焦炭塔运行过程热应力有限元分析

焦炭塔作为延迟焦化装置的关键设备,在其运行过程中承受着巨大的周期交变温度和循环载荷。研究焦炭塔不同部位应力及同一部位不同时刻应力对焦炭塔安全运行具有重要意义。本研究运用热-结构耦合有限元计算方法,以热分析结果、焦炭塔自重、操作内压、水压等作为载荷对焦炭塔进行了结构场数值计算。研究结果表明:温度梯度所产生的热应力远大于介质重量、自重所产生应力对焦炭塔安全的影响;过渡段热应力变化最复杂,热应力最大;除油气预热阶段外,都有焦炭塔应力最值超过塔体材料的屈服极限从而导致塑性应变的情况;蒸汽冷焦阶段塔体应力变化量最小,给水冷焦阶段对塔体安全运行影响最大。     

焦炭塔过渡段的热应力分析

应用Ansys有限元软件,以中国石油化工股份有限公司茂名分公司提供的焦炭塔原始数据为条件,建立焦炭塔有限元模型并结合在线测试结果,分析焦炭塔各个操作阶段的变形情况和应力分布情况。结果表明：焦炭塔的简体与裙座连接部位是应力集中的区域。X方向、Y方向和Mises等效最大应力和应变发生在简体与裙座连接焊缝附近。根据分析结果提出了减少应力的措施。     

焦炭塔的变化温度场及其应力分析

根据焦炭塔实际的操作条件，通过使用动坐标系建立塔壁二维温度场模型的方法，计算了焦炭塔塔壁的径向温差和轴向温度梯度，进而计算出其产生的应力。最后，用叠加法对周向不均匀温度场及内压等因素引起的组合应力进行了分析。     

焦炭塔过渡段区域的热应力有限元分析

应用Ansys有限元软件,以茂名石化分公司的焦炭塔原始数据为条件,建立了焦炭塔有限元模型,分析了焦炭塔各个操作阶段塔简体和锥体的过渡段(锻件)的应力分布情况.结果表明:焦炭塔的过渡段的应力在升温阶段和降温阶段分别达到最大值和最小值.环向应力、轴向应力和Mises等效应力在简体与过渡段连接焊缝附近和过渡段与裙座连接焊缝附近达到峰值.     

焦炭塔的三维温度场及其应力分析

根据焦炭塔实际的操作工艺，通过动坐标系建立塔壁二维温度场模型的方法计算了焦炭塔塔壁径向温差和轴向温度梯度，从而计算出由其产生的应力，最后通过叠加法对由于周向不均匀温度场以及内压等因素引起的组合应力进行了分析     

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。     

焦炭塔吊装有限元校核计算

为保证焦炭塔安全吊装 ,在建立吊装力学模型的基础上 ,应用 I- deas软件对塔体受力影响区进行了有限元校核计算 ,并对起吊方案作出了评估     

焦炭塔内焦床变化温度场对塔壁变形的影响

将前苏联学者实测DN5500mm焦炭塔内焦床变化温度场的数据处理成操作时间、焦床半径、焦床高度等不同关联因素的曲线图,通过对这些曲线图的分析和热应力计算,提出了焦床温度场不均匀变化及其与塔壁变形的关系。塔壁下段受到轴向压应力的作用而上段受到拉应力的作用。     

焦炭塔剩余寿命的计算模型

在Lifshitz与Wagner模型公式的基础上 ,得到了珠光体球化过程中的动力学方程 ,并且计算出了在焦碳塔工况条件下 2 0g材质达到不同老化程度所需要的时间 ,建立了焦炭塔剩余寿命的计算模型。     

基于ANSYS的焦炭塔动力学分析

利用ANSYS软件建立了焦炭塔应力场分析的有限元模型,结合风载、地震载荷等对焦炭塔进行了分析,计算了各工况下焦炭塔的应力与强度。利用有限元模型对焦炭塔操作过程各阶段的载荷进行了分析计算,结果表明,焦炭塔在风载与地震载荷下能够安全平稳运行。     

连续油管环焊温度场及残余应力场数值分析

采用有限单元法,初步模拟了连续油管环焊温度场及残余应力场的分布情况。结果表明,在焊接过程中,焊缝附近温度梯度很大,在远离焊缝的地方温度梯度渐渐趋于平缓;随着焊接热源的移动,温度中心也随之移动,最高温度可达母材的熔点;在每一道焊接结束后,温度迅速下降,越接近层间温度,降温所用的时间也越长。焊后残余应力主要分布在焊缝附近,管体其他部位应力很小,只有几十兆帕;最大残余应力在焊缝壁厚的中心位置,其值为592 MPa,应力值较大,建议采用相关热处理技术来消除焊缝处的残余应力。     

DN1 200 mm钢管螺旋焊缝焊接温度场及应力场有限元分析

为了研究X80管线钢在焊接过程中温度场及应力场的分布情况,以DN 1 200 mm X80螺旋焊管为研究对象,采用有限元分析软件Abaqus分别沿着管道的内螺旋线和外螺旋线进行焊接模拟。结果表明,焊接过程中热源中心最高温度可达1 650 ℃。在焊接内圈时,温度场对称分布;而在焊接外圈时,温度场分布不对称。在焊接完内圈的瞬间,接头最高温度约1 200 ℃,管道内侧的应力峰值为850 MPa。在焊接完外圈的瞬间,接头最高温度为1 300 ℃左右,管道内侧的应力峰值约为620 MPa。管道内侧焊接完成后,在对管道外侧焊接过程中,外侧焊缝处产生的应力场不仅使峰值应力降低,还使应力分布变得更加均匀。试验表明,通过分析内外螺旋焊缝的温度场和应力场分布以及形变情况,对于在焊接过程中内焊裂纹的预防有重要意义。     

温度场下薄层罩面的应力分析

利用ABAQus有限元软件对热拌沥青罩面的温度场和温度应力进行了相应的分析。     

焦炭塔防变形设计的数值分析方法及应用

通过动态坐标系利用有限元法模拟了恒速上升的液体介质在焦炭塔内沿塔壁爬升的动态边界工况 ,对其在塔壁中引起的径向和轴向二维瞬态温度场进行了计算分析 ,计算中可考虑塔壁材料物性随温度的变化关系。由计算分析首先证明冷焦水在塔壁上造成的径向温差和轴向温度梯度均明显大于进油过程 ,确定了焦炭塔的防变形设计重点应该在如何控制冷焦阶段的热应力。其次把焦炭塔防变形设计骤冷因数的原理与动态模型结合一起 ,建立了能直观反映进料流量、界面升速、塔壁温度场、塔壁热应力、塔体塑性应变变形等前因后果定量关系的研究模型 ,使防变形骤冷因数有了清晰的理论基础。该模型及方法可用于壁厚的设计选优或类似问题的处理     

JKB-Ⅰ型井口热胀补偿器热应力有限元分析

建立了JKB-Ⅰ型井口热胀补偿器有限元模型,在温度场分布计算的基础上得到了其热应力分布,分析结果满足强度要求,并做了寿命估算。     

新型背带式保温技术在焦炭塔上的应用

介绍了新型背带式保温技术在延迟焦化装置焦炭塔上的应用情况。这种保温结构设计合理、保温性能良好、寿命较长、外形美观、节能降耗效果明显,较好地适应了延迟焦化装置焦炭塔的生产特点。     

长封固段固井套管热应力分析

对于长封固段固井所用套管,由于井眼温度场的作用,使得固井温度平衡后产生一定的热应力。根据固井过程中及固井结束后井眼温度场变化,利用热弹性力学理论,推导了描述固井前后套管柱热应力的公式,并以此为基础建立了考虑热应力作用的套管柱安全系数计算新方法。研究发现：在热应力作用下套管柱抗拉、抗外挤安全系数有所降低,更易使套管产生破坏;使用常规套管安全系数计算方法设计长封固段套管柱有可能导致套管柱产生强度破坏。 [     

钻修机绞车滚筒的有限元分析

绞车是钻机、修井机的核心部件,绞车的核心部件是滚筒,滚筒作为油田钻修井设备的主要传动部件,在整个传动系统中有举足轻重的地位。利用有限元法对绞车滚筒进行分析与研究,为绞车滚筒的设计和校核提供了参考。以650型钻修机绞车为例,进行了具体的有限元分析。