大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著石化和能源工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)大型球罐的數(shù)量日益增多。并且呈現(xiàn)出進一步大型化的發(fā)展趨勢，球罐的容積從1500 m3、2000 m3，逐步增大至5000 m3、6000m3，8000 m3甚至10000 m3。隨著容積的進一步增大，球罐內(nèi)燃法熱處理時殼體升溫、保溫的不均勻程度更加明顯，熱處理施工的技術也難度越來越大。GB12337-1998《鋼制球形儲罐》中對不同材料的球罐熱處理時溫度的均勻性有著明確的規(guī)定。2015年2月1日實施

2、的GB12337-2014《鋼制球形儲罐》代替GB12337-1998《鋼制球形儲罐》，標準中對球罐熱處理時溫度均勻性的要求更加嚴格?？梢娗蚬逕崽幚頃r，殼體溫度均勻性的重要性。球罐殼體受熱的均勻程度是球罐整理熱處理質(zhì)量的保障。業(yè)內(nèi)對于大型球罐內(nèi)燃法熱處理工藝過程中球罐溫度的均勻程度能否達到要求產(chǎn)生了懷疑。所以有必要對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進行研究很有必要。
　　本文在質(zhì)檢公益性科研專項“大型球罐焊縫檢測設備研究和焊后處理工藝及效

3、果評價技術”(項目編號:201410028)的資助下，對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進行了數(shù)值模擬研究，主要研究工作和結(jié)論如下:
　　(1)大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型的建立。對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝過程進行分析，提出了一種帶保溫層球罐球體壁面溫度簡化計算方法和不同風速下保溫材料和外界環(huán)境對流傳熱系數(shù)的計算方法?；谇蝮w壁面溫度的簡化計算方法，簡化幾何模型。在Fluent軟件中選擇合適的物理模型，確定數(shù)值模型主要邊界條

4、件的計算方法。
　　(2)大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型的實踐驗證?；诖笮颓蚬迌?nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型，對10000 m3球罐熱處理的過程進行數(shù)值計算，得出熱處理過程中球罐內(nèi)部流場和溫度場的分布特征以及球罐壁面溫度曲線。通過對比球罐壁面溫度的數(shù)值結(jié)果和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，驗證了數(shù)值模型計算結(jié)果的準確性，表明采用內(nèi)燃法對10000 m3球罐進行焊后熱處理可以達到球罐標準中對于溫度均勻性的要求。
　　(3)大型球罐內(nèi)燃法焊

5、后熱處理保溫階段的影響因素研究?；诖笮颓蚬迌?nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型，研究了空氣流速大小、保溫層厚度以及導流傘的形狀和安裝位置對球罐內(nèi)部流場和溫度場以及球罐壁面溫度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:大型球罐在進行內(nèi)燃法焊后熱處理時，空氣流速對球罐壁面溫度有較大影響;增加保溫層的厚度可以減小壁面最大溫差，但隨著保溫層厚度的增加，增加相同的厚度，減小最大溫差的效果在逐漸減弱。加入導流傘可以改變球罐內(nèi)部流場分布，從一側(cè)一個漩渦變?yōu)閮蓚€漩渦，起到減小壁面