煙氣管法蘭接頭緊密性及工程設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、煉油企業(yè)的催化裂化煙氣能量回收裝置中，煙氣管線在長(zhǎng)期的服役過程中，由于受外載、熱膨脹及蠕變的作用，容易產(chǎn)生大變形和大彎矩，從而使煙氣管線的某些法蘭接頭發(fā)生泄漏失效。提高煙氣管法蘭接頭的緊密性和可靠性是保證催化裂化裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的迫切要求。本文以某公司催化裂化裝置的一段煙氣管線為研究對(duì)象，分析了材料特性、支吊架和彈性元件對(duì)管線應(yīng)力、位移及彎矩分布的影響，基于有限元方法對(duì)管法蘭接頭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和緊密性進(jìn)行數(shù)值模擬分析，研究了附加彎矩及高溫蠕

2、變特性對(duì)法蘭連接接頭的影響，探討了高溫下承受附加載荷法蘭接頭的泄漏機(jī)理。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了整個(gè)管線的泄漏治理技術(shù)，提出了可行有效的整改維修方案，從而保證了催化裂化煙氣管線的長(zhǎng)周期高效運(yùn)行。主要工作和結(jié)論有：
　　 (1)試驗(yàn)研究了管道材料1Cr18N19Ti和螺栓材料25Cr2MoVA的高溫蠕變性能，得到材料的蠕變性能數(shù)據(jù)，由時(shí)間硬化蠕變本構(gòu)模型擬合出了材料的蠕變本構(gòu)方程。
　　 (2)運(yùn)用ABAQUS軟件建立了催化

3、裂化裝置一段煙氣管線的模型，進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬，分析了現(xiàn)場(chǎng)布置管線在其自重、內(nèi)壓、熱膨脹、支吊架載荷以及蠕變綜合作用下，其上應(yīng)力、位移及彎矩載荷的分布。結(jié)果表明：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果相比較，兩者基本吻合：管線4號(hào)吊架附近存在較嚴(yán)重的變形，閘閥處存在很大的彎矩。對(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將吊架更換為剛性吊架可以明顯減小管線的變形，特別是閘閥與管道的法蘭接頭處彎矩得以大大減小，管線應(yīng)力也符合強(qiáng)度要求。
　　 (3)考慮墊片的非

4、線性特性以及法蘭螺栓材料在高溫下的蠕變松弛作用，運(yùn)用ABAQUS軟件對(duì)煙氣管法蘭接頭進(jìn)行了三維有限元分析。研究表明，法蘭接頭在承受管系附加彎矩載荷后，墊片處的殘余應(yīng)力分布出現(xiàn)不均勻，螺栓受拉側(cè)墊片殘余應(yīng)力減小，從而影響法蘭接頭的緊密性。考慮法蘭、螺栓材料在高溫下的蠕變特性，墊片上的殘余應(yīng)力進(jìn)一步減小，且在周向上應(yīng)力減小值分布不均勻，在螺栓受拉側(cè)墊片殘余應(yīng)力減小幅度最大，從而導(dǎo)致法蘭接頭發(fā)生泄漏。
　　 (4)為了解決煙氣管法蘭接