波纹管力学性能研究水平述评

评述了波纹管的静力和动力特性以及储油罐连接波纹管的抗震性能等方面的研究工作。将波纹管力学性能研究方法归纳为工程计算法、解析法和数值法,并围绕这3类方法,对波纹管在工程设计和理论研究中的一些主要成果作了较详细的回顾和总结,对各类方法的优劣性和适用范围也作了讨论。最后介绍了近年来在石油工业中广泛使用的储油罐抗震用金属波纹管的研究现状,概述了该项研究的基本理论、约束条件和流-固耦合等问题的处理方法,并指出需进一步解决的某些力学问题。     

可膨胀波纹管截面设计计算与评估方法

可膨胀波纹管截面设计是波纹管结构设计的关键环节,直接影响波纹管的应用效果。目前波纹管截面的设计方法过度依赖经验,计算效率和精度不高。为此,提出一种多瓣可膨胀波纹管截面设计计算方法。新方法在基本假设的基础上简化了几何模型,系统阐述了计算方法和步骤,同时提出以椭圆度为主要判断依据的计算评估方法,结合有限元仿真分析获得了优化波纹管截面结构的一般规律。分析结果表明:6瓣结构的波纹管的截面经膨胀后最容易还原为圆形;波纹管的波峰和波谷半径比越接近于1,膨胀后的椭圆度越低;多瓣波纹管的波峰处是残余应力集中的危险区域。与基于图形的试算方法相比,新方法的设计效率更高,计算结果的稳定性更强。     

基于薄壳理论的焊接金属波纹管失弹机理研究

依据弹性薄壳理论中应变位移关系以及材料的应力松弛理论,导出了机械密封用焊接金属波纹管在实际工况下的失弹方程,得到了波纹管的失弹曲线。根据试验得到的材料应力松弛曲线,确定了材料在工况温度下的应力松弛参数值。在ANSYS Workbench中对波纹管失弹进行有限元分析,将有限元分析结果与理论计算结果对比。研究结果表明,理论计算公式能较好地描述波纹管长期在高温下工作的失弹现象,有限元分析验证了采用弹性薄壳理论建立失弹方程的正确性,可为波纹管的可靠性研究提供依据。     

油气井用波纹管堵漏技术发展现状评析

介绍了油气井用波纹管堵漏技术应用的背景、发展现状及波纹管总成的基本结构，简述了波纹管现场操作的基本工序和关键技术。针对目前我国波纹管堵漏技术的研究现状，对该技术的应用提出4项建议：(1)加大波纹管堵漏技术的宣传力度，各油田将其纳入堵漏新技术中；(2)开发高性能波纹管母材及配套焊接材料和高效优异的焊接方法，形成满足现场要求的焊接工艺规范；(3)完善波纹管成型制造工艺，并实现波纹管尺寸的标准化；(3)加快波纹管相关技术研究，形成具有我国自主知识产权的波纹管堵漏技术。     

烟气轮机管道膨胀节的失效原因与选材

根据催化裂化装置烟气轮机管道波纹管膨胀节破坏失效的现状和工作环境特点,从金属学理论出发,探讨了破坏失效的原因,认为主要是由应力腐蚀开裂所致.有氯离子和硫化物引起的穿晶型应力腐蚀开裂,也有连多硫酸引起的沿晶型应力腐蚀开裂.催化剂沉积区和腐蚀产物沉积区产生的点蚀和缝隙腐蚀会诱发应力腐蚀开裂的产生.氯离子是引起腐蚀的主要活化剂.膨胀节波纹管部分采用FN-2和Incoloy钢材最好,实践证明,采用上述两种钢材代替18-8型不锈钢作为制造波纹管膨胀节的材料,可延长膨胀节寿命2倍以上,有很好的经济效益.     

膨胀节失效原因分析及处理措施

介绍了中国首套烯烃催化裂解制丙烯装置(OCC装置)中固定床反应系统使用的波纹管膨胀节的基本情况,针对其使用期限内发生泄漏的实际问题,总结了发生开裂泄漏的波纹管在生产运行过程中所呈现出的各种特征,从其原始设计、应用标准、制造工艺、材料选取、安装方式、运行环境等因素进行了分析判断,探讨失效的主要原因、处理措施,并提出了相应对策。     

膨胀波纹管焊接工艺及焊缝膨胀性能分析

膨胀波纹管通过焊接连接在一起,焊缝的膨胀性能直接决定膨胀波纹管整体的膨胀性能。为了解焊缝的膨胀性能,在介绍手工焊和自动焊2类膨胀波纹管焊接工艺的基础上,利用弹塑性力学及有限元法模拟了?149.2 mm 8字形膨胀波纹管焊缝的膨胀过程、分析了焊缝的膨胀性能,并通过膨胀波纹管的试验井试验和现场试验进行了验证。由模拟分析及试验可知:膨胀波纹管膨胀过程中焊缝应力和应变最大点在波谷处的管壁外侧;焊缝和膨胀波纹管本体的应力和应变随内压变化的规律相同,焊缝的应力和应变始终大于膨胀波纹管本体,加压至30 MPa时?149.2 mm 8字形膨胀波纹管及焊缝依然在安全范围内;?149.2 mm 8字形膨胀波纹管采用液压膨胀方式加压至18 MPa即满足机械膨胀要求。研究结果表明,采用现有焊接工艺获得的焊缝满足现场膨胀需求,通过模拟获得的膨胀过程中膨胀波纹管焊缝应力和应变的变化规律与试验结果基本吻合,这对现场应用膨胀波纹管具有一定的指导作用。      

弯曲井段下壁厚对波纹管膨胀性能的影响

随着钻井技术的发展,膨胀波纹管在堵漏、封隔、封固复杂地层的应用更广泛。在现场应用中可能会遭遇不同的井形,其中弯曲井段是最为复杂。目前,壁厚对膨胀波纹管性能影响的研究尚不深入。通过ABAQUS仿真建模分析,比较弯曲井段不同壁厚下波纹管长轴处内径和不圆度随内压的变化规律,得到壁厚对波纹管膨胀的影响规律。对两种壁厚下波纹管的焊缝进行膨胀模拟,评价焊缝的安全状况。为波纹管在复杂地层的应用提供理论支持。     

美国膨胀节制造商协会标准圆形波纹管膨胀节应力计算原理及其拓展推广计算

膨胀节是重要的管道部件,需要依据标准进行设计计算。目前石油化工行业中,由2种不同材料制成的复合材质波纹管的使用越来越普遍,但是现行标准中未提供相应的计算方法。对美国膨胀节制造商协会标准中无加强圆形波纹管膨胀节和加强圆形波纹管膨胀节的应力计算公式进行基本原理分析。应用美国膨胀节制造商协会标准的基本计算原理,针对由2种不同材料组成的波纹管,进行了拓展性推导计算,得到了不同材质无加强圆形波纹管膨胀节和加强圆形波纹管膨胀节的应力计算公式。     

波形参数对波纹管性能的影响

通过波纹管的波高、波距、壁厚、层数、直径等波形参数的变化对波纹管的耐压强度、疲劳寿命、稳定性及刚度等参数影响的分析,并根据历年来在波纹管膨胀节设计、订货等方面的实践经验,总结出“波纹管波形参数对其性能影响分析表”;同时,针对波纹管膨胀节在设计和订货中经常遇到的一些问题提出了几点看法.     

固定管板换热器膨胀节设计应注意的几个问题

介绍了固定管板换热器设计中与膨胀节的设置相关的几个问题,包括膨胀节设置原理:因管程与壳程的膨胀系数不同致使两者的膨胀差过大,导致壳程筒体拉伸应力、换热管拉伸或压缩应力、换热管拉脱力中出现的不合格项,需要设置膨胀节。介绍了膨胀节与筒体对焊连接时,允许筒体削薄的限制条件,包括膨胀节设置位置的确定:对于立式换热器,膨胀节宜设置于耳式支座的下方;而卧式换热器应设置于管道约束小的一侧等等。     

重油催化裂化装置油气管道膨胀节失效分析及防护

以重油催化裂化装置油气管道膨胀节失效为例,通过物理及化学等多种方法对其测试分析,阐明了膨胀节应力腐蚀失效原因及腐蚀机理,并提出了相应的防护措施。     

GB/T16749-2018《压力容器波形膨胀节》主要修订内容对比及分析

从标准适用范围、几何形状及尺寸的限制要求、应力计算、应力评定、疲劳评定、制造技术要求、检验与验收要求等方面介绍了GB/T 16749-2018《压力容器波形膨胀节》的主要修订内容,并与1997版本的该标准进行了对比。总结并列举了在2018版标准使用过程中出现的一些有争议的疑问,如多循环工况下疲劳累计损伤问题的考虑方法、HZ型膨胀节不适应疲劳工况、膨胀节标记方法中公称压力填写、膨胀节直边长度控制、许用疲劳次数范围过小及疲劳计算公式中σt修正系数或疲劳曲线下限修正系数取值等问题,借鉴EJMA—2015、ASME BPVC.Ⅷ-1—2017、ASME BPVC.Ⅷ-2-2017和EN 13445-3-2014等标准对各问题进行了分析,并探讨了解决方案,可为今后2018版标准内容的进一步完善和适用范围的扩大提供参考。     

再生斜管用波纹管失效分析

文章对某石化厂再生斜管的波纹管进行了失效分析，认为该波纹管的失效是应力腐蚀造成的，并分析了腐蚀介质、应力和倾斜裂纹产生的原因，最后提出了预防措施。     

载热体设备的热冲击和配管的热应力

对载热体设备的热冲击应力进行了计算,进而总结出防止夹套破裂的对策;对配管热应力的分析,得出设计热配管的要点及应对配管热膨胀的方法。     

催化裂化装置膨胀节的破裂及防止

阐述催化裂化装置膨胀节在烟气介质作用下产生氯化物和硫化物引起应力腐蚀开裂的原因，提出了抗应力腐蚀开裂的方法。     

膨胀管系统受力及运动分析

为了研究膨胀管补贴技术中降低膨胀压力的方法，降低作业压力，提高作业安全性，理论分析了膨胀管补贴作业中的两种典型工况:直井膨胀管补贴、水平井膨胀管补贴。定义并分析了膨胀锥所受液压力；进而分析了膨胀管管柱和膨胀锥的受力及运动状态，分析认为膨胀管作业过程中打压管柱中的压应力对膨胀有阻碍作用，应在膨胀管前端加装伸缩短节。研究工作有助于膨胀工具和膨胀工艺的研发及改进。     

烟气轮机进出口管道膨胀节选型与力学分析

依据国内各炼油企业催化裂化装置烟气轮机进出口管道膨胀节失效破坏的现状及其工作环境特点 ,对烟气轮机进出口管道膨胀节的选型和力学分析作了较全面的阐述。在烟气轮机进口管道上 ,应选用平面三铰链式膨胀节进行热补偿 ,用于吸收较大的纵、横两向的热位移 ,且无盲板力 ,膨胀节的变形反力较小 ,确保进口管道的苛刻受力要求和安全运行。在烟气轮机出口管道上 ,应选用自由型膨胀节加恒力弹簧吊的形式 (或选用压力平衡型膨胀节 ,但费用高 ) ,用于吸收出口的纵向位移 ,确保安全运行 ,同时还可以降低主风机厂房的高度 ,减少施工安装费用。依据对烟气轮机管道膨胀节的选型和力学分析 ,格尔木炼油厂和洛阳石油化工总厂等的烟气轮机管道均运行良好 ,获得了满意的使用效果和经济效益。     

RFCCU冷壁式膨胀节的腐蚀与防护

分析了重油催化裂化再二旋膨胀节的腐蚀原因 ,对奥氏体不锈钢在烟气露点和应力作用下的腐蚀机理进行了探讨 ,提出了选择耐蚀材料、改进结构和优化操作等防护措施。