2.25cr1mov鋼加氫反應(yīng)設(shè)備蠕變疲勞壽命設(shè)計方法

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文2.25Cr1MoV鋼加氫反應(yīng)設(shè)備蠕變疲勞壽命設(shè)計方法鋼加氫反應(yīng)設(shè)備蠕變疲勞壽命設(shè)計方法ADesignApproachfCreepFatigueEvaluationofHydrogenationReactMadeof2.25Cr1MoVSteel學(xué)科專業(yè)：化工過程機(jī)械研究生：武欣宇指導(dǎo)教師：陳旭教授天津大學(xué)化工學(xué)院2015年5月中文摘要中文摘要加氫反應(yīng)設(shè)備在服役過程中會受到高溫高壓和循環(huán)載荷的共同作用，在設(shè)計過程中需

2、要同時考慮蠕變疲勞交互和熱應(yīng)力的影響。而目前針對高溫構(gòu)件蠕變疲勞交互作用的設(shè)計方法很少且適用性不強(qiáng)。ASME規(guī)范案例2605基于Omega蠕變損傷模型提供了一種針對加氫反應(yīng)設(shè)備用鋼2.25Cr1MoV的蠕變疲勞交互作用壽命設(shè)計方法。本文針對加氫反應(yīng)設(shè)備在設(shè)計中需要考慮的不同失效模式，參照ASME規(guī)范對加氫反應(yīng)設(shè)備分別進(jìn)行了靜載強(qiáng)度校核和蠕變疲勞交互作用下的壽命設(shè)計，并對裙座進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計以減小熱應(yīng)力。本研究對于加氫反應(yīng)設(shè)備及其他高溫容器

3、或管道的設(shè)計及安全運行具有重要的指導(dǎo)意義。Omega蠕變方法可用于高溫服役設(shè)備剩余壽命的評估，本文對Omega蠕變損傷方法進(jìn)行介紹，給出了通過實驗獲得Omega參數(shù)的方法。在455℃不同應(yīng)力水平下進(jìn)行蠕變試驗，通過Omega蠕變方法對于試樣的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明，當(dāng)試樣進(jìn)入蠕變第三階段后，Omega蠕變方法對剩余壽命的預(yù)測結(jié)果比較理想。對規(guī)范中Omega蠕變模型分析可知，多軸損傷參數(shù)?m隨著溫度和應(yīng)力的增加而下降，多軸因子Kt

4、大于0.5時，多軸損傷參數(shù)?m快速增長。借助有限元分析軟件ANSYS，以加氫反應(yīng)設(shè)備圓柱筒體正交接管結(jié)構(gòu)為例，分別采用線彈性分析方法和彈塑性分析方法，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜載下的強(qiáng)度校核。結(jié)果表明強(qiáng)度校核滿足要求。采用ASME案例2605中的方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行蠕變疲勞壽命校核，討論操作溫度和壓力對于設(shè)計壽命的影響。結(jié)果表明，接管結(jié)構(gòu)蠕變疲勞壽命校核滿足要求，筒體與正交接管連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中，由于蠕變應(yīng)變的產(chǎn)生，應(yīng)力集中處的應(yīng)力值隨蠕變時間的增加不斷下