熱壁加氫反應(yīng)器堆焊層裂紋的熱-機(jī)械疲勞研究.pdf

1、熱壁加氫反應(yīng)器是加氫工藝生產(chǎn)過程中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，它長(zhǎng)期在高溫、高壓以及臨氫狀態(tài)等茍刻條件下工作。操作過程中的溫度和壓力的波動(dòng)以及開停工過程中壓力和溫度的變化等都會(huì)引起熱/機(jī)械載荷循環(huán)，從而導(dǎo)致裂紋萌生和已存在缺陷的疲勞擴(kuò)展，對(duì)在役熱壁加氫反應(yīng)器的安全生產(chǎn)造成隱患。所以，工程界對(duì)在役熱壁加氫反應(yīng)器堆焊層裂紋一直給予高度重視。
　　 本文針對(duì)熱壁加氫反應(yīng)器的實(shí)際運(yùn)行工況，模擬了反應(yīng)器在穩(wěn)態(tài)操作條件下以及開停車瞬態(tài)時(shí)的簡(jiǎn)體溫度場(chǎng)

2、和熱應(yīng)力場(chǎng)的分布情況，并對(duì)熱壁加氫反應(yīng)器堆焊層表面裂紋在熱/機(jī)械疲勞載荷下擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)熱壁加氫反應(yīng)器在穩(wěn)定操作狀態(tài)，筒體內(nèi)外壁溫差較小，溫差熱應(yīng)力也較小。堆焊層出現(xiàn)負(fù)向熱應(yīng)力，并且堆焊層對(duì)簡(jiǎn)體基層應(yīng)力分布也產(chǎn)生一定影響，使簡(jiǎn)體基層從內(nèi)到外，出現(xiàn)了逐漸增大的正向熱應(yīng)力分布。
　　 (2)熱壁加氫反應(yīng)器在開停車過程下，簡(jiǎn)體內(nèi)外壁溫差比較平穩(wěn)并較大。堆焊層熱應(yīng)力隨著溫度上升而增加。

3、開車過程中，堆焊層對(duì)基層熱應(yīng)力分布影響較小。停車過程中，隨著溫度下降，堆焊層對(duì)基層熱應(yīng)力分布的影響逐漸減小。
　　 (3)在熱/機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)MTS-809上對(duì)堆焊層表面裂紋進(jìn)行了熱/機(jī)械疲勞載荷下裂紋擴(kuò)展速率的測(cè)試，得到了堆焊層表面裂紋的形貌變化規(guī)律和熱/機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率。通過與常溫純機(jī)械疲勞載荷作用下堆焊層表面裂紋疲勞擴(kuò)展速率的比較可見，熱/機(jī)械疲勞環(huán)境大大加速了裂紋速率。
　　 (4)利用數(shù)值模擬分析軟件FRAN