基本信息
- 项目名称：
- 油浆蒸汽发生器管板焊接结构的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 我国石化行业中重油催化裂化装置上所采用的油浆蒸汽发生器换热器，在使用过程中发现换热器管头与管板处大面积开裂。为此本文通过对比分析最终提出了开槽焊管板结构。本文具体阐述了开槽焊结构的优点，并通过小孔法测定焊接残余应力试验进行验证，结果表明：这种结构可以降低焊接结构自身拘束条件造成的拘束应力，进而减少应力集中和附加应力的影响，能够有效延长设备的使用寿命，为管板开槽焊结构的普及应用奠定了基础。
- 详细介绍：
- 我国石化行业中重油催化裂化装置上所采用的油浆蒸汽发生器换热器，在使用过程中发现换热器管头与管板处大面积开裂。通过分析说明：管板开裂起因于应力腐蚀和疲劳腐蚀，以及缝隙腐蚀、孔蚀和接头抗拉脱力不足等。为此本文通过对比分析最终提出了开槽焊管板结构。本文具体阐述了开槽焊结构的优点，并通过小孔法测定焊接残余应力试验进行验证，结果表明：这种结构可以降低焊接结构自身拘束条件造成的拘束应力，进而减少应力集中和附加应力的影响，能够有效延长设备的使用寿命，为管板开槽焊结构的普及应用奠定了基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文的研究旨在:油浆蒸汽发生器换热器管头与管板开裂情况常有发生，已严重影响了正常生产及安全操作，给石化企业造成了重大经济损失。因而文中提出管板开槽焊接结构的设想，阐述了开槽焊结构的优点，并通过小孔法对管板开槽焊接结构和一般的管板焊接结构进行焊接残余应力测定，结果表明：管板开槽焊接结构可以降低焊接结构自身拘束条件造成的拘束应力，减少应力集中和附加应力的影响，从而有效延长设备的使用寿命。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性与先进性：本文针对油浆蒸汽发生器的管板开裂严重的问题，首次具体提出管板开槽焊接结构可以减少焊接残余应力，并用试验进行了验证。确定了管板实施开槽焊接结构的布管方式及具体的开槽的尺寸。
应用价值和现实意义
- 油浆蒸汽发生器管板焊接结构如果采用本文研究的管板开槽焊接结构，可以控制和减少腐蚀裂纹的产生，延长设备的使用寿命。本课题的研究这对企业节约生产成本，提高经济效益，确保油浆蒸汽发生器安、稳、长、优运行具有特别重要的意义。
学术论文摘要
- 我国石化行业中重油催化裂化装置上所采用的油浆蒸汽发生器换热器，在使用过程中发现换热器管头与管板处大面积开裂。通过分析说明：管板开裂起因于应力腐蚀和疲劳腐蚀，以及缝隙腐蚀、孔蚀和接头抗拉脱力不足等。为此本文通过对比分析最终提出了开槽焊管板结构。本文具体阐述了开槽焊结构的优点，并通过小孔法测定焊接残余应力试验进行验证，结果表明：这种结构可以减少应力集中和附加应力的影响，能够有效延长设备的使用寿命
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 本课题所研究的管板开槽焊接结构现已经在抚顺石油化工设备制造有限公司所制造的油浆蒸汽发生器管板上得以应用，设备现已出厂，使用反馈良好。
参考文献
- [1]王泳,薛小强.油浆蒸汽发生器内漏原因分析及改进措施[J].石油化工设备,2007 [2]倪丞舜. 换热管与管板焊接结构的比较和选择[J].化工装备技术, 2007 [3]黄旭升.换热器管子与管板连接接头技术研究[J].技术产品版,2006 [4]刘丙会.油浆蒸汽发生器管板失效分析[J].石油化工设备技术,2007 [5]C.Natividad,M.Salazar,M.A.Espinosa-Medina,R.Perez.AComparative study of the SCC resistance of a novel welding process IEA with SAW and MIG[J].Materials Characterization,2007 [6]魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].北京：化学工业出版社，1984 [7]丁建华. 油浆蒸汽发生器管板开裂原因与控制[J]. 干燥与传热专题,2006 [8]邓克明. 油浆蒸发器管板及管接头裂纹原因浅析及预防[J].应用广场版,2006 [9]孙毅，郭建，乔文三. 催化裂化油浆蒸汽发生器换热器的技术改造[J]. 石油化工设备技术，2000 [10]李培学,黄桂东,周长会.换热器管子与管板胀接开槽尺寸的试验验证[J]. 氮肥技术,2007 [11]Updike.Residual in Tube-to-tubesheet Joints with Grooves.Trans.of ASME,J.of Pressure Vessel Technology.May.1992 [12]倪婉芬.大型管壳式换热器管一管板连接的可靠性措施[J]. 石油化工设备技术，2002 [13]《管壳式换热器》编写组．管壳式换热器GB150-1999[M]．北京：中国标准出版社，2000 [14]中国机械工程学会焊接学会编．焊接手册：第3卷[M]．北京：机械工业出版社，2001 [15]王江超，周方明.小孔法测量焊接残余应力[J].电焊机，2008
同类课题研究水平概述
- 攻克换热管与管板连接这一难题不仅可以提高油浆蒸汽发生器的制造质量，大大降低检修工作量，实现装置安全运行，而且是降低生产成本的根本。寻找一种最佳的管子与管板连接形式一直是国内外技术人员关注的焦点。管板焊接结构最早的形式为端面焊接，端面焊接接头具有焊接、外观检查与维修方便等优点，应用最为广泛。但管子与管板之间存在间隙，在腐蚀性介质场合中使用易产生缝隙腐蚀。为了避免缝隙腐蚀造成的失效，国外在上世纪60年代末开始研究将换热管与管板的端部焊接改为管束内孔焊接。我国在上世纪70年代中期也开始对内孔焊进行试验研究，并于70年代末期开始应用于核设备、电站设备上。但是内孔焊要求管板的加工精度和装配精度很高，并且要求采用专用焊接设备和自动化程度很高的焊接技术，大大提高了设备的造价；另外，焊缝出现不合格时，返修十分困难。现在普遍采用的是管子-管板角焊结构，这种结构由于自身的局限，使得焊接质量难以保证，特别是无法通过直观判定其优劣，在实际换热器使用中的损坏绝大部分均发生在管子－管板焊接部位。因此，优化管子－管板焊接结构，并使其能够定性定量的接受检验评判，一直都是换热器制造厂试图攻克的难关。
