吸附塔焊缝裂纹分析及预防措施

某石化公司炼油厂在用的吸附塔属于易疲劳容器,年使用压力交变次数达45 000次,在未满设计使用寿命时,容器圆筒体焊缝局部发生穿透性裂纹。经过对该塔焊缝的棱角度检查,筒体和封头的壁厚测试,筒体纵、环焊缝的磁粉和相控阵检测,焊缝TOFD (超声波衍射时差法)检测,对裂纹附近焊缝及母材进行硬度检测,对母材、焊缝、裂纹进行金相组织分析及化学成分分析等,确定焊缝裂纹是由棱角度超标导致的应力集中和疲劳应力共同作用产生的,据此提出压力容器制造过程中棱角度的控制措施。     

设置加强箍多层高压容器裙座支承结构设计

分析了裙座支承的多层高压容器筒体与不等厚半球形封头连接部位的应力状况,指出该连接部位因结构不连续而产生附加边缘应力并存在明显的应力集中,使得该部位成为高应力区。裙座壳与半球形封头焊接连接,由于结构约束,封头的焊接部位还要承受附加弯曲应力。为了改善多层筒体与半球形封头连接部位的应力状况,根据带加强箍半球形封头的高压容器专利技术,设计了一种多层高压容器裙座支承新结构,即在半球形封头的外面设置加强箍,将裙座壳与加强箍焊接连接。此结构多层筒体与封头的连接部位应力集中系数小,且裙座壳不与封头焊接,因此封头上不存在因结构约束而产生的附加弯曲应力,整个结构的安全可靠性得到了提高。     

基于ANSYS压力容器筒体与平板封头焊缝残余应力有限元分析

焊接常用于压力容器等特种设备制造中。在焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生焊接变形和残余应力。为预测焊接变形,采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对压力容器筒体与平板封头单面焊焊接过程进行数值模拟,得出焊缝焊接残余应力、温度场及位移场的分布情况,经过分析可以得出:在焊缝区及熔合区温度极高,远离焊缝温度峰值急剧下降;在熔合区焊接残余应力达最大值,焊根处残余应力较小,在热影响区,沿焊缝方向多为拉应力,垂直焊缝方向多为压应力。     

椭圆封头与筒体连接区的应力测试与研究

理论分析与实际应力测定证明，椭圆封头与筒体连接过渡区的边缘应力高峰区不在封头的赤道与焊缝处。因此笔者认为，两者的连接焊缝位置可以有更为适宜的取法。     

尿素合成塔筒体及下封头衬里整体更换

介绍了尿素合成塔上封头与筒体之间环焊缝的检修方法及筒体与下封头不锈钢衬里进行整体更换的施工过程。     

制氢中变反应器主环焊缝缺陷的安全评定

依照“压力容器缺陷评定规范”对制氢反应器下封头直边与筒体边接焊缝所存在的裂纹缺陷进行安全评定。     

基于ANSYS的中压反应器封头局部应力计算与强度分析

应用ANSYS软件对中压容器筒体与封头的连接区应力分布进行有限元分析。分析以通常仅受内压的情况为基础,在封头处加2个支座,对支座施加一定的外载荷,研究施加压力、拉力和力矩的作用对支座与封头连接处不连续区应力及其对筒体和封头连接部位的应力的影响。结果表明,由于几何结构的不连续,最大应力出现在筒体和封头的连接部位,支座与封头的连接处也会出现应力集中,但该部位产生的最大应力与筒体和封头连接部位的最大应力相比较小,且对筒体和封头的连接部位的应力分布影响不大,即其封头上可安装支座来承受一定的外载荷。     

多层包扎式结构在高压容器中的应用

针对目前国内化工行业中高压容器的现状,对采用多层包扎结构设计的压力容器进行了介绍,对筒体制造过程中采用的两种多层包扎方式进行了对比,得出了传统包扎结构易存在深环焊缝等不足之处,在改进的包扎结构中将会避免产生上述不足。针对某项目中的一台具体设备—氨合成塔,结合其设计参数,对设计过程中涉及到的筒体材料的选择、设备本体壁厚的计算、筒体与封头的焊接及支座结构的设计均进行了分析和探讨,为此类高压容器的设计提供了一定的参考。     

多层包扎高压容器端部结构设计与应力分析

多层包扎压力容器中由于球形封头与筒体连接处有壁厚突变,在此区域将产生很大的应力集中和边缘应力,因此多层包扎式高压容器的端部结构是设计中须认真考虑的问题。参照ASME规范设计了3种多层包扎筒体与球形封头连接结构,并利用ANSYS软件提供的接触单元建立了相对应的有限元模型。通过将有限元计算值与理论计算值对比,验证了该模型的可行性。文章分析了3种结构的应力分布情况,指出了最适宜的连接结构为(b)结构,并对(b)结构进行了应力强度评定,结果表明该结构满足强度要求。     

压力容器切向开孔接管区的应力分析设计

对压力容器切向开孔接管区进行三维有限元分析,获得了容器筒体、接管及其连接部位的应力分布信息,并与压力容器正交开孔接管连接结构的应力分布进行了比较。根据JB4732分析设计标准对压力容器切向开孔接管进行了强度评定。结果表明,压力容器切向开孔接管产生明显的应力集中,且应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力分布更趋复杂,有更明显的应力集中,但切向接管的强度足够,满足安全要求。     

椭圆形封头直边设置问题

通过对椭圆形封头与筒体连接处的受力分析,计算了筒体与椭圆形封头连接处的边缘力、边缘力矩和边缘应力,结果表明,边缘应力恒为负,这能改善内压作用下边缘连接处的受力状况。结合制造因素,提出了椭圆形封头直边设置的要求。     

封头与筒体对接环焊缝处的应力分析

通过理论分析和实验验证表明,成形封头与筒体对接环焊缝的应力峰值并不在不连续的连接点处,因此封头直边段长度的选取,即使小于现行规定的任意值也不必担心。     

单塔汽提装置汽提塔封头开裂原因分析

某石化分公司检验时发现汽提塔上封头外壁与筒体焊接的焊缝附近出现多处裂纹,通过取样进行宏观检查、化学成分分析、硬度试验、金相检验、扫描电镜分析及能谱分析,并结合保温材料Cl~-检测,认为:在封头外部保温层含Cl~-和水的腐蚀环境中,封头焊缝区综合应力和敏感介质共同作用,使得敏化的奥氏体不锈钢发生晶界开裂,最终导致封头与筒体焊接的热影响区发生了沿晶型应力腐蚀开裂。     

提高圆柱形壳体几何精度的几个问题

压力容器壳体的几何精度是容器制造质量的主要指标之一,本文就如何提高其精度的几个问题谈谈自己的看法。 1.筒体展开长度的计算 为了提高容器的制造精度,减小环焊缝的错边量,以使容器的数个筒节和封头尽可能达到或接近公称内径,一般都要用L==πD中+H这一公式对冷卷筒体展开在长度L进行一下计算。式中D中为筒体内径+壁厚;H为纵焊缝收缩量。     

无折边球形封头的计算

《钢制石油化工压力容器设计规定》(一九八五年版),对受内压p(凹面受压)无折边球形封头的计算是采用假定封头壁厚S_H,通过验算封头与筒体连接部分的局部应力σ,并使σ≤3〔σ〕~t的方法确定S_H。这个方法存在着以下两个问题:     

椭圆形封头的直边设置

通过对椭圆形封头与筒体连接处的受力分析,计算了连接处的边缘力、边缘力矩和边缘应力.综合制造因素,提出了椭圆形封头直边设置的要求.     

一种压力容器设计的优化方法

当压力容器内体积一定时,利用给出的内体积公式,在一定范围内改变壳体内径及筒体长度(筒体与两封头焊缝间距离),按照GB 150-1998《钢制压力容器》有关规定可得到壳体壁厚一定但内径和筒体长度不同时相应的壳体质量。根据壳体质量的大小并综合考虑其它因素,是选择最佳设计方案的有效途径。     

压力容器环焊缝局部短错边装配应力数值分析

针对1台乙二醇不锈钢蒸发器封头与筒体之间存在的局部错边,现场采用强制组对焊接完成制造,由此产生了装配应力。经检测分析表明,此应力是诱发焊缝区域产生晶间应力腐蚀开裂失效的原因之一。运用有限元方法,通过建立3-D壳单元模型对局部错边强制组装后产生的装配应力进行模拟分析,分别对相同错边长度不同错边量、相同错边量不同错边长度等多种情况进行分类分析讨论。其分析结果表明,经过强制组装后的环焊缝在最大错边处的邻近区域存在较大装配应力且分布具有明显的局部性。错边角度越小、错边量越大,其装配后的峰值应力越高。错边角度较小时,采用3-D模型更能准确地描述应力分布。     

多层包扎高压容器筒体与球形封头连接部位的结构分析与优化

石油化工以及航空航天行业中经常需要使用大型高压容器作为反应或储存容器,受制于材料厚度以及单层筒体壁厚方向力学性能均匀性问题,筒体常采用多层包扎的形式,封头一般采用受力状态良好又节约材料的单层球形封头。根据中径公式,筒体壁厚大约是球形封头壁厚的2倍。但由于二者连接的部位结构突变,存在应力集中和边缘应力,因此其壁厚比例关系以及连接形式值得探讨。文章通过分析若干种局部连接结构形式并对其有限元分析结果进行对比,给出该局部结构的优化路径,为类似容器的设计提供参考。     

封头与筒体大错边容器有限元分析

用有限元法对 1台封头与筒体存在大错边的容器进行了应力分析 ,得出了应力在错边区域的分布 ,采用线处理法对有限元计算结果进行了分类处理 ,并按照分析设计原理进行了强度评定 ,为该容器的安全运行提供参考依据