熱壁加氫反應(yīng)器堆焊層裂紋的熱-機械疲勞研究.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以及開停工過程中壓力和溫度的變化等都會引起熱/機械載荷循環(huán)，從而導(dǎo)致裂紋萌生和已存在缺陷的疲勞擴展，對在役熱壁加氫反應(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。
　　 本文針對熱壁加氫反應(yīng)器的實際運行工況，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)時的簡體溫度場

2、和熱應(yīng)力場的分布情況，并對熱壁加氫反應(yīng)器堆焊層表面裂紋在熱/機械疲勞載荷下擴展規(guī)律進行了研究。主要研究內(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)負向熱應(yīng)力，并且堆焊層對簡體基層應(yīng)力分布也產(chǎn)生一定影響，使簡體基層從內(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，堆焊層對基層熱應(yīng)力分布的影響逐漸減小。
　　 (3)在熱/機疲勞試驗機MTS-809上對堆焊層表面裂紋進行了熱/機械疲勞載荷下裂紋擴展速率的測試，得到了堆焊層表面裂紋的形貌變化規(guī)律和熱/機械疲勞裂紋擴展速率。通過與常溫純機械疲勞載荷作用下堆焊層表面裂紋疲勞擴展速率的比較可見，熱/機械疲勞環(huán)境大大加速了裂紋速率。
　　 (4)利用數(shù)值模擬分析軟件FRAN