本文以某石化廠煤氣化爐連接短節(jié)法蘭出現(xiàn)的開裂失效問題為研究對象,通過法蘭材料理化性能以及法蘭結(jié)構(gòu)強度的應(yīng)力分析,獲得了該法蘭的失效原因。對法蘭材料的機械性能、金相、斷口形貌以及化學(xué)成分分析,發(fā)現(xiàn)該法蘭材料20MnMo鋼的環(huán)向及徑向的抗拉及屈服強度均低于標(biāo)準(zhǔn)值,法蘭內(nèi)壁附近材料的韌性明顯降低,焊縫金屬和熱影響區(qū)處的硬度已遠超過標(biāo)準(zhǔn)值；斷口為脆性斷口,腐蝕嚴重,且斷口上的S元素含量較高,以及焊縫處晶粒粗大,組織惡化,且其附近有多條徑向應(yīng)力腐蝕微裂紋。采用有限元法對法蘭的結(jié)構(gòu)強度進行了數(shù)值模擬計算,發(fā)現(xiàn)法蘭內(nèi)壁與支撐板下表面接合處存在較大的應(yīng)力集中,尤其是環(huán)向拉應(yīng)力,內(nèi)螺釘孔附近及焊縫附近的Mises等效應(yīng)力值明顯高于其它區(qū)域。法蘭開裂失效的原因為：違規(guī)焊接焊縫處組織的惡化、焊縫處較大的拉應(yīng)力以及濕硫化氫腐蝕環(huán)境導(dǎo)致了焊縫微裂紋的產(chǎn)生,形成初始裂紋源；另外,較大的溫差應(yīng)力,引起焊縫處及螺釘連接處支撐板與法蘭變形不協(xié)調(diào),失效部位應(yīng)力急劇上升,裂紋不斷擴展,最終形成多條較長裂紋使連接短節(jié)法蘭失效。最后,針對連接短節(jié)法蘭失效分析的結(jié)論,提出了預(yù)防此類法蘭失效的相應(yīng)措施。 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 煤氣化裝置簡介
    1.3 法蘭常見開裂失效形式
        1.3.1 金屬斷裂類型簡介
        1.3.2 法蘭常見開裂失效形式
    1.4 失效分析工作的思路與步驟
    1.5 本課題的研究方法與研究內(nèi)容
第2章 法蘭材料的力學(xué)性能測試
    2.1 力學(xué)性能的主要指標(biāo)
    2.2 試驗儀器和設(shè)備
    2.3 法蘭材料的力學(xué)性能測試
        2.3.1 試樣的制備
        2.3.2 試驗數(shù)據(jù)采集
        2.3.3 試驗結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 法蘭材料的理化試驗分析
    3.1 化學(xué)成分分析
    3.2 斷口分析
        3.2.1 斷口的宏觀分析
        3.2.2 斷口的微觀分析
    3.3 金相分析
        3.3.1 試樣的制備
        3.3.2 金相組織觀察與分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 失效法蘭的ANSYS應(yīng)力分析
    4.1 有限元方法及ANSYS軟件簡介
    4.2 模擬概述
    4.3 失效法蘭參數(shù)簡介
        4.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.3.2 材料性能參數(shù)
    4.4 有限元模型的建立
    4.5 單元的選擇和網(wǎng)格劃分
        4.5.1 單元的選擇
        4.5.2 網(wǎng)格的劃分
    4.6 加載溫度及溫度場求解
        4.6.1 熱邊界條件
        4.6.2 法蘭穩(wěn)態(tài)溫度場分析
    4.7 結(jié)構(gòu)分析
        4.7.1 邊界條件及載荷的施加
        4.7.2 法蘭應(yīng)力分析
    4.8 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 本課題研究結(jié)論
    5.2 預(yù)防建議
    5.3 研究展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3218800