冲击载荷作用下埋地长输管道动力响应研究

由于土体的离散性较大,所以从理论上求解埋地管道在冲击载荷作用下的动力响应比较困难,且目前国内外关于埋地长输管道的试验研究也比较缺乏。鉴于此,从试验测试和数值模拟两方面出发,通过制作土箱-管道缩尺模型,进行埋地管道的冲击载荷试验,分析了埋地管道振动加速度的传播规律和应力应变分布情况。研究结果表明:随着距振源距离的增加,管道竖向方向振动加速度逐渐减小;通过试验研究和有限元数值模拟,可以得到在冲击载荷作用下管道竖向方向的振动加速度沿水平方向传播的近似关系式;在冲击载荷作用下,随着冲击高度的增加,管道应变峰值逐渐增大,且管道中部区域应变峰值最大,管道上、下表面应变呈反对称,沿管道两端方向,管道应变峰值逐渐减小;冲击载荷作用下埋地管道动力响应的有限元模拟结果与试验结果很接近。研究结果可为复杂工况下埋地管道抗冲击设计规范的制订提供参考。     

动力锅炉水冷壁管失效原因分析

对大庆炼化公司动力一厂5#锅炉水冷壁管失效原因分析表明,失效由该水冷壁管产生魏氏组织铁素体及锅炉低负荷运行等原因造成。2012年对5#锅炉进行大修,更换了水冷壁管,结合失效原因对今后锅炉的运行管理提出了建议,以确保锅炉安全运行。     

D型动力锅炉过热器管失效原因分析

通过对烯烃厂动力锅炉B炉过热器管进行宏观形貌、表面垢物成分、材料综合性能检验得知,该锅炉第一、二过热器管发生纵向开裂主要是由于其长期处于过热状态工作造成材料性能恶化所致的蠕变开裂;过热器管表面结垢物腐蚀导致的管壁减薄则加剧了其开裂的速度。     

拉伸作用下复合材料柔性管失效预测

复合材料柔性管凭借其结构优势,逐渐成为钢制管道的主要替代品。为深入理解其拉伸性能的影响机制,基于三维弹性力学理论对纤维增强热塑性柔性管的拉伸性能进行了深入探讨。在考虑材料非线性力学行为的基础上建立了柔性管三维力学模型,并结合三维Hashin-Yeh失效准则与非线性刚度退化模型,对柔性管在拉伸荷载作用下的损伤失效进行了分析。采用拉伸试验对理论模型进行验证,并采用理论模型开展缠绕角度及径厚比等参数的影响分析。研究结果表明：模型与试验结果对比符合度较好;缠绕角度对柔性管在拉伸工况下的应力分布有较为明显的影响,且直接影响柔性管的失效荷载和失效模式发生的顺序;增强层的首层失效和最终失效载荷随着径厚比的增加而增加,但径厚比并不影响失效模式的发生顺序。研究结论可为复合柔性管的设计制造提供重要参考。     

油气爆炸冲击载荷作用下海洋平台结构响应及风险研究

采用大型通用有限元软件MSC/DYTRAN,对歧口QK18-2海洋平台舱室结构内部密闭空间内爆炸载荷作用下变形和破坏的情况进行数值模拟研究,从结构的变形失效和构件能量吸收等方面对海洋平台的典型舱室结构在不同加强方式下的动态响应进行数值仿真计算,并依据TNT当量法对该海洋平台某舱室进行了油气爆炸后的风险计算.     

爆炸冲击作用下埋地并行输气管道的动力响应

天然气泄漏爆炸已成为埋地输气管道主要的极端灾害。选取TNT当量法作为输气管道小孔泄漏致爆的估算模型,适当选取材料本构模型,采用任意拉格朗日-欧拉方法 (ALE),在验证模型精度的基础上,建立了埋地输气管道-土壤-炸药耦合的三维实体模型,分析了埋地输气管道动力响应(等效应力、位移)与爆心距和炸药量之间的关系。研究结果表明:ALE法可较好地描述球形爆炸波在土中的传播规律,且可形象展示爆炸空腔及地表土丘的宏观演化过程;在爆心距为205 cm时,应力随着药量的增大而增大,管体的抗爆极限药量为58. 4 kg;应力与位移均随着装药量的增大或爆心距的减小而增大; X向位移、迎爆点及背爆点的Y向位移随着时间的变化先增大后减小,管顶的Y向位移则呈现先增大后减小的二次震荡,管底的位移近似呈正弦规律变化;基于应变的失效判据与应力的失效判据评定结果存在偏差,应力评定结果相对偏保守。所得结论可为并行输气管道的安全评估提供参考。     

浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究

海上漂浮式风机支撑结构具有良好的稳定性,是支撑风机正常工作的重要因素之一,而风机正常工作时叶轮旋转产生巨大气动载荷会对浮式支撑结构产生影响。目前,对风机浮式支撑结构动态响应的研究主要集中在极端海况下浮式风机支撑结构的运动响应,而考虑气动载荷影响的研究则较少。采用流体动力学理论和空气动力学理论并结合有限元方法对某三浮体式风机支撑结构在风、浪、流戴荷联合作用下的运动响应进行分析,其中风载荷将分为考虑气动载荷、不考虑气动载荷、将气动戢荷简化为固定载荷三种情况。研究结果表明:风机正常工作时支撑结构的运动响应主要受气动载荷影响;支撑结构的运动响应主要表现在纵荡,垂荡和纵摇方向;考虑气动载荷时,支撑结构在纵荡和垂荡方向上的运动响应均小于将气动戢荷简化为固定载荷的情况。因此,考虑气动戢荷对支撑结构的影响在工程实践中具有较大意义,为海上风机支撑结构的稳定性研究提供了理论依据。     

非黏结柔性立管轴对称载荷作用下的结构响应和数值分析

轴对称载荷是柔性立管的主要受载形式,由于结构组成的复杂性,柔性立管在轴对称载荷作用下的结构响应往往难以确定。基于静力平衡、变形协调以及本构关系,推导出了能够准确预报柔性立管轴对称响应的理论模型,该模型考虑了立管层间接触压力和层间间隙相互排斥的关系,因而可以分析载荷施加方向对结构响应的影响;同时,为了更真实模拟柔性立管的力学特性,在ABAQUS软件中建立了具有详细截面形式的柔性立管数值模型;基于建立的理论模型和数值模型,分析了柔性立管在拉伸、扭转以及内、外压作用下的结构响应,并将计算结果与实验结果进行了对比分析。研究表明,提出的理论模型和数值模型能够准确预报柔性立管在轴对称载荷作用下的力学特性,可为工程设计提供参考依据。     

基于Pro/E的变径管失效分析及结构优化设计

利用有限元软件Pro/E对失效的异径管进行了静力学分析,得到了异径管应力分布图,找到了异径管失效的原因。在此基础上对异径管的结构进行了改进,并运用Pro/Mechanica软件对异径管进行了强度校核,结果表明,结构改进后异径管的强度能够满足使用要求。     

再生器旋风料腿引压管断裂失效分析及改进措施

扬子石化炼油厂1#催化再生器二级旋风料腿差压表引压管断裂失效,导致旋风差压表失灵,影响装置工艺操作。对断裂引压管的材质、断口微观及结构进行分析,找出了引压管失效原因并提出了改进措施,解决了问题。     

转化炉管损伤分析和对策

对金陵石化公司炼油厂制氢转化炉HK-40合金炉管发生的损伤进行了汇总和分析.提出了今后在设计、更换、操作等方面的改进措施.     

乙烯裂解炉辐射段炉管鼓包开裂失效分析

某乙烯裂解炉辐射段炉管,材质为ZGCr25 Ni35 Nb,在服役6个月后发生局部鼓包并泄漏.通过宏观形貌分析、扫描电镜分析、金相组织检测、硬度检测和化学分析等手段对炉管失效原因进行了分析,结果表明:失效部位壁厚明显减薄,剩余壁厚只有完整壁厚的1/3;电镜观察可见明显的晶间疏松及显微孔洞;金相分析可见明显的渗碳和蠕变现...     

空冷式换热器翅片管腐蚀失效分析

介绍了空冷式换热器翅片管失效的原因、特征、产物及机理,对工艺流程过程中脱硫、控制进入温度等提出了建议.     

碳钢换热器U形管腐蚀失效分析

用电化学方法和金属电子显微分析技术，对碳钢换热器Ｕ形管高温区腐蚀失效原因进行了分析。高温区管外壁表面发生较严重腐蚀是多种因素共同作用的结果，而管壁局部穿透则是严重的垢下腐蚀所致。     

制氢装置转化炉上集合管焊缝开裂分析及措施

某炼油厂20万m^3/h（标准工况）制氢装置转化炉347H材质的上集合管三通与支管连接焊接接头,在使用5个月内相继发生3次开裂。对焊缝裂纹进行失效分析后认为,内壁应力腐蚀开裂是导致泄漏的主要原因,提出了相应对策以及对集合管结构及制造的改进措施。     

干气制氢余热锅炉炉管失效分析与对策

针对千气制氢装置制氢转化气余热锅炉炉管失效问题，进行了一系列实验测试，包括：宏观分析、材料成份分析、性能测试、金相分析、垢物／产物的X射线衍射分析、扫描电镜及电子能谱分析等，结果表明管束材料成分、硬度、抗拉强度、晶粒度和夹杂物均达到GB5310-2008要求，造成腐蚀失效的原因是局部区域的CO2露点腐蚀。对此制定了解决方案，取得了良好成效.     

多轴交变载荷下套管长圆螺纹疲劳失效分析及寿命预测

在下套管以及压裂作业过程中,套管螺纹在多轴交变载荷作用下极易发生疲劳失效,影响施工进度.针对该问题,通过有限元方法,利用Abaqus软件建立套管长圆螺纹有限元模型,对上扣后套管螺纹在拉伸、压缩、内压力等多轴交变载荷作用下的应力、应变进行了分析,并基于Mises屈服准则的寿命评估法对套管螺纹在多轴交变载荷下的寿命进行计算...     

深水钻井平台动力定位失效风险分析与控制

本文根据动力定位系统的组成,从动力系统、动力定位控制系统与人因三方面对平台动力定位失效风险进行定性分析,建立钻井平台动力定位失效事件树,并基于屏障理论给出了防止钻井平台动力定位失效的三重屏障措施。研究表明,钻井平台动力定位失效原因主要来源于设备失效与人因失效两方面,在提高设备可靠性的基础上,防止动力定位失效后造成严重后果的关键在于提高人的可靠性,防止人因失效的发生。     

裂解炉对流段预热器失效分析及寿命预测

对裂解炉对流段预热器泄漏的OCr18Ni9管材进行失效分析.认为失效是在内壁晶间腐蚀的基础上产生应力腐蚀所致.造成应力腐蚀的直接原因是吹尘器滴水.对未失效管还进行了常温和高温力学性能以及持久性能的测定并进行了剩余寿命的评估.     

硫磺回收装置尾气焚烧余热锅炉炉管失效分析及防护建议

针对某公司克劳斯硫磺回收装置尾气焚烧余热锅炉炉管发生局部腐蚀和穿孔泄漏的问题,采用腐蚀形貌宏观检测、金相组织分析及化学成分分析等失效分析方法确定炉管失效的原因.分析结果表明,在焚烧炉停工期间,炉管外壁发生酸露点腐蚀,造成水冷壁和液包接管穿孔泄漏.针对余热锅炉炉管失效原因提出了相应的防护建议.