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焦炭塔裙座与塔体连接焊缝失效的数值与试验分析

作　者: 陈沪
导　师: 杨兆建
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 焦炭塔裙座焊缝开裂热应力数值分析安定性分析
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

炼油装置中的焦化焦炭塔有两大特点：①是体积庞大；②是冷热交替循环，周期性生产。国内外的运行经验都表明：在长期的生产过程中，塔体与裙座连接焊缝将产生大量的环向裂纹，严重的曾造成塔体整圈脱落。过去一些厂家对这些破坏现象的机理认识不足，而且可以参照的传统处理方法大都是打磨补焊。而由于对热应力的产生机理认识不足，为了防止塔体倾覆，往往错误地认为塔体需要加固，因此在裙座与塔体间焊接加固支耳。但实践中发现，补焊后往往很快又会开裂，越加固，开裂反而越严重。还有的厂家只好一拆了之，造成极大的浪费。本文通过对某炼油厂焦炭塔的塔体与裙座连接焊缝破坏情况进行研究并结合现场试验数据分析和计算机数值仿真有限元方法计算研究，采用安定性原理进行了连接区的安定性分析，认为在周期性变化的载荷(操作温度、操作压力、操作重量等)所产生的变形和热应力作用下，裙座与塔体的连接焊缝及其附近区域受到交替变化的太原理卜丈、学}_程映卜学}洲仑义一1旦旦巴旦旦绝里旦旦巴旦鱼旦里高应力、大应变以及边缘效应的作川，加之材料高温卜机械性能卜降和材料本身的固有微观缺陷，从而导致低循环热疲劳裂纹的产厂}二。通过进行分析和研究，提出了与传统方法相反的防治措施，即在裙座处开槽以降低其局部刚性约束，将约束部分地转移到相应的裙座圈卜部，从而增加塔体与裙座连接区的可变形能力，降低焊缝处的热应力，达到防止焊缝开裂的目的。经过儿年运行，取得了较满意的效果。山于国内炼厂焦炭塔的型号规格和操作条件基本相同，因此，本研究成果具有推广应用价值。

全文目录

第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究工作现状  11-14
  1.3 研究内容及方法  14-16
  1.4 小结  16-18
第二章焊缝失效试验研究  18-35
  2.1 焦碳塔的操作循环分析  18
  2.2 现场试验方案  18-24
    2.2.1 热变形近似分析  20-23
    2.2.2 研究内容与方法  23-24
    2.2.3 试验过程  24
  2.3 试验数据分析与处理  24-34
    2.3.1 温度  24-25
    2.3.2 应力  25-34
  2.4 小结  34-35
第三章焊缝失效数值模拟分析  35-53
  3.1 问题性质的分析  35-37
  3.2 分析模型的建立  37-40
  3.3 计算过程说明  40-41
  3.4 计算结果及其分析讨论  41-51
    3.4.1 变形及其分布  42-45
    3.4.2 应力及其分布  45-51
  3.5 小节  51-53
第四章试验与数值分析的对比研究  53-59
  4.1 数据比较及其讨论  53-56
  4.2 误差来源及其分析  56-58
  4.3 小结  58-59
第五章防治改造研究  59-72
  5.1 焊缝裂纹的防治措施  59-60
  5.2 改造效果  60-70
    5.2.1 应变测试结果  60-70
    5.2.2 表面探伤结果  70
  5.3 经济效益分析  70-72
第六章主要结论与进一步工作展望  72-75
  6.1 主要结论  72-73
  6.2 进一步工作展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文  80

焦炭塔裙座与塔体连接焊缝失效的数值与试验分析

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