本文關鍵詞：超高壓反應管疲勞壽命與安全性能的試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技的快速發(fā)展，超高壓反應管在石化企業(yè)聚乙烯生產中的作用日益突出。反應管在投入使用前需進行自增強處理以改善應力分布狀態(tài)，但在實際生產中由于反應管工況條件及工作環(huán)境等因素會使自增強殘余應力發(fā)生松弛，降低反應管的疲勞壽命及安全性能，同時我國從上世紀七八十年代從國外引進的幾套超高壓反應裝置均已進入設計壽命的中后期階段，設備安全狀況嚴峻。因此開展反應管的安全性能及疲勞壽命的研究，對保障人員在生產中的安全，也為設備故障診斷及技術革新提供依據，，具有重要的理論價值及工程實際意義。 本文以某石化企業(yè)服役20年、存放7年的超高壓反應管為研究對象，結合理化檢驗、X射線殘余應力測試、自增強及疲勞等相關試驗研究，在Ansys分析的基礎上提出采用Shigley近似法與Ansys疲勞壽命分析法，對反應管的疲勞壽命進行了估算，主要內容如下： 1、根據反應管在彈性層及塑性層的殘余應力表達式，在第四強度理論下推導出彈塑性交界面處當量應力的表達式，對反應管在4種特殊工況下的彈性承載能力進行了系統(tǒng)分析，得出反應管的最大彈性承載能力、影響因素及變化規(guī)律。 2、自增強試驗前對反應管進行反向屈服分析，得出安全自增強壓力范圍為：Ps1407.6MPa Pa min(Ps2, Ps3)758.2MPa。同時對反應管進行8000次疲勞試驗，得出外壁環(huán)向應變與疲勞次數(shù)的關系式，為企業(yè)在線監(jiān)測反應管安全運行提供依據。 3、根據Ansys模擬結果，對比630MPa及716MPa自增強處理效果，對最佳自增強處理半徑及壓力進行分析，得出該反應管的最佳自增強處理半徑為27.15mm，處理壓力為653MPa。再利用Shigley近似法及疲勞分析法對反應管在不同自增強處理壓力下的疲勞壽命進行預測，通過對比發(fā)現(xiàn)，兩者最大相對誤差為19.79%，最小相對誤差-3.89%。 4、利用X射線殘余應力測試儀對反應管進行殘余應力測試，得出半徑r=20.3mm處環(huán)向殘余應力值R t=-34.9MPa，在此基礎上利用Shigley近似法求得出反應管剩余疲勞壽命。
【關鍵詞】：超高壓反應管 殘余應力松弛 疲勞壽命 有限元法 Shigley近似法
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ055.8;TQ086.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 超高壓技術研究的工程背景及現(xiàn)實意義11-13
• 1.1.1 超高壓容器及超高壓技術11-12
• 1.1.2 超高壓反應管在聚乙烯生產中的應用12
• 1.1.3 超高壓反應管基本結構及特點12-13
• 1.1.4 超高壓反應管選材原則13
• 1.2 超高壓反應管典型事故分析及安全對策13-16
• 1.2.1 典型事故分析13-15
• 1.2.2 安全對策措施15-16
• 1.3 自增強技術16-18
• 1.3.1 自增強技術的發(fā)展概況16-17
• 1.3.2 自增強技術的發(fā)展17
• 1.3.3 自增強處理時應注意的問題17-18
• 1.4 疲勞壽命的預測方法18-21
• 1.4.1 疲勞壽命研究的國內外現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 疲勞壽命預測的主要方法19-21
• 1.5 本文工作的主要內容及意義21-24
• 1.5.1 工作內容21-22
• 1.5.2 研究意義22
• 1.5.3 技術路線圖22-24
• 第二章 超高壓反應管殘余應力測試與分析24-37
• 2.1 超高壓反應管殘余應力松弛理論研究24-25
• 2.1.1 自增強殘余應力松弛機理24
• 2.1.2 自增強殘余應力松弛原因分析24-25
• 2.1.3 自增強殘余應力對疲勞強度的影響25
• 2.2 自增強殘余應力安全性分析25-33
• 2.2.1 超高壓反應管基本參數(shù)25-26
• 2.2.2 超高壓反應管理化檢驗26
• 2.2.3 超高壓反應管自增強殘余應力理論分析26-27
• 2.2.4 反應管自增強彈性承載能力理論分析27-33
• 2.3 超高壓反應管殘余應力測試33-36
• 2.3.1 X 射線殘余應力測試簡介33-34
• 2.3.2 X 射線殘余應力測量原理分析34
• 2.3.3 超高壓反應管自增強再處理前的殘余應力測試34-36
• 2.4 本章小結36-37
• 第三章 超高壓反應管自增強再處理試驗研究37-42
• 3.1 超高壓反應管自增強再處理試驗37-38
• 3.1.1 試驗對象結構及尺寸37
• 3.1.2 超高壓反應管貼片位置示意圖37-38
• 3.2 試驗過程中主要的危險有害因素及防護38
• 3.3 反應管自增強反向屈服分析38-39
• 3.4 試驗及結果分析39-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第四章 超高壓反應管疲勞試驗研究42-48
• 4.1 自增強殘余應力疲勞壽命研究方法42
• 4.2 疲勞試驗簡介42-43
• 4.3 試驗內容43-46
• 4.3.1 前期準備43-44
• 4.3.2 試驗過程44
• 4.3.3 誤差分析44-46
• 4.4 疲勞試驗及結果分析46
• 4.5 本章小結46-48
• 第五章 有限元模擬分析及疲勞壽命預測48-73
• 5.1 有限元方法在超高壓反應管應力分析中的應用48
• 5.2 超高壓反應管有限元模擬48-50
• 5.2.1 Ansys 有限元前處理48-49
• 5.2.2 邊界條件及載荷工況設定49-50
• 5.3 Ansys 有限元模擬結果50-57
• 5.3.1 工況 1 有限元模擬結果50-51
• 5.3.2 工況 2 有限元模擬結果分析51-52
• 5.3.3 工況 3 有限元模擬結果分析52-53
• 5.3.4 工況 4 有限元模擬結果分析53-54
• 5.3.5 工況 5 有限元模擬結果分析54-57
• 5.4 反應管最佳自增強處理半徑及壓力分析57-62
• 5.4.1 工況 6 有限元模擬結果分析58-60
• 5.4.2 工況 7 有限元模擬結果分析60-62
• 5.5 Shigley 近似法計算反應管疲勞壽命62-66
• 5.5.1 疲勞曲線及基本參數(shù)簡介62-64
• 5.5.2 反應管自增強處理前疲勞壽命分析64-66
• 5.6 超高壓反應管 Ansys 有限元疲勞分析66-71
• 5.6.1 Ansys 疲勞分析簡介66-67
• 5.6.2 反應管的有限元疲勞分析過程67
• 5.6.3 反應管的有限元疲勞分析結果67-71
• 5.7 本章小結71-73
• 結論及展望73-75
• 結論73-74
• 展望74-75
• 參考文獻75-80
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果80-81
• 致謝81-82
• 附件82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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  本文關鍵詞：超高壓反應管疲勞壽命與安全性能的試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：366140