探索热壁加氢反应器的安全性能分析与评定

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1、天津大学硕士学位论文热壁加氢反应器的安全性能分析与评定姓名：宋玉殿申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：谭蔚;梁荣泽20061201中文摘要加氢反应器属于石油炼制过程中的关键设备，也是危险设各，因此，如何保证反应器的安全运行，一直是专业人员关注、研究探讨的重要课题。本文对天津石炼油厂由日本进口的加氢反应器装置进行了制造质量检验和有限元应力分析，针对检验中发现的接管与筒体连接的焊缝中存在根部未焊透缺陷，应用BS7910标准和国标“在用含缺陷压力容器安全评定"对焊缝中的焊接缺陷进行了安全评定。通过对加氢反应器进行了内外表面检测、壁厚测量、无损探伤、金相检查和硬度

2、测量、化学成分分析等检验，结果表明在对接管与简体间的角接头进行100％超声波探伤中，总共6个接管角接头中有4个接管角接头焊缝根部发现存在未焊透，最大深度为3ram(位于J6接管上)，其长度为接管整圈，其余各项检验结果基本合格。应用有限元方法计算了三种容器接管类型、各两种计算工况下接管高应力区内的应力集中系数，为安全评定提供参考依据。并采用ANSYS程序对该接管角焊缝附近无缺陷时的应力进行有限元分析。结果表明，最大应力出现在沿简体轴向的剖面上的内拐角处，并与简体的环向基本平行，设计压力下其值为318．5MPa，约为筒体远处环向平均应力的3．22倍。水压试验压力下接

3、管角接头焊缝根部平行于接管轴向的应力为52．7MPa，此应力将作为缺陷评定时缺陷部位无缺陷时的应力。对上述含缺陷容器进行了安全分析，断裂力学评定结果表明，裂纹长度小于临界裂纹长度，因而缺陷允许存在不会威胁反应器的安全运行。同时对疲劳裂纹扩展寿命进行了估算，计算了其剩余寿命，分析表明，尽管加氢反应器存在裂纹，工程角度存在安全隐患，但从理论上还可以安全使用8年多，研究结果可为指导安全生产提供可行的科学参考。关键词：加氢反应器：质量检验；应力分析：有限元；安全评定ABSTRACTHydrogenationreactionchamberisessentialanddan

4、gerousequipmentinthepetroleumrefinementprocess．Soitisalways强importanttopicforspecialiststhathowtoguaranteethesafeoperationofhydrogenationreactionchamber．BaseontheinspectionandfiniteelementanalysisandaccordingtothestandardofBS7910andGBfr19624-2004(“safetyassessmentonin-servicehydrogen

5、ationreactorwithflaw”)，thesafetyanalysisWascarriedoutfor也ecrackintheheadandnozzleofhot—waUhydrogenationreactorwhichimportedfromJapan．Thecomprehensiveanalysisesweremadeforthesafetyperformanceofthehot．wallhydrogenationreactionchamberwhichincludewall-thicknessmeasure，non—destructiveinsp

6、ection，metallographicexamination，hardnessmeasurementandanalysisofchemicalcomponents．Theinspectingresultsshowthatthesafetyconditionofthehydrogenationreactionchamberisinthemirdgradethroughtheultrasonicexaminationcompletely．．Therearefourweldedseamoutofsixwhichhavetheproblemofinadequatep

7、enetrationandtheextremedepthis3mm．Theotherinspectiondataarereasonable．Appl!edtothreetypesofvesselsconnecttedpipewhichincludedtwokindsofcomputationoperating‘modesrespctively，fmiteelementmethodWasusedtocalculatedthestressconcentrationcoefficientinhi曲stressareaandconsequentlyprovidedthe

8、referencefor