焦炭塔的失效原因分析及延寿技术研究进展

焦炭塔在生焦过程中要反复承受油气的温度、操作压力的周期性变化及除焦时冷水冲击引起的温度变化,致使焦炭塔在使用一定时间后会发生开裂、鼓胀、变形等形式的失效和损伤.研究焦炭塔的失效原因,并对其损伤程度进行评估,以便保障焦炭塔的长周期安全运行是多年来人们的研究目标.文章汇总了焦炭塔壳体与裙座连接部位的开裂、壳体鼓胀变形、壳体...     

8 MW风机塔筒振动响应分析

为获取8 MW风机塔筒的振动响应特性,建立了塔筒的有限元分析模型,对塔筒开展了模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。模态分析结果表明,塔筒的前四阶模态振型均为弯曲振动,风机工作在额定转速时,塔筒不会发生共振。谐响应分析结果表明,当载荷频率为0～2 Hz时,塔筒频域响应曲线存在2个共振频率,分别对应塔筒的第一阶模态频率、第三阶模态频率;塔筒发生三阶共振时,塔筒顶部Z向的位移超过4.5 m,已处于非安全工作状态,在工作中要避免出现。瞬态响应分析结果表明,在允许的工作风速范围内,塔筒的最大位移和最大应力变化不明显;在极限载荷工况下,塔筒的最大位移和最大应力显著增加,塔筒不会发生强度失效。     

分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律，基于环向约束球形鼓胀变形模型，利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法，分析了分离式复合土工膜（两布一膜250/0.4/250）的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律，并探讨了该规律的初步应用。结果表明：由于土工布的透水透气性，分离式复合土工膜发生鼓胀变形时，与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层，其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层；有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏，土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏；分离式复合土工膜的鼓胀压力（含胀破压力）等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和，应力（含胀破应力）等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和，胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等；有效层土工膜/布材料本身的应力越大，所组成的复合材料应力也越大；有效层中某一材料厚度百分比越大，复合材料应力越接近该材料的应力值，且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜，研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性，并能为实际应用中的材料选型提供参考。     

风电机组混合型塔筒静强度分析与模态分析

为了分析新型风电机组塔筒结构的静强度性能和低阶模态频率特性,分别对传统型、加筋型和混合型三种结构塔筒进行有限元建模,对比分析三种塔筒的静强度性能和低阶模态频率.仿真结果表明,混合型塔筒等效应力极值和刚度较传统型塔筒有所增加,低阶模态频率较其他两种类型塔筒有所提高.混合型塔筒在壁厚和材料的约束下具有更好的刚度,其结构使得刚性设计转速有所提高,有利于塔筒刚性模态设计.     

风力发电机塔筒受力性能的试验

目的 研究了风力发电机锥台型塔筒的破坏机制和特征、应力变化及分布规律、滞回性能、承载力及变形和耗能能力,为风电塔筒的设计研发提供理论和试验依据.方法 通过对白云鄂博某1.5MW风力发电机锥台型塔筒原型和试验条件的综合考虑,将塔筒模型按比例缩放并对其进行拟静力试验.结果 塔筒的极限承载力为其设计荷载的3.61倍,有较大的承载力富裕度,其安全性较好,说明该塔筒还有一定的优化空间;塔筒结构的P-△滞回曲线呈不饱满的反“S形”,总体强度与刚度退化较快,表明其塑性变形和耗能能力较差.结论 锥台型塔筒属极值点失稳破坏,破坏带有突然性,其最大应力主要分布在受压侧变壁厚处和塔筒底部,设计时应慎重考虑.     

风力发电机组钢筋混凝土塔筒设计研究

目的通过对风荷载作用下的风力发电机组钢筋混凝土塔筒进行计算、分析和对比,研究用钢量和用混凝土量随着塔筒壁厚和塔筒外径变化的规律,解决塔筒优化设计问题.方法根据规范规定的环形截面计算方法,分别计算了塔底外径6 m、7 m、8 m、9 m、10 m、11 m,塔筒壁厚200 mm、300 mm、400 mm、500 mm、600 mm时所需钢筋用量和混凝土用量及其材料总造价.结果混凝土用量随着壁厚和外径的增加而呈线性增加,而钢筋用量和总造价随着壁厚和外径的增加呈非线性变化.结论在满足规范要求情况下,钢筋混凝土塔筒塔底外径11 m、壁厚200 mm时,材料总造价最低.     

焦炭塔的鼓凸损伤分析

焦炭塔的鼓凸损伤问题一直为国内外炼油厂所重视，对鼓凸原因众说不一。鼓凸部分的机械性能及断裂韧性的变化，金相检验，断口扫描电镜等分析表明，材质变化不是鼓凸损伤的主要原因。对塔体各种应力进行了分析和计算，如薄膜应力，蠕变应力和热应力等，发现这些应力不致构成塔体鼓凸。最后找出导致塔体鼓凸的主要原因是热油进入塔体使塔体热膨，冷却时焦炭的膨胀系数远远小于塔壁，造成了塔壁收缩受约束而产生了较大的残余应力。对焦     

在役焦炭塔的安全检验及综合评定

结合对某公司炼油厂焦化车间焦炭塔（1／2）进行的内外部表面检查、壁厚测定、超声检测、硬度测定、金相分析等工作，按照CVDA－1984《压力容器缺陷评定规范》对在役焦炭塔进行塔体变形安定性分析、脆断评定、疲劳评定等，得出了现役焦炭塔可安全运行的结论。为在役焦炭塔的维护或改造以及安全可靠运行提供了参考。     

静液挤压筒套装过程应力分布规律

为了提高静液挤压筒的承载能力,采用组合筒热套装结构对内筒施加预紧力,并采用有限元分析的方法对组合筒(内筒内径80 mm,外筒外径290 mm)套装尺寸与套装过盈间隙的匹配关系进行详细分析,研究了不同内筒与外筒壁厚组合与套装过盈间隙之间的关系,给出了应力沿组合筒壁厚方向分布的情况．结果表明:对于不同内筒与外筒的壁厚组合,等效应力的最大值都是随着过盈量的增加,先降低后升高;无论是内筒还是外筒,等效应力均在内壁处最大,随着内筒壁厚的增加,内筒内壁的等效应力逐渐提高,外筒内壁的等效应力逐渐降低;热套装后内筒环向受压应力,外筒环向受拉应力;承载后,内筒处由内压引起的环向拉应力被套装过程产生的环向压应力所抵消;当套装过盈间隙为0.15 mm,内筒壁厚为35 mm时,内筒内壁和外筒内壁等效应力数值基本一致,等效应力最低．     

基于ANSYS Workbench软件的压力容器管板应力分析

采用有限元分析软件ANSYS Workbench,对管壳式换热器管板进行了有限元分析,并按照应力分析标准JB 4732—1995分析了管板在正常工作、开工和停工过程中可能出现的4种瞬态和稳态操作工况下的应力强度。分析结果表明,最大应力发生在换热管与管板的连接处和筒体与管板的连接处;换热管与管板之间的连接强度、筒体与管板之间连接强度的主要影响因素为压力载荷。由强度校核结果可知,该换热器的设计符合使用标准。     

延迟焦化1Cr5Mo炉管使用状况分析

为掌握延迟焦化炉管的使用状况,确保加热炉的安全运行,对使用中的延迟焦化加热炉1Cr5Mo炉管经现场取样,检测,通过壁厚测试、显微组织检验,氧化层与结焦层分析,讨论了炉管运行过程中对炉管造成损伤的影响因素.结果表明,因外壁氧化,炉管减薄已出现,内壁增碳和外壁脱碳现象出现,珠光体球化导致炉管组织损伤.珠光体球化,不符合GB9948-88中的供货热处理工艺规定的退火状态和金相组织为铁素体+珠光体要求.结合珠光体球化形态说明短时超温现象的存在,外壁表面出现高温蠕变特征,壁厚减薄虽不严重,但炉管继续使用存在安全隐患的问题.     

基于Rayleigh波的薄壁容器温度与压力测量方法

为了提高薄壁容器抗压能力,保证薄壁容器的安全运行,提出了一种压力与表面温度的非侵入式测量方法.基于Rayleigh波传播速度与传播介质的应力、温度有关这一原理,通过理论推导和实验研究,建立了Rayleigh波传播时间与容器表面温度、容器压力之间的实用模型.基于这一模型,通过测量Rayleigh波沿容器壁面轴向和切向固定距离上的传播时间可以同时测量容器的表面温度和内部压力.实验结果表明,这种表面温度测量方法响应速度快,且对被测表面温度场影响小;测量压力时不需要在容器上开孔,实现了无损测量,提高了压力容器的安全性.     

用激光散斑剪切干涉法对薄壁压力容器的无损探伤

本文用激光散斑剪切干涉法对薄壁压力容器进行无损检测,得到清晰位移梯度等值条纹图,且条纹趋势与力学分析结果相符合。并通过双曝光全息于涉法得以验证,用上述办法得到的缺陷位置是准确的。     

20G材质老化与其剩余寿命关系的初探

通过在不同的热处理工艺条件下对已经轻度球化的 2 0G材质试样进行老化试验研究 ,给出了老化处理的原理 ,探索了实验室中进行材质老化模拟的操作程序。金相分析的结果表明 ,通过老化处理分别得到了中度球化和完全球化级别的试样 ,并在实验的基础上拓宽了公式τ =Aeb/T的应用范围。对不同球化级别的试样进行高温低周疲劳试验 ,根据试验结果初步拟定将母材完全球化作为焦炭塔判废依据 ,利用公式τ =Aeb/T对 2 0G材质进行的剩余寿命估算与实践相吻合 ,表明了从材质老化角度研究焦炭塔剩余寿命的可行性     

圆柱形薄壁压力容器大开孔接管部位的安定性分析

对大开孔条件下圆柱形薄壁压力容器开孔接管部位运用有限元方法进行了应力分析，进而对这些部位的安定性进行了讨论，其结果对压力容器的分析设计具有较大的实用价值．     

Shear flow analyses for polymer melt extruding under superimposed vibration

The introduction of a vibration force field has a profound influence on the polymer formation process.However, its formation mechanism has not been explored until now, With the application of experimental equipment designed by the authors named “Constant Velocity Type Dynamic Rheometer of Capillary” or (CVDRC) ,we were able to analyze in detail the whole extrusion process of a polymer melt. We did this after superimposing a sine vibration of small amplitude parallel to the extruding direction of the polymer melt, Then, we created a calculation model to determine the shear stress at the wall of the capillary using a superimposed vibration, We also determined the calculation steps needed to establish the afore-mentioned shear stress. Through measurement and analysis, the instantaneous entry pressure of the capillary, the pressure gradient, and the shear stress of the polymer melt within the capillary under vibration force field can be calculated.     

Effect of vertical load difference on cracking behaviors in multistory masonry buildings and numerical simulation

To investigate the causes of cracks in multistory masonry buildings, the effect of vertical load difference on cracking behaviors was investigated experimentally by testing and measuring the displacements at the testing points of a large sized real masonry U-shaped model. Additionally, the cracking behaviors in U-shaped model were analyzed with shear stress and numerical simulated with ANSYS software. The experimental results show that the deformation increases with the increase of the vertical load. The vertical load results in different deformation between the bearing wall and non-bearing wall, which leads to cracking on the non-bearing wall. The rapid deformation happens at 160 kN and cracks occur firstly at the top section of non-bearing wall near to the bearing wall. New cracks are observed and the previous cracks are enlarged and developed with the increase of vertical load. The maximum crack opening reaches 12 mm, and the non-bearing wall is about to collapse when the vertical load arrives at 380 kN. Theoretical analysis indicates that the shear stress reaches the maximum value at the top section of the non-bearing wall, and thus cracks tend to happen at the top section of the non-bearing wall. Numerical simulation results about the cracking behaviors are in good agreement with experiments results.     

热态气压胀形聚碳酸脂板材盆形件有限元分析

为了研究聚碳酸酯板材在热气压胀形过程中的几何形状变化、应力、应变分布及璧厚等参数的变化情况,利用DYNAFORM软件对板厚为4 mm、直径100 mm聚碳酸酯盆形制件加工过程进行数值模拟,并且得出了相应的结论.分析表明:聚碳酸酯板材在均匀增压至某特定数值时,有一个突然的变形.在纬向应变分布,璧厚分布及位移变化所得的云图中均有一个临界圆,这使得制件的璧厚从临界圆到压边圈的厚度逐渐增加.实验结果与有限元分析结果一致.     

基于响应目标的特大型冷却塔优选组合方案

现有冷却塔群组合形式选型主要基于荷载干扰因子来考虑,这一做法难以真实反映冷却塔群结构的受力特征.为研究基于静风响应目标的四塔组合优选方案及特大型冷却塔在不同四塔组合下的综合受力性能,本文以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对串列、矩形、菱形、L形和斜L型5种典型四塔组合冷却塔群共320个工况进行了同步刚体测压风洞试验.获取了5种四塔组合形式下各工况冷却塔表面风压分布模式,并基于有限元方法建立了"塔筒-支柱-环基"一体化仿真计算模型,分别对不同组合形式、来流风向角和塔群相对位置工况进行了三维非对称风荷载作用下的特大型冷却塔静风响应分析,探讨了7种典型响应目标下四塔干扰作用对特大型冷却塔风致位移响应及内力响应影响规律.在此基础上,综合对比研究了不同静风响应指标的影响程度与分布规律.最终,基于静风响应目标综合定性地给出了四塔组合形式的优选方案,其中的串列组合布置方案抗风性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形组合抗风性能依次递减.