石油化工装备材质损伤与寿命评价研究

论文摘要

在石油化工装置中,材质的损伤程度决定了装置的使用寿命及装置的安全。因此对石油化工装备材质损伤与寿命评价研究对提高企业经济效益和社会效益,都具有重大的意义。本文将对减粘加热炉Cr9Mo炉管失效分析与寿命评价及延迟焦化焦炭塔14Cr1MoR的寿命评价进行研究。主要内容和结论如下:（1）对已经服役5年的Cr9Mo炉管的宏观观察,发现炉管有明显的塑性变形,从金相组织分析得,炉管组织变化不大,无微观缺陷和组织劣化;（2）从Cr9Mo炉管的机械性能分析得,Cr9Mo炉管经高温长期服役后强度性能有所下降,而仍保持较高的延性;（3）采用2种寿命预测方法对高温下长期服役的Cr9Mo炉管进行了分析:①按L—M指数法,炉管剩余寿命约为2.3×106h;②按持久强度失效准侧,炉管剩余寿命约为15年。通过以上分析,此炉管仍可继续使用;（4）从焦炭塔的主要失效形式及失效机理得,焦炭塔在长期的反复升温、降温过程中,裙座焊缝受到较大的轴向交变应力、热应力的作用,在焊缝表面及焊缝根部附近产生大量高温疲劳裂纹;（5）对焦炭塔裙座焊缝的数值模拟得,裙座焊缝处的等效应力远大于与它连接的塔体外壁,因此用焊缝处的疲劳寿命曲线评价焦炭塔的寿命是合理的;（6）应用高温应变疲劳表达式(Nf=A·（Δε-Δεc）-2·v1-k)对焦炭塔的寿命进行评价,得到延迟焦化焦炭塔14Cr1MoR的高温疲劳寿命曲线Nf=0.03884(Δε-1.5×10-3)-2,计算得到焦炭塔的剩余寿命为32.8a。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 课题来源
• 第二章 加热炉炉管的失效分析与寿命预测方法
• 2.1 炉管的主要失效形式
• 2.1.1 高温腐蚀
• 2.1.2 材质劣化
• 2.1.3 机械磨损
• 2.1.4 高温断裂
• 2.1.5 高温疲劳
• 2.2 常见炉管寿命预测方法
• 2.2.1 Larson-Miller参数外推法
• 2.2.2 L-D法持久强度外推模型
• 2.2.3 按持久强度失效准则法
• 2.2.4 空洞面积率法
• 2.2.5 断裂力学方法
• 2.2.6 多元回归方法
• 2.2.7 无损检测方法
• 2.2.8 专家系统的应用
• 2.2.9 连续损伤力学方法
• 第三章 减粘加热炉CR9MO炉管失效分析与寿命评价
• 3.1 减粘加热炉概述
• 3.2 炉管材料的损伤及金相分析
• 3.2.1 炉管材料
• 3.2.2 炉管宏观形貌
• 3.2.3 炉管材料金相组织分析
• 3.3 炉管机械性能分析
• 3.3.1 常温拉伸试验
• 3.3.2 冲击试验
• 3.3.3 硬度试验
• 3.4 炉管剩余寿命预测
• 3.4.1 炉管剩余寿命计算
• 3.4.2 寿命预测结果讨论
• 3.5 小结
• 第四章 延迟焦化焦炭塔的寿命预测方法
• 4.1 延迟焦化技术概况
• 4.2 焦炭塔概况
• 4.3 焦炭塔的主要失效形式
• 4.3.1 焦炭塔上常见裂纹
• 4.3.2 焦炭塔的鼓凸变形机理
• 4.4 焦炭塔的研究现状
• 4.5 疲劳的研究现状
• 4.5.1 疲劳的机理
• 4.5.2 疲劳问题的研究历史
• 4.5.3 疲劳蠕变交互作用的寿命预测方法
• 4.5.4 焊接接头疲劳强度的影响因素
• 第五章 延迟焦化焦炭塔14CR1MOR寿命评价
• 5.1 焦炭塔材料
• 5.2 焦炭塔塔体与裙座焊缝的数值模拟
• 5.2.1 焦炭塔的结构尺寸和主要工艺参数
• 5.2.2 有限元计算机模型
• 5.2.3 安定性分析
• 5.2.4 有限元计算结果及分析
• 5.3 焦炭塔寿命计算
• 5.3.1 高温应变疲劳表达式模型
• 5.3.2 应变疲劳曲线估算
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 详细摘要