加氫反應(yīng)器電磁感應(yīng)局部熱處理溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、加氫工藝于1927年開始在工業(yè)上得到應(yīng)用,原料油在催化劑和高壓氫氣存在的條件下,約在175～455℃時(shí)進(jìn)行加氫反應(yīng),烴類在高壓氫氣和催化劑存在的條件下轉(zhuǎn)化為低分子量產(chǎn)物。加氫反應(yīng)器在加氫工藝中的作用就是為原料油和氫氣在催化劑和一定的溫度、壓力條件下進(jìn)行反應(yīng)提供場(chǎng)所。
　　 加氫反應(yīng)器是用多個(gè)內(nèi)徑長(zhǎng)4米、厚度200mm、軸向長(zhǎng)2米的圓管狀筒節(jié)焊接而成。為了降低焊接殘余應(yīng)力。改善焊縫和熱影響區(qū)組織的綜合力學(xué)性能,需要進(jìn)行焊后熱處理。

2、傳統(tǒng)的熱處理是把試件整個(gè)放入熱處理爐中加熱到一定的溫度,保溫一定時(shí)間然后冷卻,這樣消除殘余應(yīng)力最徹底效果最好,但是很難找到與加氫反應(yīng)器尺寸相適應(yīng)的熱處理爐,這種情況下,電磁感應(yīng)加熱這種局部熱處理方法的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)。
　　 本文首先探討感應(yīng)加熱的有限元計(jì)算理論:從電磁學(xué)和熱學(xué)的角度出發(fā),得出解決感應(yīng)加熱這種特殊的磁—熱耦合現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法,并給出計(jì)算模型。接下來(lái)結(jié)合有限元理論,探討如何利用ANSYS軟件實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱的數(shù)值模擬,編制

3、出命令流程序語(yǔ)言。
　　 通過(guò)溫度場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算,找到電磁感應(yīng)局部熱處理過(guò)程中加熱寬度和保溫寬度這兩個(gè)參數(shù)值的最佳配比,使加氫反應(yīng)器在局部熱處理過(guò)程中,焊縫處溫差始終保持在一定的范圍內(nèi),不會(huì)在焊后熱處理過(guò)程中由于局部溫度梯度過(guò)大而引入新的殘余應(yīng)力。
　　 最后根據(jù)溫度場(chǎng)分布情況,模擬計(jì)算構(gòu)件在進(jìn)行局部熱處理之后的殘余應(yīng)力場(chǎng)分布,并且比較不同加熱寬度下,由于局部熱處理受熱不均所引入的新殘余應(yīng)力的大小。從殘余應(yīng)力的角度評(píng)價(jià)了