焦炭塔的剩余寿命评估与安全生产

论证了焦炭塔使用寿命及安全评估与安全生产的意义。指出温差应力是影响焦炭塔使用寿命的主要因素。由于温差应力大、结构不甚合理以及检修质量问题,塔体与裙座连接焊缝开裂周期越来越短、开裂越来越严重,使之成为影响焦炭塔使用寿命的关键因素。评估结果认为,焦炭塔的剩余使用寿命是由疲劳试验结果决定的。焦炭塔剩余寿命评估为延迟焦化装置的安全生产奠定了基础。     

延迟焦化装置焦炭塔安全评估与剩余寿命预测方法

延迟焦化装置中的焦炭塔长期受到温差和机械载荷的共同作用,在这些交变载荷的作用下,焦炭塔体中部易产生鼓胀变形,裙座角焊缝也容易萌生裂纹。因此,如何评估焦炭塔的安全性,并对其疲劳寿命进行预测一直是工程界和学术界的研究难点。运用有限元技术,针对焦炭塔容易产生失效的两个部位,分别位于塔体中部鼓胀位置和塔体下部裙座焊接接头位置进行风险评估,得到整个周期内焦炭塔出现最大应力的危险时间点,再运用ASME VIII-2中相关技术校核危险部位的安定性,最后运用Manson-Coffin公式和S-N曲线方法分别预测焦炭塔的剩余寿命。方法的建立为炼油装置中类似设备的风险评估和寿命预测工作提供了技术支撑。     

20g高温低周疲劳试验评定

通过对焦炭塔用材 2 0g钢进行高温低周疲劳试验评定焦炭塔的剩余寿命。试验用材选用已经运行了 2 7a的焦炭塔第 3和第 4筒节处的母材 2 0g和裙座处的焊缝材料。试验分为 2组 ,每组 4个标准试样。根据曼森 科芬公式对所得的试验数据按最小二乘法回归整理 ,分别得出母材和焊缝材料的关系式为ΔεtNf0 .6 0 19=1.10 2 5和ΔεtNf0 .1812 =0 .0 15 98。据此计算出焦炭塔的剩余寿命为7.3a。     

延长焦炭塔疲劳寿命的措施及设计技术的进步

焦炭塔失效的主要形式是裙座的开裂和壳体鼓包。随着生焦周期的缩短,对焦炭塔疲劳寿命的要求越来越高,文章列举了一些延长焦炭塔疲劳寿命的有效措施以及设计技术上取得的进步。     

焦炭塔剩余寿命可靠度计算

分析了将传统双对数直线外推法用于持久强度估算高温设备剩余寿命的不可靠性 ,将数理统计的方法引入到材料持久强度数据分析中。对 2 0g材质的焦炭塔剩余寿命进行了计算 ,结果表明 ,利用持久强度统计特性计算焦炭塔剩余寿命及可靠度更科学合理。     

焦炭塔强度评定及疲劳剩余寿命评估

以某炼油厂LD52B2-2B焦炭塔为研究对象,在机械载荷和温度载荷共同作用下的工况下,利用有限元分析软件ANSYS对其进行应力分析与强度评定,各部位均满足强度要求,同时对其最薄弱区域进行疲劳强度评定,通过对剩余寿命评估方法的研究,得到了焦炭塔的最大剩余使用寿命。     

焦炭塔安全评定的研究

对已使用14年、目前已经发生腰鼓变形的焦炭塔的筒体材质作金相检验,发现其珠光体球化达到4级,材质老化程度较大;作硬度、厚度、应力和温度测试,进行应力、最大允许操作压力的校核,得出焦炭塔在厚度和强度方面是安全的。对焦炭塔的剩余寿命评估,做了一些基础性的研究工作,以期提高焦炭塔的使用寿命,为企业如何提高经济效益提出一些建议。     

在用焦炭塔筒体接管部位开裂的安全评估

在对焦炭塔筒体预热油入口接管部位的开裂进行分析与评定的基础上，对该接管处疲劳裂纹扩展进行了寿命评估，其结果可为制订该部位裂纹修复工艺提供依据。     

焦炭塔疲劳寿命有限元分析

以焦炭塔失效敏感部位筒体与裙座连接部位为研究对象,基于JB47321995《钢制压力容器分析设计标准》和新版ASME-Ⅷ-2弹塑性分析标准两种方法,利用有限元分析结果,对焦炭塔疲劳寿命进行分析。结果表明,采用弹塑性分析方法对焦炭塔进行寿命估算更为合理,更加安全。     

焦炭塔安全性分析研究进度与展望

总结了延迟焦化装置焦炭塔常见的鼓胀变形、环焊缝开裂、裙座开裂、柔性槽开裂、珠光体球化及石墨化这5种主要失效形式及原因。结合焦炭塔设计时规模的大型化、材料选择的变化、制造时设备结构的改进以及操作时工艺的优化趋势,综述了设计、制造和工艺操作对焦炭塔安全性的影响,介绍了热机械疲劳、高温低周疲劳、安定性分析、持久强度方法和基于珠光体球化的疲劳寿命计算法这5种焦炭塔安全性分析方法,讨论了各种安全性分析方法的特点和不足,并对今后焦炭塔安全性分析工作研究的重点提出了展望。     

海上半潜式钻井平台立柱的腐蚀疲劳寿命计算

本文的目的是通过试件在海水腐蚀环境下有关疲劳特征的一些参数来描述材料的腐蚀疲劳规律。同时,以这些规律为依据,提出一个较为完整可靠的腐蚀疲劳寿命的计算方法,此法直接从随机应力频率谱出发得出应力循环关于应力幅和应力比的两参数计数的计算方法,并通过实验对国标16Mn钢在海水腐蚀环境下与疲劳特征有关的一些参数——疲劳载荷系数、疲劳循环比系数及疲劳频率系数的测定而提出对Paris公式的改进。文章还以Miner线性累积损伤律为依据对在中国南海海况下的半潜式平台立柱的腐蚀疲劳寿命进行了理论预测。     

半潜式平台关键连接结构节点形式对疲劳强度的影响

以第七代半潜式钻井平台立柱与甲板盒连接结构为研究对象,给出3种能够改善立柱与甲板盒连接结构疲劳性能的设计方案,采用谱疲劳分析方法对3种改进的连接结构进行疲劳强度分析,并对关键区域肘板疲劳损伤对海况、浪向的敏感性进行分析,总结不同连接结构节点形式和焊接方式对疲劳寿命的影响,给出符合设计要求的较优的设计方案,为第七代超深水半潜式钻井平台立柱与甲板盒连接位置结构的设计提供依据与参考。     

连续管疲劳寿命试验研究

摘 要:针对油田连续管实际作业工况,研制开发出了基于塑性变形下的连续管低周疲劳试验机。通过CT80钢级连续管疲劳试验表明,随着连续管管径减小或壁厚增加,疲劳寿命明显增加;管内压力增加时,疲劳寿命明显降低;同钢级连续管屈服强度越高,疲劳寿命越高。同时表明,连续管表面缺陷和内部夹杂物会对其疲劳寿命产生极大影响,缺陷和夹杂物尺寸越大,疲劳寿命越低;带有环焊缝对接接头的连续管疲劳寿命明显低于管体寿命。     

气体钻井钻柱疲劳失效周期分析

钻柱的频繁失效严重制约着气体钻井的发展。为研究钻柱的疲劳失效周期,以深直井全井钻柱为研究对象,基于疲劳寿命预测的Forman模型,综合考虑深直井钻柱的动力学特性和气体钻井过程中局部热因素对钻柱疲劳寿命的影响,建立了气体钻井钻柱疲劳寿命计算方程。以川西某实钻井为例,利用建立的气体钻井钻柱疲劳寿命计算方程,对气体钻井条件下的钻柱疲劳寿命进行了计算,并与该层段钻井液钻井参数下的钻柱疲劳寿命进行了对比,初步获得了气体钻井与钻井液钻井的钻柱疲劳寿命关系模型。分析结果表明,气体钻井的钻柱疲劳寿命对初始裂纹非常敏感,初始裂纹越大钻柱寿命下降越明显;气体钻井各井段钻柱的疲劳寿命均明显低于钻井液钻井。      

凹端圆柱滚子轴承在牙轮钻头上的应用分析

国内现有牙轮钻头滚动轴承多采用短圆柱滚子轴承结构,滚子边缘处存在应力集中现象,使得轴承接触表面极易发生疲劳破坏,为提高牙轮钻头滚动轴承抗接触疲劳寿命,提出在牙轮钻头滚动轴承中采用凹端圆柱滚子的方案。利用有限元方法,分析普通圆柱滚子和凹端圆柱滚子在径向载荷作用下,滚子外圆柱面上的接触应力分布情况,并对凹端圆柱滚子结构参数(凹端深度及凹口直径)进行优化分析。与普通圆柱滚子相比,凹端圆柱滚子最大接触应力降低22.33%,其优化结构参数为凹端深度4.4 mm,凹口直径5 mm。结果表明,凹端圆柱滚子能有效克服普通圆柱滚子的两端应力集中现象,接触应力沿轴向分布均匀,最大接触应力明显减小,提高了滚动轴承的抗接触疲劳能力并延长其疲劳寿命。     

海底管道的疲劳寿命分析

分析了影响裂纹扩展寿命的多个随机因素,推导了海底管线裂纹疲劳寿命计算公式。考虑了管跨所承受栽荷、裂纹尺寸、材料断裂韧性等参数,使用Monte Carlo法疲劳寿命模型对海底管道进行疲劳寿命可靠性计算.比较了不同裂纹尺寸对疲劳寿命的影响,编写了计算机应用程序,算例表明它在疲劳寿命的可靠性估计中的应用及其工程意义。     

摩擦焊接和热处理对45号钢疲劳性能的影响

为了定量分析、评估和预测摩擦焊接件的疲劳性能 ,研究了摩擦焊接和常规热处理对材料的疲劳性能的影响。测定了 4 5号钢摩擦焊接头焊缝区切口试件的疲劳寿命 ,分析给出了其S N曲线的定量表达式 ,并与母材的疲劳性能进行了对比。结果表明 ,4 5号钢摩擦焊接头及 4 5号钢母材切口试件的疲劳寿命可很好地表示为当量应力幅的函数 ;焊态下 4 5号钢摩擦焊接头焊缝的切口疲劳抗力系数和疲劳门槛值分别比正火 4 5号钢的提高了 96%和 34 % ;4 5号钢摩擦焊接头调质态切口试件及调质 4 5号钢切口试件的疲劳性能在短寿命区内相近 ,长寿命区内前者的疲劳性能略优于后者     

基于临界距离法的泵头体材料疲劳寿命预估

目前有关临界距离法公式修正的相关研究较少,也未见此法在泵头体材料疲劳寿命研究中的报道。为了研究临界距离理论能否合理预测缺口试件的疲劳寿命,建立了某泵头体材料铬镍合金缺口试件的有限元模型,得到其缺口根部的线弹性应力场,通过光滑试样的疲劳拉压试验测定了此材料的S-N曲线,并进行了多组缺口试样的疲劳试验,得到其疲劳寿命,应用传统临界距离法中的点法和线法进行了缺口试样的理论疲劳寿命预估。研究结果表明:与试验结果对比发现传统点法和线法的误差分别为-35. 44%和140. 40%,这一结果相较于目前工程应用的其他方法较为精确,验证了临界距离法对缺口试件疲劳寿命预估的有效性。对传统点法和线法进行修正并用修正公式计算缺口试件的疲劳寿命,其与试验数据的误差分别为18. 87%和12. 44%。修正公式大大提高了疲劳寿命预估的精度,具有一定的实际意义。     

连续油管疲劳寿命模型与试验机的发展概述

随着连续油管应用范围的扩展,以及连续油管制造技术和焊缝热处理技术的改进,不断有更高钢级和更大直径的连续油管投入到三高油气田中应用,但这些新材料疲劳模型的测试数据还不完善。对连续油管弯曲低周疲劳损伤过程进行调研及国内外连续油管疲劳寿命预测模型的发展进行分析,发现国内外逐渐考虑缺陷和现场测量数据影响因素来改进疲劳寿命预测模型。疲劳寿命模型的基础数据来源于疲劳试验机的试验数据,使得连续油管疲劳试验装置得到较快的发展,并对国内外的疲劳试验机发展现状进行归纳。目前,连续油管疲劳试验机已经能模拟钻修井各种实际工况下多种载荷下的疲劳,但缺乏对连续油管进行系统和大量样品的试验。连续油管疲劳寿命预测模型具有一定指导性,但不能准确预测现场剩余寿命,还需要进一步的完善和改进疲劳预测模型。     

基于疲劳寿命模型的压力容器疲劳分析

含缺陷压力容器的疲劳分析是石油化工行业的一个重要课题,通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素及使用疲劳寿命模型,讨论了裂纹尺寸的计算方法。考虑压力容器所承受载荷、材料断裂韧度及裂纹尺寸等参数,使用一次二阶矩法和Monte Carlo法,得出了在一定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命,计算了一定使用寿命时结构的失效概率,比较了不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。算例表明,此方法可为含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据。