的抗拉强度略低于两侧母材,达到04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢的92%,达20MnMoNb母材的98.2%,断裂类型为解理断裂+韧性断裂的混合型断裂;焊缝区域的硬度较两侧母材高,冲击吸收能量介于76.3~84.9 J之间。该研究对TIG+SMAW组合焊接在超级马氏体与高强钢焊接领域推广应用奠定一定的基础。

红沙岗高硫煤循环流化床富氧气化炉内脱硫试验研究

为进一步拓宽兰石金化首套千吨级循环流化床加压煤气化示范项目原料来源,解决甘肃省武威市民勤县红沙岗2号煤矿高硫煤(以下简称“红沙岗高硫煤”)使用下游脱硫成本过高的问题,在5 t/d的新型循环流化床富氧气化中试试验平台上,进行了红沙岗高硫煤气化炉内石灰石干法脱硫试验,考察了在气化温度为920~980℃、钙硫摩尔比为1∶1~1.5∶1的工况条件下煤气脱硫效果。结果表明,在温度为950℃、钙硫比为1∶1、富氧浓度为35.46%条件下,气化炉内脱硫效率达75.30%,脱硫效果显著,可减少下游脱硫装置投资和运行成本,综合效益明显。

N06022镍基合金TIG+SMAW焊接接头微观组织及力学性能

采用钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对10 mm厚的N06022镍基合金进行焊接,分析研究接头的微观组织、显微硬度、腐蚀性能和拉伸性能。研究表明:采用TIG+SMAW焊接接头表面成形良好,整个焊缝呈银白色,半椭圆状的鱼鳞纹均匀分布;母材与焊缝区组织存在明显的分界线,且无明显的热影响区域,焊缝区域组织为等轴晶和树枝晶组织;整个焊接接头的硬度呈“M”形分布,NZ区域的显微硬度较为稳定,在250 HV附近,HAZ区较BM区域高,而较NZ区域低,从HAZ区域到NZ区域接头的显微硬度变化不大;焊接接头的平均抗拉强度(799 MPa)高于母材(782 MPa),焊接接头较母材提高了2.56%,保证了该类焊接结构的可靠运行,接头的断裂形式为韧性断裂;接头腐蚀性能满足设备技术要求和标准规定。

新型列管式铁钼催化氧化甲醛生产设备结构设计

设计一种采用铁钼催化氧化法生产甲醛的新型列管式反应器整体结构,并通过有限元分析计算模型对管板强度进行校核。仿真结果证明,该结构在甲醛生产领域具有显著优势,可以为同类设备的设计工作提供参考。

热处理对N06200镍基合金与S32168不锈钢焊接接头组织与性能的影响

针对厚度6 mm N06200镍基合金和S32168不锈钢手工TIG焊接试板,采用三种热处理工艺对不同状态下焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌及耐腐蚀性能进行分析对比。结果表明:N06200镍基合金与S32168不锈钢TIG焊接接头组织为等轴晶奥氏体和垂直于熔合线方向生长的树枝晶组成;1 050℃热处理后焊接接头的抗拉强度最高为736 MPa,与N06200母材强度接近,较未热处理的焊接接头的抗拉强度(675 MPa)提高了9.05%;未热处理和1050℃热处理后的焊接接头断裂方式都为韧性断裂,1 150℃热处理后的焊接接头断裂方式为韧性+脆性混合型断裂,焊缝区域硬度高于其他区域;界面组织为靠近N06200镍基合金侧的IMCs为NiFe和Ni_(2)Cr,靠近S32168不锈钢侧的IMCs为FeCr和Ni_(3)Fe;NiFe相晶粒的主要织构为<011>丝织构,Ni_(3)Fe相晶粒的取向较明显,为强烈的<111>丝织构组成。

12Cr2Mo1R与S30408异种钢焊接接头碳迁移动力学分析

为了解12Cr2Mo1R与S30408异种金属焊接过程中碳的迁移、扩散本质,该文通过试验证实了该异种钢焊接后焊缝中存在脱碳与增碳层的现象,并从理论上分析了焊接接头中碳原子的扩散行为,为提高异种钢焊接接头的质量奠定了理论基础。

化工装备元件制造可控制因素分析

本文介绍了化工设备元件在制造中的一些可控制性因素,并分析了各个因素对化工设备制造质量的影响。

弯管端部管道外载荷的平移处理及有限元分析

接管与壳体连接部位的局部应力校核评定是压力容器设计中经常遇到而又十分重要的问题。在进行局部应力校核时,软件需要输入的管道外载荷与载荷条件的给定值往往不一致。介绍了弯管端部载荷等效平移到直管端部的处理方法,并使用ANSYS有限元分析软件建立了三维模型,对载荷平移前后的结果进行了验证,验证结果显示该公式有效可行。

碳化物析出对ENiCrFe-3预边堆焊异种钢焊缝力学性能影响的数值模拟

为避免异种钢焊接中的元素扩散富集现象,文中采用预边堆焊ENiCrFe-3过渡层的方法,实现了异种钢的良好焊接,但在焊接接头中发现了碳化物的析出现象,进而采用晶体塑性有限元方法,构建了晶界处添加碳化物的晶体塑性有限元分析模型.模拟结果表明,碳化物析出相会对晶粒内部与晶界上的应力应变分布产生显著影响,由于碳化物含量增加,夹杂物的区域应力集中增大,三晶粒交点是焊缝力学性能最薄弱的区域,晶界交汇处应力分布不对称,通常最先失效,成为断裂源.

织构化钛合金表面二硫化钨磷酸盐涂层的制备及其宽温域摩擦学性能

本文中以水为分散介质,二硫化钨为固体润滑剂,二氧化锆为增强相,磷酸二氢铝为黏结剂,采用喷涂工艺在织构化的钛合金表面制备环境友好型的磷酸盐涂层.考察涂层在室温~400℃范围内的摩擦磨损性能,并探究涂层与钛合金表面微织构的协同减摩抗磨机制及其对涂层磨损寿命的影响.结果表明:钛合金表面的二硫化钨磷酸盐涂层在宽温域条件下展现出良好的减摩抗磨性能.在400℃时,含有涂层的钛合金磨损率可降低至1.3×10^(−4)mm^(3)/(N·m),比钛合金基底的磨损率降低了45%.在钛合金表面构筑微织构,可进一步改善涂层的耐磨损性能,延长宽温域条件下的磨损寿命.在室温~400℃温度范围内,钛合金织构化表面涂层与TC4球对摩的摩擦系数均可低至0.30以下,磨损率可低至1.2×10^(−5)mm^(3)/(N·m)以下.同时提出了高温条件下涂层的润滑机理,以及表面微织构与固体润滑涂层间的“机械互锁”与“自补偿润滑”的减摩抗磨机制.

添加SiO_(2)纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊接头组织及性能分析

从工艺方法改进和界面调控方面提出了添加SiO_(2)纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊,实现了成形及力学性能良好的Al/Cu异种金属接头,并对界面处微观组织及接头力学性能进行了对应分析,对其界面形成的内在机理进行相应阐述。结果表明,AC辅助电弧的引入可显著改善Al在Cu母材表面的润湿铺展性能,接头有效连接长度由12.25 mm增加至15.2 mm;接头微观组织分析表明,纳米SiO_(2)吸附于Cu界面及IMC层,起到了扩散阻挡作用,阻碍了Al和Cu原子的反应和相互扩散,减小了焊接过程中界面IMC的厚度,减缓了等温时效过程中IMC的生长。同时,较大的有效连接长度和对IMC层的抑制作用使添加SiO_(2)纳米颗粒AC辅助电流值为45 A的接头断裂承受最大载荷为0.85 kN,断裂位置位于铝侧热影响区,接头力学性能较好。

N06200镍基合金TIG焊接接头微观组织及力学性能研究

根据焊材匹配原则,采用ERNiCrMo-17焊丝对6 mm厚的N06200镍基合金板进行TIG焊接试验。通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲等一系列试验,对N06200镍基合金TIG对接接头的力学性能和组织进行了研究。通过金相分析可以看出焊缝金属的金相组织主要由奥氏体组成;拉伸、弯曲试验表明,焊接接头的平均抗拉强度为850.5 MPa,高于母材的抗拉强度(780 MPa),接头的抗拉强度较母材提高了9.31%。接头的断裂形式为韧性+少许脆性断裂的混合断裂,未发现明显的解理断裂特征;在弯曲载荷的作用下,焊接接头整体弯曲性能良好,面弯及背弯试验结果均合格;硬度试验显示热影响区硬度最高,焊缝区域次之,母材硬度最低。

N06200镍基合金与S32168不锈钢TIG焊接微观组织与力学性能研究

采用钨极氩弧焊接实现了N06200镍基合金和S32168不锈钢之间的可靠焊接,研究了焊接接头组织和力学性能。结果表明:N06200镍基合金和S32168不锈钢TIG焊接接头组织是由母材区的等轴晶、沿垂直于热影响区方向生长的胞状晶及焊缝中心的树枝晶组成;在焊接电流130~150 A、焊接电压15~17 V、焊接速度80~100 mm/min时接头的强度最优,抗拉强度为675 MPa,相较于N06200母材的780 MPa有所降低,试样断裂方式为发生在S32168不锈钢母材侧的韧性断裂为主、少许脆性断裂为辅的的混合断裂,未发现明显的解理断裂特征;焊缝区域的显微硬度均高于镍基合金和不锈钢侧,焊缝区域的富Nb相可有效地提高接头的显微硬度。

N06200镍基合金管板与换热管焊接接头组织与性能研究

采用氩弧焊丝ERNiCrMo-17对换热管(材料为SB-622 N06200)与管板(材料为SB-564 N06200)进行焊接试验。针对此材料的管-板焊接进行焊接工艺研究,通过金相组织观察、角焊缝厚度测量、拉脱力试验、晶间腐蚀试验对N06200镍基合金管板与换热管焊接接头进行分析。结果表明:采用第1层自熔+2层填丝所获得的管-板焊接接头成形良好,焊道均匀饱满;接头的角焊缝厚度均满足标准要求的1.2 mm,接头的拉脱力和晶间腐蚀率均高于管板和换热管母材;接头焊缝组织为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶奥氏体组织,枝晶生长方向随机,等轴晶可抑制热裂纹的产生;接头焊缝区域硬度明显高于其他区域,硬度曲线呈“跳跃”特征。

3000 m^(3)不锈钢复合板球罐的制造与安装

该3000 m^(3)球罐采用S30403+Q345R复合钢板制造,不锈钢复合板具有基层低合金钢和覆层不锈钢的综合特性,能体现其低成本和高性能的结合。对不锈钢复合板球壳板的压制成型、坡口切割、现场组装、焊接热处理、酸洗钝化等提出更高的要求,针对不锈钢复合板球罐制造与安装过程中关键控制点及存在的技术难点提出了有效解决措施。工程实例情况表明,球壳板三角形冷压法、合理的X形坡口形式、覆层无吊点组装工艺以及可靠的覆层焊接工艺,是提高不锈钢复合板球罐制造与安装质量的关键因素。