氢吸附塔疲劳寿命分析及试验
发布时间：2021-07-21 14:47
氢吸附塔是某石化制氢装置变压吸附单元的关键设备,是承受机械应力循环的压力容器。这种应力循环使其产生较高的应力强度水平,从而导致机械疲劳失效。本文研究的氢吸附塔接近设计寿命,采用ANSYS建立数值模型,研究氢吸附塔的应力分布规律,估算疲劳寿命,并采用无损试验方法,比较预测值与试验值,确保了氢吸附塔的安全运行。本研究主要利用ANSYS有限元分析软件,对氢吸附塔建立力学模型,对氢吸附塔进行静应力及动态应力分析,在氢吸附塔的几何结构不连续的区域,如上封头人孔接管锻件内壁、上封头与筒体连接焊缝、下封头与筒体连接焊缝、下封头接管锻件内壁、手孔接管锻件拐角等部位应力较大,整体应力强度最大值发生在手孔接管锻件拐角,应力强度值为220.5MPa。利用ANSYS软件对评定路径上的应力强度范围进行线性化处理,得到的应力强度按照JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》中的规定进行应力强度范围的分类,然后查得各自的设计疲劳曲线数据,得到允许的循环次数。利用S-N疲劳曲线和线性累积损伤理论进行疲劳评定和疲劳寿命校核,结果表明氢吸附塔满足下个检验周期疲劳寿命的要求。同时,对吸附塔上封头处人孔的M24螺栓及手...
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢吸附塔的理想压力曲线
第 2 章 氢吸附塔建模2）JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》提供的设计疲劳曲线已经考应力对疲劳寿命的影响，同时也考虑试验数据的分散性、构件的尺寸、表，以疲劳寿命为基础取安全系数为 20，以应力幅为基础取安全系数为 2. 及 20 锻件设计疲劳曲线数据表如表 2-3 所示。表 2-3 碳素钢 20g、20 锻件设计疲劳曲线数据表Table2-3 Carbon steel 20g、20forging design fatigue curve data table1E1 2E1 5E1 1E2 2E2 5E2 1E3 2E3 5E3 1E4 2E4 5E4 1E5 2E5 3886 2747 1842 1374 1038 703 556 428 322 255 207 155 134 111
Nf（Cycle）图 2-3 35CrMoA 钢 20℃时的设计疲劳曲线Fig2-3 The fatigue design curve of 35CrMoAsteel at 20℃吸附塔常规分析评定吸附塔相关参数用国际大型通用有限元分析软件 ANSYS，建立 l80°三维几何模型。根据次试验结果，氢吸附塔各部位的计算厚度在扣除腐蚀余量 1.0mm，按筒体 l头 20.0mm、手孔锻件 19.0mm、人孔锻件 19.0mm，下接管 20.0/6.0mm 建的结构尺寸见吸附塔设计图纸。限元模型选取 SOLID95 实体单元，建立 16910 个单元、l02585 个节点，如图 2-4、、图 2-7 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算[J]. 景鹏飞,谢禹钧. 轻工机械. 2011(02)
[2]PSA吸附塔的结构设计及应力分析[J]. 孟德文,李志军. 石油化工设备. 2010(06)
[3]结构疲劳累积损伤与极限承载能力可靠度[J]. 贡金鑫,王海超,赵国藩. 大连理工大学学报. 2002(06)
[4]混凝土弯曲疲劳累积损伤性能研究[J]. 李永强,车惠民. 中国铁道科学. 1998(02)
[5]混凝土材料的累积损伤破坏准则[J]. 吴弋慧. 中国铁道科学. 1994(03)
本文编号：3295227
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢吸附塔的理想压力曲线
第 2 章 氢吸附塔建模2）JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》提供的设计疲劳曲线已经考应力对疲劳寿命的影响，同时也考虑试验数据的分散性、构件的尺寸、表，以疲劳寿命为基础取安全系数为 20，以应力幅为基础取安全系数为 2. 及 20 锻件设计疲劳曲线数据表如表 2-3 所示。表 2-3 碳素钢 20g、20 锻件设计疲劳曲线数据表Table2-3 Carbon steel 20g、20forging design fatigue curve data table1E1 2E1 5E1 1E2 2E2 5E2 1E3 2E3 5E3 1E4 2E4 5E4 1E5 2E5 3886 2747 1842 1374 1038 703 556 428 322 255 207 155 134 111
Nf（Cycle）图 2-3 35CrMoA 钢 20℃时的设计疲劳曲线Fig2-3 The fatigue design curve of 35CrMoAsteel at 20℃吸附塔常规分析评定吸附塔相关参数用国际大型通用有限元分析软件 ANSYS，建立 l80°三维几何模型。根据次试验结果，氢吸附塔各部位的计算厚度在扣除腐蚀余量 1.0mm，按筒体 l头 20.0mm、手孔锻件 19.0mm、人孔锻件 19.0mm，下接管 20.0/6.0mm 建的结构尺寸见吸附塔设计图纸。限元模型选取 SOLID95 实体单元，建立 16910 个单元、l02585 个节点，如图 2-4、、图 2-7 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算[J]. 景鹏飞,谢禹钧. 轻工机械. 2011(02)
[2]PSA吸附塔的结构设计及应力分析[J]. 孟德文,李志军. 石油化工设备. 2010(06)
[3]结构疲劳累积损伤与极限承载能力可靠度[J]. 贡金鑫,王海超,赵国藩. 大连理工大学学报. 2002(06)
[4]混凝土弯曲疲劳累积损伤性能研究[J]. 李永强,车惠民. 中国铁道科学. 1998(02)
[5]混凝土材料的累积损伤破坏准则[J]. 吴弋慧. 中国铁道科学. 1994(03)
本文编号：3295227
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