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塔型装置烧焊热整合的形变解析和预警

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-10-16 16:00:37 人气: 标签:

  丙烯塔上段焊后热处理变形情况丙烯塔上段焊后热处理结束后,发现塔体圆截面发生了明显的径向变形。塔体下端截面变形最大,圆度为165(D4282~D4137mm),靠近封头截面变形最小,圆度为21(D4210~D4189mm),自塔体下端至上封头,截面径向变形渐减,支承座对应截面所在区域出现径向变形峰值,变形曲线如5所示。

  焊后热处理温度下塔体的受力情况在热处理温度下,塔体受如下应力综合影响:(1)截面径向应力σ1(支座反力作用下产生,与常温状态下相同)。(2)截面径向应力σ2(冷弯成型产生,比常丙烯塔上段焊后热处理截面径向变形曲线温状态小)。(3)截面周向应力σ3(冷弯成型及纵缝焊接产生,比常温状态小)。

  (4)焊接残余应力σ4(比常温状态小)。(5)设备自重产生的应力σ5(与常温状态下相同)。(6)温差应力σ6(加热过程温度不均匀时产生,常温下无温差应力)。(7)轴向应力σ7(塔体加热过程轴向伸长时产生,常温下无轴向应力)。

  焊后热处理温度下塔体径向变形危险截面与σ1相比,作用于塔体截面的其他应力相对较小,6中,截面A、B、C、D、E、F由于受集中支座反力的作用,均为径向变形的危险截面。焊后热处理温度下塔体轴向变形危险截面为了便于计算,选择塔体长为L,重为qL,均布载荷为q,一个固定支座A和一个滑动支座B进行分析。在AB段内建立剪力方程和弯矩方程,可知在两个支座中间X=L/2得最大值M(L/2)=qL2/8。

  可知6中每两个支座中间的截面a、b、c、d、e均为塔体轴向弯曲危险截面。焊后热处理温度下塔体的变形机理分析焊后热处理温度下塔体的变形(包括径向和轴向变形)与应力、温度、时间和塔体的结构及材质有关,定性地建立如下变形方程:∑=f(σ,t,T,S,Ω)式中σ―应力;T―温度;t―时间;S―塔体材质;Ω―塔体结构;∑―高温下塔体的塑性变形。

  高温状态下塔体材料屈服极限小于常温下屈服极限,塔体在多种应力作用下产生的应力记为σ=f(σ1,σ2,σ3,σ4,σ5,σ6,σ7)。焊后热处理温度下,如果σ大于σt(高温下金属材料屈服极限),则塔体出现塑性变形。

  焊后热处理温度下塔体变形具有自限性。原因之一是塔体塑性变形降低了塔体金属原有的应力水平。原因之二是塔体作为一个连续的金属结构,其各部位的塑性变形又相互协调、相互制约,也就是说,塔体焊后热处理变形是在一定范围内进行的,其变形量不可能无限增大。

  塔类设备焊后热处理变形的预防措施制订合理的热处理工艺确保焊后热处理温度均匀,减少压力容器在受热过程中的温差应力,在加热或过程中,被加热部分各处的温度差在4500mm范围内不得超过130℃。

  结论(1)塔类设备焊后热处理变形是由于高温条件下设备金属屈服的结果,变形方程可定性地由下式表示:∑=f(σ,t,T,S,Ω)(2)塔类设备焊后热处理发生塑性变形的条件是σ>σt。(3)塔类设备卧置于若干支承座上进行焊后热处理时,支承座对应的设备截面为径向变形危险截面。两支承座中间的设备截面为轴向弯曲变形危险截面。

  

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