MTO装置甲醇转化反应器顶封头裂纹故障分析

某甲醇制烯烃(MTO)装置反应器在运行过程中,顶封头焊缝出现裂纹,造成产品气泄漏。随后的停车大检修期间,对反应器进行检验,在泄漏裂纹焊缝附近又发现1条未贯穿裂纹。对未贯穿裂纹进行取样,并委托专业检验单位对裂纹进行宏观检查和化学成分、铁素体含量、硬度、金相、断口、射线能谱等微观分析,从反应器的设计、制造、安装、使用情况等方面对裂纹的成因进行了分析探讨。结果显示：裂纹具有沿晶开裂的特征;奥氏体不锈钢焊接特性和高温特性产生的高温蠕变以及顶部椭球形封头应力分布特征存在的失稳结构是裂纹产生的内在原因,顶封头因保温失效而产生温差应力瞬时峰值是裂纹产生的外部诱因。     

多裂纹对裂纹搭接规律影响数值模拟及机理研究

为研究多裂隙的损伤断裂规律,基于统计损伤理论,建立了含不同密度及倾角的多裂隙模型,对多裂隙的裂纹扩展过程、应力-应变规律进行了数值模拟,讨论了拉伸裂纹产生机理、多裂纹的临界长度,并基于声发射数值模拟结果说明了裂纹的损伤过程,结果表明,拉伸裂纹在预制裂纹尖端及靠近尖端产生,剪切裂纹产生于裂纹中部,靠近模型边界的预制裂纹存在“边界效应”;不同裂纹密度模型的峰值强度分别降低4.3%、4.7%及18.8%,不同裂隙角度的增大对模型峰值强度提供的百分比分别为13.2%,45.2%及61.9%,裂隙角度对模型峰值强度的影响要大于裂纹密度;讨论了单裂隙拉伸裂纹的产生机理,对多裂隙拉伸裂纹相互贯通的临界裂纹长度进行了推导。     

200m3液氨球罐裂纹成因分析

通过检验,从球罐的应力状态、球罐的金属材料和腐蚀介质等方面对200m3液氨球罐表面裂纹的形貌及产生裂纹的原因进行了分析,确定了球罐的裂纹是应力腐蚀裂纹,并对球罐进行了强度计算及安全评估。     

T形管节点处双裂纹干涉分析研究

为探求T形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2条异面周向穿透裂纹的应力强度因子进行了有限元计算;讨论了不同撑杆壁厚、裂纹长度、载荷大小以及2裂纹间距等情况下弦杆裂纹的存在对撑杆裂纹的影响。研究结果表明:单个穿透裂纹的分析中应力强度因子与撑杆壁厚度和裂纹长度成正比关系;异面双裂纹的干涉分析表明弦杆裂纹对撑杆裂纹的扩展起到了抑制作用;由于撑杆裂纹的干涉效应,使弦杆裂纹应力强度因子随撑杆壁厚增加而缓慢增大。研究结果对于保障海洋平台、采油树及其配套设备的安全有重要意义。     

拉伸作用下轴疲劳长裂纹扩展寿命分析

考察了拉伸作用下不同类型表面裂纹模型(圆弧裂纹、椭圆裂纹和直裂纹)应力强度因子对轴疲劳长裂纹扩展寿命的影响,认为在计算具有表面裂纹轴类构件的疲劳寿命时,把裂纹处理为受深度比、纵横比2参数控制的椭圆裂纹比处理为仅受深度比控制的圆弧裂纹和直裂纹更加合理。在计算过程中,针对断裂韧度、裂纹扩展速率参数等的不确定性,按照它们各自的随机分布特征,应用Monte Carlo法分别对其进行抽样,采用Paris公式计算了轴寿命。     

基于Zencrack的钛合金保载-疲劳裂纹扩展速率预报

对钛合金Ti-6Al-4V疲劳和保载-疲劳裂纹扩展行为进行数值模拟研究,获得不同保载时间对钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响。利用Abaqus软件建立有限元模型,再利用Zencrack软件对保载-疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟,得到不同保载时间下的保载-疲劳裂纹扩展速率以及裂纹扩展过程中的前缘形状、应力分布和扩展路径。结果表明:钛合金保载-疲劳裂纹扩展速率明显高于疲劳裂纹扩展速率,且随着裂纹长度的增加CT试件裂纹尖端的应力值逐渐增加。Zencrack软件数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明该软件可用于疲劳和保载-疲劳裂纹扩展行为预报。     

X80螺旋埋弧焊管对接环焊接头失效裂纹分析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线建设中X80螺旋埋弧焊管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究。结果表明,裂纹出现于对接焊缝焊趾处,呈现沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹。焊接接头气孔、夹渣和焊接死口处拘束应力过高是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,焊接前对管径周向全尺寸进行预热是防止该裂纹产生的主要途径。     

振动管道安全性评定

化工装置中流体输送管道占很大比例,由于动力源不可避免地产生压力脉动,从而引起管道的振动,有可能引起裂纹缺陷失稳、开裂.对裂纹进行安全评定时采用静态分析不能反映真实工况,而简单对实际工况参数进行概率论抽样分析同样也没有考虑振动本身对裂纹尖端应力应变场的影响.如能考虑振动对裂纹尖端强度因子的影响,则管道含裂纹处的评定将更能反映真实工况.应用工程实例进行了分析.     

多裂纹扩展有限元程序开发

编制了裂纹扩展下的J积分二维有限元计算程序,对受拉单(双)裂纹中心裂纹板启裂、稳定扩展直至失稳的全过程进行计算机模拟,并且对其失效特征与规律进行了初步探讨.采用实验数据对该程序进行了验证.     

石蜡成型装置贮氨罐开裂失效分析

通过试验从贮罐的应力状态、金属材料和腐蚀介质等方面对液氨贮罐表面裂纹的形貌及产生裂纹的原因进行分析。确定该液氨球罐的裂纹为应力腐蚀裂纹,并提出了防治措施。     

奥氏体钢炉管的应力腐蚀开裂及防护措施探讨

介绍了氯离子应力腐蚀开裂、连多硫酸应力腐蚀开裂、碱致应力腐蚀开裂等奥氏体钢炉管的主要应力腐蚀开裂形式 ,并给出了三个破裂实例。对防止奥氏体钢炉管应力腐蚀开裂 ,从腐蚀环境、炉管选材、降低应力三个方面进行了探讨     

光弹性法研究受内压薄壁球形容器内表面裂纹应力强度因子KⅠ

本文提出了一种新的球形容器内表面裂纹的定义方法.用光弹性法对壁率为W/R₁=0.100,0.078,0.067的球形容器内表面裂纹进行了较大量的实验研究;得到了应力强度修正因子M_沿裂纹前沿及随裂纹深度a/W,形状a/c和壁率W/R₁的变化规律;研究了曲率对M_n的影响;提出了一个曲率修正系数的经验计算式.     

半潜式钻井平台表面裂纹损伤评价

以南海现役某半潜式钻井平台的表面裂纹为研究对象,用有限元法和断裂力学理论,对平台结构整体及裂纹尖端局部断裂力学进行了分析,确定了描述裂纹及其在钻井平台局部扩展的力学参量.采用ABAQUS软件构造板壳结构表面裂纹,研究了决定裂纹扩展的断裂力学参量以及腐蚀等因素对裂纹尖端断裂力学参量分布的影响,为含裂纹平台结构安全评估提供一种科学的方法.     

含裂纹高压注蒸汽管道的断裂参数计算与试验研究

应力腐蚀是引起注蒸汽管道失效破裂的主要原因,为了更好地揭开裂纹与应力之间的关系,采用ANSYS有限元软件计算了含裂纹管道断裂参数KI(I型裂纹的应力强度因子)和J积分值,并分析了裂纹开裂长度、注蒸汽压力对裂纹尖端断裂参数的影响。结果表明,裂纹开裂长度对管道破裂影响最大。对于相同尺寸的裂纹,大管径材料具有较大的KI和J积分值,因此,大管径材料对缺陷更敏感。     

竖琴式加热炉9Cr—1Mo炉管焊接裂纹控制

就9Cr-1Mo炉管在施工中产生裂纹的原因作了全面分析,提出了避免裂纹产生的控制措施,返修后未发现裂纹。     

排水性沥青路面排水层防裂性能优化

为了减缓排水性沥青路面水损害,提高排水性沥青路面排水层防裂性能,从添加纤维、采用不同TPS改性沥青和优化级配3个方面进行混合料防裂性能的优化设计。研究结果表明：在0GFC-13混合料中添加0.1%的纤维和采用TPS改性沥青不但能起到防裂的作用,而且对其排水性能影响较小;通过调整9.5 mm筛孔的通过率来研究其骨架结构形式,得出9.5 mm的通过率为50%～70%时其抗裂性能较好。     

Cr5Mo法兰与HK—40炉管焊接裂纹分析

分析了轻油制氢装置转化炉的Ｃｒ５Ｍｏ法兰与ＨＫ—４０炉管焊接裂纹产生的原因，并对防止焊接裂纹的产生提出了建议。     

不同裂缝密度的物理模型研究

在实验室内利用人工灌注控制裂缝密度的方法，研究了裂缝密度和形态对地震波的影响。裂缝模型是用环氧树脂作基质，用面积相同的硅橡胶薄片模拟裂缝，结果表明，在不同密度定向排列裂缝介质中，不同程度地观测到了横波分裂现象，在这种裂缝介质中，快横波速度不变，慢横波速度随着裂缝密度的增加而减小，横波分裂的时差主要取决于慢横波的时间，在低裂密度（小于6％）时，裂缝密度和横波快慢波速度的关系与理论预测相符。仔细分析慢横波波场时可发现当裂缝形态化和密度变大时会引起极性相反现象，而裂缝形态对速度的影响小于对衰减的影响，这就提供又一种描述裂缝结构和性质的手段。     

催化裂化再生器应力腐蚀防护措施的研究

抚顺石化分公司石油一厂催化裂化装置再生器、三旋等设备及烟气管道,由于应力腐蚀,致使器壁和管壁产生了大量裂纹。采取在器壁和管壁涂敷憎水型硅酸盐复合绝热涂料的方法,将壁温控制在150℃左右(高于酸露点温度130℃),消除了产生应力腐蚀的环境,防止了应力腐蚀裂纹的扩展。     

联邦德国曼内斯曼5inG105钻杆接头失效分析

联邦德国曼内斯曼5inG105钻杆接头,在使用过程中因螺纹表面摩擦发热形成脆性的二次淬火马氏体层。裂纹首先在该层产生。这些钻杆接头因热处理工艺不当而具有回火脆性,以致接头材料抗裂纹扩展能力降低,二次淬火层产生的裂纹乃迅速扩展,最终引致钻杆接头的刺穿。