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热壁加氢反应器接管裂纹断裂与安全评价研究

作　者: 刘传明
导　师: 林玉娟
学　校: 大庆石油学院
专　业: 机械工程
关键词: 热壁加氢反应器压力容器断裂缺陷评定接管应力集中裂纹压力容器安全评定 ANSYS
分类号: TE966
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 255次
引　用: 2次
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内容摘要

为获取高质量的石油加工产品或增产石油化工原料和中馏份油,以及适应高含硫原油、劣质原油深加工的需要与改善环境条件等目的,在现代化石油加工工业中出现了加氢工艺装置。与此同时,加氢装置中关键设备热壁加氢反应器的设计及制造技术也有了长足的进步。热壁加氢反应器是加氢工艺生产过程中的必不可少的主要设备,它长期在高温(350℃左右)、高压(18.2 MPa左右)以及临氢状态等苟刻条件下工作。操作过程中的温度和压力的波动,开停工过程中压力和温度的变化等都会对反应器引起应力循环疲劳、裂纹萌生和已存在缺陷的疲劳扩展,给在役热壁加氢反应器的正常安全生产造成安全隐患。所以,生产厂及有关单位对在役热壁加氢反应器的安全运行状况一直给予高度重视,因此针对这类在役高压容器的工作特点,对其缺陷进行分析与评价有着及其重要的理论意义和现实意义。本文旨在通过对大庆石化公司R3102热壁加氢反应器现场实际工况的研究与分析,针对加氢反应器的操作特点,研究反应器在操作中的各种危险工况,从而找出整个反应器中最危险的部位,运用压力容器有关理论对检测结果进行计算、分析、评价。由现场的实践调研,了解到工程实际需要,获得了基本数据;回顾分析了加氢反应器的国内外的研究工作和成果;研究了反应器在操作中的各种危险工况,从而找出整个反应器中最危险(易损坏)的部位,运用压力容器有关理论对该部位进行计算、校核,经计算校核得出该接管符合补强要求。根据热壁加氢反应器的结构、工艺特点,确定了该设备的无损检测方案。经过对在役停工的热壁加氢反应器进行无损检测后, 发现上下封头与接管连接处有裂纹存在,而且个别裂纹已经延伸到母材。对此分析了裂纹产生的原因,对裂纹进行了安全评定,估算其裂纹扩展速率,从而计算出在裂纹存在的情况下热壁加氢反应器的剩余寿命。结果表明:在该部件不必更换的情况下,该热壁加氢反应器还可以安全使用7.4年。这不仅节约了现场生产成本,还为指导安全生产提供了现实可行的科学依据。同时,考虑到人为计算可能产生的误差,本文根据ANSYS工程分析计算软件的精确的求解能力及其强大的处理功能,针对上封头接管部位的结构受力特点进行建模,分析计算了该部位的应力分布情况、变形情况,从而更精确地计算出该部位的应力最大值出现封头与接管的交界处,其值为177.705Mpa,以此来修正常规计算方法中存在的误差。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章概述  8-17
  1．1 课题研究的目的和意义  8
  1．2 加氢反应器的结构和应用  8-14
  1．3 热壁加氢反应器易损坏的部位(如图1-7)分析  14-15
  1．4 课题研究的主要内容  15-17
第2章缺陷评定的基础和热壁加氢反应器材料的力学性能  17-29
  2．1 压力容器的断裂  17
  2．2 缺陷评定的基础  17-26
  2．3 热壁加氢反应器材料的力学性能  26-29
第3章热壁加氢反应器的基本参数及接管部位的应力分析  29-43
  3．1 热壁加氢反应器的基础参数  29-31
  3．2 接管部位的基础参数  31-32
  3．3 接管部位的应力分析  32-42
  3．4 小结  42-43
第4章热壁加氢反应器的检验  43-46
  4．1 检验的目的  43
  4．2 检测方法综述  43-44
  4．3 热壁加氢反应器的检测  44-46
第5章热壁加氢反应器接管处的裂纹评定  46-56
  5．1 断裂力学在压力容器安全评定中的应用  46-48
  5．2 COD评定  48-52
  5．3 裂纹疲劳扩展量的计算及评估  52-54
  5．4 疲劳裂纹剩余寿命计算  54-55
  5．5 结论  55-56
第6章加氢反应器接管应力的ANSYS分析  56-66
  6．1 有限元分析方法及ANSYS软件的特点  56-57
  6．2 接管应力的分析  57-65
  6．3 小结  65-66
总结  66-67
参考文献  67-70
致谢  70

热壁加氢反应器接管裂纹断裂与安全评价研究

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