管道未焊透缺陷安全尺寸的评价研究

未焊透是压力管道焊接接头常见缺陷之一,严重时会导致管道的承载能力明显降低,进而引发严重的安全事故。目前我国的《在用工业管道定期检验规程》中对未焊透管道的定级是很保守的,为了减少对未焊透缺陷的返修,文章采用非线性有限元分析的方法,通过简化未焊透管道的影响因素,并研究在不同载荷工况下管道失效模式与缺陷尺寸的关系,获得了未焊透管道的极限载荷曲线簇;再运用塑性力学分析方法对有限元分析结果进行筛选,得到了焊接缺陷的安全尺寸;最终通过试验验证极限载荷数值分析结果的合理性。研究结果表明含有超标焊接缺陷(如未焊透)的管道不通过复杂应力计算和安全评定即可在保证安全前提下最大限度地使用。     

弯管冲蚀失效流固耦合机理及数值模拟

针对流体输送管道失效研究中存在的问题,主要研究腐蚀与流体流动的交互作用对管道冲蚀破坏的作用机理。建立流固耦合数理模型,推导出在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler, ALE)描述下的粘性流体N-S方程和腐蚀产物保护膜固体区域的控制方程,分析管壁边界层多相流介质流动与腐蚀产物保护膜破损之间的耦合作用。以弯管的冲蚀失效为例,结合弯管的结构特性、多相流的物性参数,运用ANSYS有限元分析软件,采用物理环境顺序耦合法进行流固耦合数值模拟,分析管壁腐蚀产物保护膜的变形程度和受力状态,判定弯管冲蚀破坏的危险区域和失效趋势;现场测厚数据与仿真计算结果基本吻合,验证仿真计算的可靠性和可行性,该方法可用于管道输送系统的风险预测、安全评估和工艺改造。     

基于失效模式分析的加氢釜全面检验

基于加氢釜的结构及氢化工艺,分析其失效模式。分析表明,加氢釜的失效形式主要为上封头的孔蚀和下封头的应力腐蚀。本文在确保检验质量的前提下尽量减少检验项目、缩短全面检验时间,安全评定加氢釜的失效模式,并提出此类压力容器安全运行及检验的改进建议,切实提高安全监管的科学性和有效性,避免事故的发生,确保设备长周期安全运行。     

基于失效模式分析的脱硫罐全面检验

基于脱硫罐结构以及脱硫工艺分析,研究脱硫罐的失效模式,应力集中是其产生裂纹导致疲劳失效的主要原因。在此基础上采用宏观检查、超声波测厚、表面磁粉检测等检测方法对脱硫罐进行全面检测,安全评定脱硫罐的失效现状,同时提出了此类压力容器安全运行及检验的改进建议,提高安全监管的科学性和有效性,避免事故的发生,确保设备安全、长周期运行。     

加氢空冷器腐蚀产物漂移特性的数值模拟与分析

分析加氢反应流出物空冷器(Reactor effluent air coolers,REAC)系统的工艺关联过程,揭示空冷器内NH4Cl、NH4HS及FeS等腐蚀产物的形成机理,建立腐蚀产物漂移沉积的数理模型;采用Mixture多相流模型和DPM(Discrete phase model)模型,模拟流动环境下加氢REAC系统中腐蚀产物的漂移沉积特性。结果表明,加氢REAC系统入口法兰处的结构突变,加剧了壁面边界层的紊动状态,气、液相间产生剪切作用对颗粒相起加速拖曳作用;液相分率、颗粒停留时间分布及沉积速率应作为加氢空冷器内腐蚀产物漂移沉积预测的关键参数,液相分率低、颗粒停留时间长和颗粒漂移沉积速率高的区域是出现腐蚀产物堵塞管束的高风险区域。数值预测的结果与红外热成像测得的表面温度场和管箱开盖的解剖结果基本吻合。     

高压晶闸管换流阀外水冷系统分析

高压晶闸管换流阀是高压直流输电的核心设备之一,外水冷系统是其重要的一环.结合工作实践,在分析换流阀冷却系统换热工作原理的基础上,依据环境、水质及处理条件,运用换热器计算软件HTRI对外水冷系统空气冷却器进行设计,并开展相应的冬季换流阀停运防冻措施研究,提出了添加防冻剂、设置加热器设备以及排空冷却介质等预防措施,以避免装置出现冻结现象,保证换流站高压晶闸管换流阀高效、安全运行.     

承压反应釜的屈曲分析和临界载荷预测

采用有限元分析手段,对一典型的反应釜结构进行力学分析,并根据模态分析结果对其稳定性进行校核。该方法可为薄壁壳体类承压设备的失稳分析提供参考。     

REAC出口管道结构优化的数值模拟

针对加氢反应流出物空冷器(REAC)出口管道系统的失效案例,分析出口管道系统的冲蚀机理及影响因素.以实际工况下多相流介质的物性参数为基础,对REAC出口管道进行CFD数值模拟,依据管壁剪切应力分布规律进行工程测厚,测得的冲蚀减薄量与仿真结果基本吻合,模拟冲蚀试验进一步验证了数值模拟的准确性.最后,用该方法对等径弯管和盲三通等结构进行模拟,可知采用等径弯管(DN100 mm)代替盲三通(DN100 mm),可有效提高管道的抗冲蚀能力.