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文檔簡介
1、本文主要針對揚(yáng)子石化烯烴廠服役了10萬小時(shí)的SS主蒸汽管線進(jìn)行研究,通過對管道材料STPA23的微觀組織檢查、高溫短時(shí)拉伸和蠕變試驗(yàn),分析管道材料損傷累積程度和力學(xué)性能退化情況;并采用有限元軟件ABAQUS對SS管線進(jìn)行熱應(yīng)力和蠕變分析,獲得該管線服役過程的應(yīng)力分布。在編制管單元損傷有限元分析子程序的基礎(chǔ)上,對SS管線進(jìn)行損傷分析,找出了損傷最嚴(yán)重的部位;最后通過建立管道材料服役10萬小時(shí)和20萬小時(shí)的高溫失效評定線,對含缺陷的管道進(jìn)行
2、了高溫結(jié)構(gòu)完整性評定。 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下: (1) 通過微觀組織檢查,研究了管道材料微觀組織在長期服役之后損傷的累積程度。結(jié)果表明長期服役后管道材料的微觀組織基本正常,為鐵素體和珠光體組織,晶間和晶界上有彌散的碳化物析出,珠光體球化情況并不嚴(yán)重,介于輕度和中度之間。管道外壁微觀組織的劣化程度略比內(nèi)壁組織嚴(yán)重些,但差別不大,符合高溫主蒸汽管線損傷規(guī)律。 (2) 管道材料高溫短時(shí)拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明,服役1
3、0萬小時(shí)的STPA23鋼的力學(xué)性能有所下降,但仍具有較高的強(qiáng)度,尚有富裕的承載能力。服役20萬小時(shí)的材料其力學(xué)性能會(huì)進(jìn)一步下降,表明隨著服役時(shí)間增長材料內(nèi)部損傷會(huì)不斷累積,導(dǎo)致材料力學(xué)性能不斷退化。 (3) 通過高溫蠕變試驗(yàn)得到材料在服役溫度下的的蠕變曲線,得到了服役溫度下蠕變和斷裂的材料參數(shù)。采用有限元分析軟件ABAQUS,對SS主蒸汽管線進(jìn)行了熱應(yīng)力和蠕變分析,結(jié)果表明該管線在升溫階段和長期服役過程中,應(yīng)力集中均發(fā)生在支吊架
4、、彎管和異徑管處,因此在實(shí)際操作中應(yīng)對這些部位重點(diǎn)監(jiān)控。管線變形主要是由于熱膨脹和支吊架載荷引起,服役中應(yīng)定期對支吊架進(jìn)行檢查,并防止超溫運(yùn)行。管線的蠕變應(yīng)變也在規(guī)定范圍之內(nèi),設(shè)計(jì)壽命期間不會(huì)發(fā)生蠕變失效。 (4) 通過編制計(jì)算管單元蠕變損傷的子程序UMAT,實(shí)現(xiàn)蠕變損傷本構(gòu)方程與ABAQUS軟件的耦合,并通過一個(gè)簡單算例對子程序的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對SS主蒸汽管線的蠕變損傷進(jìn)行分析,找出了損傷最嚴(yán)重的部位,所
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