波纹管成型及膨胀过程力学性能分析

为了确保膨胀波纹管能满足其在膨胀后具有尽可能大的抗外挤强度和抗内压强度等性能要求,重点对YS1、YS2和YS3这3种材料的波纹管成型及膨胀过程力学性能变化进行了分析,模拟分析了波纹管膨胀压力,并在地面对波纹管进行了膨胀试验。试验及模拟结果表明,对241.3 mm井眼用的2种管材的波纹管,液压膨胀模拟到16 MPa,具有较好的膨胀圆度;对3种常见管材、241.3 mm井眼用的波纹管,抗内压强度为23.55～30.10 MPa,满足抗内压要求。光管的抗外挤强度为5.20～8.57 MPa,在井下岩层中的抗外挤强度为15.45～20.49 MPa,满足抗外挤要求。     

波纹管的力学性能参数计算与分析

从基本理论出发,研究了U型波纹管在内压作用下的应力;总结了波纹管的扭转刚度并给出了剪应力分布公式及曲线;研究了波纹管的两种失稳情况,最后从结构有限元的角度出发,总结出了几种基本力学关系,为今后进一步研究波纹管的力学性能提供了很好的理论平台。     

弯曲井段下波纹管膨胀性能分析

在弯曲井段中,波纹管的通过能力以及变形程度等有别于其他井段,为了在实际应用中为膨胀波纹管在弯曲井段中堵漏、封隔和封固复杂地层等提供理论支持,采用弹塑性力学和有限元分析方法,应用ABAQUS建模,分析了弯曲井段中波纹管的下井过程、膨胀后波谷、长轴、波峰以及不圆度等随压力的变化,并与直井段进行对比,得到弯曲井段与垂直井段变化规律相同。分析了井斜率对波纹管膨胀性能的影响,分析结论表明:不圆度随内压的增大而减小,井斜率越小,则不圆度越小。研究结果可为波纹管在情况更加复杂的弯曲井段中的应用提供指导。     

波纹管污垢性能试验研究

对光菅和波纹管进行的传热性能和阻垢性能对比试验研究结果表明,波纹管比光管具有更好的阻垢和强化传热性能,其总传热系数为光管的2～2.5倍,污垢热阻为光管的1/5～1/4.波纹管的结构尺寸对其性能也有显著的影响.     

U型金属波纹管动态特性实验研究

在实际应用中 ,由于波纹管经常会受到各种因素的作用而发生振动 ,因此有必要对波纹管做动态特性研究。实验研究了物理参数相同的波纹管在 4种不同情况下的动态特性 ,分别识别出它们的轴向和横向模态参数。给波纹管加上加强环后 ,轴向和横向阻尼比均增加 ,而固有频率均降低 ,动态刚度则与层与层之间是否有阻尼材料有关 ;无阻尼材料时 ,动态刚度增加 ;有阻尼材料时 ,动态刚度降低。在实际应用中 ,可根据实际需要来选取合适的波纹管。     

膨胀节波纹管失效分析

随着炼油厂原油日益变稠,其中的腐蚀介质含量增加,致使RFCC装置中服役的膨胀节波纹管频繁失效,分析了其腐蚀失效机理,并介绍耐高温耐腐蚀的FN-2合金材料有关性能及其在膨胀节波纹管上的应用。     

天然气用椭圆波纹管干/湿式空气冷却器研究

在石油天然气生产、输送工艺过程中,空气冷却器是关键的大型重要设备。新式空气冷却器采用无翅片椭圆不锈钢波纹管管束替代传统的翅片管管束,是空气冷却器设计制造的技术创新。无翅片椭圆不锈钢波纹管管束的出口温度与普通碳钢翅片管管束出口温度,仅相差2℃左右,其最高工作压力2MPa,最高工作温度400℃。根据测试的实验数据,可以进行样机试制。此项技术基本成熟,制作工艺简单,成本低,可提高空气冷却器的耐久性、可靠性、耐腐蚀性和耐污染性。     

波纹管换热器的研究及工业应用

采用油、水、水蒸气对波纹管换热器的传热和流动阻力性能进行了试验研究。结果表明，波纹管换热器的总传热系数比光管高1．5倍以上。根据试验数据关联出了波纹管换热器膜传热系数和压力降的计算公式，并在长岭炼油化工总厂、上海石油化工股份有限公司进行的工业试验中验证了关联式的可靠性，同时也证实了波纹管换热器的高效性。目前扬子石化股份有限公司、大连西太平洋石油化工有限公司等大量采用了波纹管换热器，取得了明显的经济效益。     

焊接金属波纹管失弹的试验研究

通过对机械密封失效机理分析发现,导致焊接金属波纹管机械密封失效的原因都直接或间接地与波纹管有关,主要形式是波纹管失弹,其次是波纹管的破裂。试验研究表明,炼油厂焊接金属波纹管失弹的主要原因是高温、缝隙沉积和过度压缩。     

波纹管管内流动规律与数值模拟研究

鉴于国内外对波纹管换热器的流动和传热特性局限在实验研究和理论研究的现状,提出采用数值模拟方法对换热管管内流场和温度场进行研究。采用有限体积法对控制方程组进行离散化,应用二阶迎风离散对流项,应用SIMPLE算法进行压力修正。结果表明,在相同当量直径和雷诺数条件下波纹管比光管具有更好的传热作用和协同作用;波纹管的尺寸参数φ对其强化传热具有显著影响;由于波纹管在其波峰、波谷处产生二次涡流破坏与扰动边界层,其在较低的雷诺数下就能提前达到湍流流动,所以波纹管具有节能和防垢作用。     

Inconel718在热油泵波纹管机械密封中的应用

介绍了热油泵机械密封焊接波纹管材料Inconel 718的力学性能、抗腐蚀性能、对 0 .13mm厚Inconel 718合金钢带采用不同的时效工艺的结果及其焊接波纹管制造工艺。对 0Cr18Ni9Ti、AM35 0、冷轧和时效Inconel 718材料在减压重脱油介质中进行的抗均匀腐蚀试验表明 ,Inconel 718与国内焊接波纹管常用材料 0Cr18Ni9Ti的抗均匀腐蚀性能没有明显差别。经时效工艺处理的Inconel 718用于某炼油厂高温油泵的焊接型波纹管制造 ,效果良好。     

串联式波纹管机械密封在减底泵上的应用

采用串联式波纹管机械密封代替原单端面机械密封,解决了减底泵机械密封冲洗液对介质的影响问题。冲洗液进入机械密封后引出,冷却之后循环利用,避免了冲洗液对被输送物料产生的影响。     

膨胀波纹管胀管器结构设计与试验

膨胀工具的结构直接影响波纹管的机械膨胀过程。设计了φ241.3 mm滚轮胀管器和球形胀管器。滚轮胀管器主要由壳体、底堵打捞短节和3组滚轮系统构成,其胀管单元的结构与运动状态设计必须保证在有效胀开波纹管管体的前提下,以胀管所需的钻压或扭矩最小为目标;球形胀管器的作用是将水力膨胀后的波纹管主体修正到要求的形状和尺寸,主要由球形胀管器接头、巴掌、球形滚轮和锁紧轴组成。对设计的2种胀管器进行了强度校核和现场试验验证,结果表明,2种胀管器工作正常,结构强度和轴承系统的性能满足使用要求。     

机械密封用焊接金属波纹管非线性应力分析

针对机械密封用焊接金属波纹管的特点 ,考虑了波纹管内外缘焊菇的影响 ,从而建立新的力学模型 ,并利用有关文献提出的方法 ,计算了焊接波纹管在受轴对称载荷时的非线性应力。     

ZBB—1型波纹管保护气举阀的研制与应用

为了维持文东油田气举井的正常生产 ,在气举井开井时 ,利用压井液排液来实现操作阀工作 ,以增加气举井举升深度。在气举井开井排液时 ,压井液由油套环空经气举阀进入油管内 ,易造成气举阀的核心部件波纹管的伤害 ,影响气举阀的工作寿命。新研制出的ZBB— 1型波纹管保护气举阀可有效地解决这一问题 ,通过现场应用 2 0井次 ,与普通ZBG型气举阀相比 ,检阀周期平均延长 6 3d ,平均举升深度增加 2 4 2m ,累计增油 4 832t     

井下连续管力学行为分析软件及应用

连续管技术已广泛应用于多种井下作业,但因其在井下受力复杂,经常会出现断裂、卡堵等井下事故。为此,基于不同井眼轨迹中连续管的受力特点,运用现代力学理论及方法,结合其具体的作业工况,开发了井下连续管力学行为分析软件,并运用软件对连续管井下作业进行了实例分析计算。分析结果可用于指导连续管作业施工方案的设计、连续管注入头改进设计以及连续管井下安全性评价等,对于提高作业施工质量,减少作业事故,降低施工成本都具有现实意义。     

多层不锈钢波纹管换热器的研制与运行测试

压缩机中间换热器是天然气输送生产中的关键设备 ,换热器管束腐蚀、结垢和堵塞等故障 ,使水流不畅 ,换热效率下降。鉴于此 ,研制了多层不锈钢波纹管换热器 ,可使管内流体产生扰动 ,形成内壁的涡旋流 ,破坏边界层和污垢层的厚度 ,并增加换热系数。运行测试表明 :(1 )波纹管换热器的换热效率高于普通列管式换热器 ,其天然气出口温度完全满足压缩机的工作温度要求 ;(2 )换热器采用多层不锈钢波纹管管束 ,能适应较大的温差应力 ,不结垢 ,耐腐蚀 ,不泄漏 ,克服了普通单层不锈钢波纹管的“点腐蚀” ,压缩机运转正常平稳 ,运行周期大大延长     

高温油泵串级波纹管密封改造

近年来,石化行业高温油泵泄漏着火事故主要原因就是密封泄漏.分析了某炼油厂炼油装置高温油泵单端面波纹管密封泄漏的原因,包括密封面磨损、波纹管失弹、密封面热裂等.根据对单端面密封使用效果及隐患的分析,对高温油泵进行改造,包括机械密封的冲洗方案由PLAN32＋ 62改为PLAN32＋ 53B和将单端面波纹管机械密封改为串级双端面波纹管机械密封.详细介绍了改造的结构特点和技术优势,冲洗方案的改造极大地改善了密封的工作环境,使密封的使用寿命显著延长;串级波纹管机械密封的改造为油泵增加了一道防泄漏措施,并能够提前预判密封可能存在的故障,保证了密封的安全可靠运行.现场使用效果表明：高温油泵波纹管串联式机械密封使用寿命长、安全可靠、密封冷却效果好.