本文關(guān)鍵詞：煉廠換熱管失效分析及管板接頭殘余應(yīng)力研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在煉油行業(yè),總需要冷卻熱流體、加熱冷流體以及通過汽化和冷凝來分離物料,換熱設(shè)備不僅能保證這些流程的工藝條件,還是實現(xiàn)二次能源開發(fā)利用、完成熱回收、節(jié)約能源的重要設(shè)備。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,換熱設(shè)備的適用領(lǐng)域越來越寬,人們對于換熱器的可靠性、服役壽命和質(zhì)量的要求越來越高。由于換熱器在各個領(lǐng)域中的服役工況越來越苛刻,使得換熱器故障不斷,尤其在煉化企業(yè),因介質(zhì)的腐蝕、溫度高和壓力強等引起的破壞和接頭的失效最為常見。為了防止換熱器過早損壞,管殼式換熱器的失效分析問題值得受到關(guān)注與研究,因此本文開展了對于換熱管腐蝕問題的失效分析以及管板接頭上殘余應(yīng)力的研究。本文先從現(xiàn)場失效換熱器的調(diào)研工作開始做起,針對運行中換熱器的換熱管上出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象進行了分析研究。通過對發(fā)生泄露的換熱管的形貌、微觀組織、化學成分等的綜合分析,得出彎管的失效形式為Cl-所致應(yīng)力腐蝕,分析得出其內(nèi)表面的Cl-和S2-是應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)條件,而內(nèi)應(yīng)力是誘導彎管發(fā)生應(yīng)力腐蝕的外因。同時,在實驗室理想條件下通過電化學實驗?zāi)M了20G鋼在介質(zhì)原液中的腐蝕,采用控制變量法測試腐蝕速率與介質(zhì)溫度、p H值和Cl-濃度的關(guān)系,探究這些因素對換熱管材料2 0 G鋼腐蝕行為的影響規(guī)律,分析2 0 G鋼的腐蝕機理。管板接頭殘余應(yīng)力的失效分析采用了有限元分析中的熱應(yīng)力分析法與X射線衍射法測量法相結(jié)合。首先通過有限元分析軟件ABAQUS中的熱應(yīng)力分析對管板焊接接的溫度場和殘余應(yīng)力進行預(yù)測。計算結(jié)果表明,最大徑向應(yīng)力出現(xiàn)在相鄰角焊縫之間管板表面的熱影響區(qū)。環(huán)向應(yīng)力的最大值位于焊縫根部,管子與管板間的縫隙附近,而焊縫焊趾與介質(zhì)相接觸,因此是造成應(yīng)力腐蝕開裂、導致?lián)Q熱管與管板的連接失效的主要因素。管板接頭有多道焊縫,對于文中八道焊縫的接頭,所有已完成焊接的焊縫在下一個焊縫的焊接加熱過程中相當于經(jīng)受了熱處理,其應(yīng)力值有所下降,這一點對于降低應(yīng)力腐蝕開裂敏感性非常有利。其次,通過X射線衍射法測量管板接頭焊接、先焊后脹、熱處理后的環(huán)向殘余應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)焊后殘余應(yīng)力值最大,且均為拉應(yīng)力。隨后的脹接使整個接頭的應(yīng)力值下降,且前后端部分測量點出現(xiàn)壓應(yīng)力。對比有限元分析法的預(yù)測值與X射線衍射法的實測值,二者變化趨勢一致。
【關(guān)鍵詞】：換熱器 失效分析 腐蝕 殘余應(yīng)力 熱應(yīng)力分析
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE965
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 管殼式換熱器概述11-15
• 1.1.1 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)11-15
• 1.1.2 管殼式換熱器特點15
• 1.2 管殼式換熱器失效分析15-17
• 1.2.1 國內(nèi)外失效分析發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 失效分析的思路及方法16-17
• 1.3 管殼式換熱器失效形式17-21
• 1.3.1 管束失效17-20
• 1.3.2 管子與管板的連接失效20
• 1.3.3 殼體失效20-21
• 1.4 焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬研究21-22
• 1.5 本文研究的意義及內(nèi)容22-23
• 1.5.1 課題的研究意義22
• 1.5.2 課題的研究內(nèi)容22-23
• 第2章 煉廠換熱器管束腐蝕失效分析23-29
• 2.1 失效換熱管情況23
• 2.2 檢測分析及結(jié)果23-26
• 2.2.1 宏觀形貌23
• 2.2.2 失效區(qū)金相組織觀察23-24
• 2.2.3 腐蝕產(chǎn)物分析24
• 2.2.4 SEM/EDS分 析24-26
• 2.3 換熱管失效原因分析26-28
• 2.3.1 彎管應(yīng)力計算26
• 2.3.2 腐蝕機理26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 換熱管的電化學腐蝕行為29-36
• 3.1 實驗方法29-30
• 3.2 實驗結(jié)果及分析30-35
• 3.2.1 介質(zhì)溫度對腐蝕速率的影響30-32
• 3.2.2 介質(zhì)pH對 腐蝕速率的影響32-33
• 3.2.3 介質(zhì)中Cl~-濃度對腐蝕速率的影響33-34
• 3.2.4 腐蝕機理分析34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 管板接頭的殘余應(yīng)力分析36-49
• 4.1 有限元模型的建立36-43
• 4.1.1 幾何模型 — Part&Assembly36-37
• 4.1.2 材料參數(shù) — Property37
• 4.1.3 網(wǎng)格劃分 — Mesh37-39
• 4.1.4 接觸 — Interaction39-40
• 4.1.5 定義分析步—Step40-41
• 4.1.6 熱源加載—Load41-43
• 4.2 溫度場分析與結(jié)果43-46
• 4.2.1 溫度場分布云圖43-44
• 4.2.2 熱循環(huán)曲線分析44-46
• 4.3 應(yīng)力場分析與結(jié)果46-48
• 4.3.1 等效殘余應(yīng)力46
• 4.3.2 徑向和環(huán)向殘余應(yīng)力46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 換熱器管板接頭殘余應(yīng)力測試49-58
• 5.1 管板接頭制備工藝參數(shù)的制定49-52
• 5.1.1 管板接頭材料及形式49-50
• 5.1.2 管板連接方式及工藝參數(shù)50-52
• 5.2 接頭金相組織分析52-53
• 5.2.1 接頭宏觀形貌52-53
• 5.2.2 接頭微觀組織53
• 5.3 接頭殘余應(yīng)力的測試53-55
• 5.3.1 X射線衍射法測殘余應(yīng)力53-54
• 5.3.2 參數(shù)選擇54-55
• 5.4 接頭殘余應(yīng)力測試結(jié)果分析55-56
• 5.4.1 測試結(jié)果與分析55-56
• 5.4.2 模擬結(jié)果與實測結(jié)果的比較56
• 5.5 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-64
• 致謝64-65
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄65

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;第12屆全國殘余應(yīng)力學術(shù)交流會在武漢召開[J];理化檢驗(物理分冊);2003年01期

2 陳鵬;振動消除宏觀殘余應(yīng)力的機理研究[J];電焊機;2005年01期

3 ;第15屆全國殘余應(yīng)力學術(shù)交流會第1輪通知[J];電鍍與環(huán)保;2009年03期

4 ;第15屆全國殘余應(yīng)力學術(shù)交流會于10月在重慶召開[J];中國表面工程;2009年03期

5 周喜來;蔣士杰;劉瑞光;;石化在役設(shè)備的焊縫殘余應(yīng)力的消除與控制[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2012年02期

6 ;第17屆全國殘余應(yīng)力學術(shù)會議暨國際殘余應(yīng)力研討會(第1輪通知)[J];中國機械工程;2013年08期

7 ;2013年全國殘余應(yīng)力學術(shù)會議暨國際殘余應(yīng)力研討會將在上海召開[J];中國表面工程;2013年02期

8 高路;圓筒殘余應(yīng)力的測定法[J];化工設(shè)備設(shè)計;1979年04期

9 李廣鐸;蘇建新;王維容;劉柏梁;;鞲鞴?jié)q圈殘余應(yīng)力的測試與分析[J];機車車輛工藝;1982年05期

10 曾春華;;殘余應(yīng)力對疲勞的影響[J];機械強度;1984年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳超;潘春旭;;殘余應(yīng)力測量技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[A];湖北省第九屆熱處理年會論文集[C];2004年

2 游敏;鄭小玲;;對接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學會聯(lián)合會第九屆年會論文集[C];2006年

3 張小勇;楚建新;葉軍;陸艷杰;劉鑫;;銅應(yīng)力緩解層對陶瓷-金屬連接殘余應(yīng)力的影響[A];電子陶瓷，，陶瓷，金屬封接與真空開頭管用管殼的技術(shù)進步專輯[C];2006年

4 鄭杰;張顯程;;高溫環(huán)境誘導的表面強化處理殘余應(yīng)力的釋放[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 朱麗娜;徐濱士;王海斗;王成彪;;相關(guān)技術(shù)在殘余應(yīng)力檢測中的應(yīng)用[A];第八屆全國表面工程學術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學術(shù)論壇論文集（二）[C];2010年

6 潘勤學;栗勇;徐春廣;肖定國;楊向臣;伍懿;;超聲法焊縫殘余應(yīng)力檢測技術(shù)研究[A];2011年機械電子學學術(shù)會議論文集[C];2011年

7 任小平;劉怡;;一種無損測試焊接板件殘余應(yīng)力的方法[A];第九屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅲ卷[C];2000年

8 游敏;鄭小玲;;對接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];湖北省暨武漢焊接學會成立二十五周年2005年焊接學術(shù)年會文集[C];2005年

9 宇慧平;韓長錄;;超高強鋼電阻點焊殘余應(yīng)力研究[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

10 鄭永男;左翼;周冬梅;范平;袁大慶;朱升云;;正電子湮沒方法研究材料中殘余應(yīng)力[A];第四屆全國反應(yīng)堆物理與核材料學術(shù)研討會論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 實習記者 王恒;控制殘余應(yīng)力——尋找加工變形的解決之道[N];中國航空報;2014年

2 陶萍萍;中建鋼構(gòu)用新技術(shù)消除鋼板墻殘余應(yīng)力[N];現(xiàn)代物流報;2013年

3 ;殘余應(yīng)力與加工變形控制技術(shù)[N];中國航空報;2013年

4 ;抗疲勞制造工藝優(yōu)化方案[N];中國航空報;2013年

5 ;殘余應(yīng)力與變形控制整體解決方案在航空鋁合金鍛件中的應(yīng)用[N];中國航空報;2013年

6 藺軍 謝艷花;央視新樓鋼構(gòu)制作特點與加工工藝[N];建筑時報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜杰鳳;高鎖螺栓干涉安裝及其對螺接結(jié)構(gòu)力學性能的影響[D];浙江大學;2014年

2 宋文濤;殘余應(yīng)力超聲無損檢測與調(diào)控技術(shù)研究[D];北京理工大學;2016年

3 張崢;飛機弱剛性鋁合金結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力和加工變形控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2016年

4 李峰;基于定位強化感應(yīng)加熱技術(shù)的磨削表面殘余應(yīng)力控制研究[D];清華大學;2015年

5 王軍強;大型殼體結(jié)構(gòu)焊接變形及殘余應(yīng)力調(diào)控方法研究[D];北京交通大學;2016年

6 劉海濤;精密薄壁回轉(zhuǎn)體零件加工殘余應(yīng)力及變形的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

7 曹江;2A02高強度鋁合金熱加工殘余應(yīng)力研究及其數(shù)值模擬[D];西南石油大學;2014年

8 朱麗娜;基于納米壓痕技術(shù)的涂層殘余應(yīng)力研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2013年

9 陶波;熱壓玻璃透鏡里的殘余應(yīng)力研究[D];中國科學技術(shù)大學;2013年

10 宋以國;多焊縫管板結(jié)構(gòu)焊接工藝與殘余應(yīng)力分析[D];哈爾濱工程大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮誠誠;Ti-TiN-Zr-ZrN多層膜殘余應(yīng)力及疲勞性能的研究[D];華南理工大學;2015年

2 任喜強;熱軋H700×300型鋼殘余應(yīng)力的控制[D];河北聯(lián)合大學;2014年

3 宋金潮;非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實驗研究[D];燕山大學;2015年

4 翟紫陽;超高強鋼厚板結(jié)構(gòu)件MIG焊溫度場應(yīng)力場數(shù)值模擬及試驗研究[D];南京理工大學;2015年

5 康玲;正交異性鋼橋面板縱、橫肋焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬[D];西南交通大學;2015年

6 孫彥文;Q345B鋼等離子-MAG復(fù)合焊工藝研究[D];西南交通大學;2015年

7 王曉臣;面向衛(wèi)星零件工藝設(shè)計的拓撲優(yōu)化技術(shù)研究[D];北華航天工業(yè)學院;2015年

8 劉何亮;U肋與頂板連接焊縫殘余應(yīng)力的三維數(shù)值模擬[D];西南交通大學;2015年

9 周鵬;微晶玻璃磨削表面的殘余應(yīng)力研究[D];蘇州大學;2015年

10 張愛愛;基于SYSWELD的7A52鋁合金雙絲MIG焊殘余應(yīng)力分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2015年

  本文關(guān)鍵詞：煉廠換熱管失效分析及管板接頭殘余應(yīng)力研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：361275