基于不同评估规范的过热器联箱蠕变-疲劳损伤分析

1

作者 张浩 夏咸喜 +3 位作者 张天宇 田根起 王小威 巩建鸣 《动力工程学报》 北大核心 2025年第2期205-213,共9页

超临界机组过热器出口联箱长期在高温、高压的恶劣工况下工作,高温环境下频繁启停及长时间稳态运行导致联箱承受典型的蠕变-疲劳损伤。为确保超临界机组的长周期稳定运行,应选取合适的损伤评估方法对机组损伤状态进行评价。以某发电厂... 超临界机组过热器出口联箱长期在高温、高压的恶劣工况下工作,高温环境下频繁启停及长时间稳态运行导致联箱承受典型的蠕变-疲劳损伤。为确保超临界机组的长周期稳定运行,应选取合适的损伤评估方法对机组损伤状态进行评价。以某发电厂超临界机组过热器联箱为分析对象,基于有限元软件Abaqus获取机组运行期间联箱应力的分布情况,分别采用ASME-Ⅲ标准、RCC-MRx标准、R5规程进行损伤评价。结果表明:ASME-Ⅲ标准评估的许用时间与检修年限相当;RCC-MRx标准评价结果偏大,过于保守;R5规范评价结果非保守,明显小于前两者;因此,对于此类设备可优先选用ASME-Ⅲ规范作为损伤评估准则,在ASME-Ⅲ标准评估结果趋于保守时,可采用R5规范作为替代方案。 展开更多

关键词 过热器 评估规范 蠕变-疲劳 损伤

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循环加载条件下TiNi形状记忆合金超弹性变形特性分析与模拟 被引量：13

2

作者 巩建鸣 户伏寿照 +1 位作者 高田和幸 奥村佳代 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2002年第4期6-12,共7页

超弹性是形状记忆合金(SMA)重要的力学性能之一,本文在试验研究的基础上讨论了在不同试验温度和应变速率的循环加载条件下,TiNiSMA的超弹性变形特性。从唯象观点分析了循环变形期间相变应力和弹性模量的变化。通过引入三个内变量,即循... 超弹性是形状记忆合金(SMA)重要的力学性能之一,本文在试验研究的基础上讨论了在不同试验温度和应变速率的循环加载条件下,TiNiSMA的超弹性变形特性。从唯象观点分析了循环变形期间相变应力和弹性模量的变化。通过引入三个内变量,即循环期间所累积的残余应力、残余应变和残余马氏体相,表征承受加载和卸载的TiNiSMA循环超弹性变形。在此基础上,提出了模拟TiNiSMA的超弹性变形方法。在部分加载的内循环情况下,采用相变应变函数的混合规则表达材料的弹性模量。 展开更多

关键词 形状记忆合金 TINI 循环加载 超弹性变形 力学性能

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焊接对HK40高温炉管的蠕变损伤与断裂的影响 被引量：8

3

作者 巩建鸣 涂善东 +1 位作者 凌祥 喻红梅 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第11期9-12,共4页

采用含有局部效应的蠕变损伤力学方法 ,计及材料不均匀性 ,建立母材和焊缝金属两材料有限元模型 ,分析了具有缺口的 HK40带焊缝试样以及实际 HK40炉管焊接接头的蠕变损伤发展与断裂。蠕变损伤模拟结果表明 ,虽然焊缝金属为蠕变硬焊缝 ,... 采用含有局部效应的蠕变损伤力学方法 ,计及材料不均匀性 ,建立母材和焊缝金属两材料有限元模型 ,分析了具有缺口的 HK40带焊缝试样以及实际 HK40炉管焊接接头的蠕变损伤发展与断裂。蠕变损伤模拟结果表明 ,虽然焊缝金属为蠕变硬焊缝 ,但在服役寿命的后期 ,焊缝损伤较母材严重 ,出现损伤局部化特征 ,最终的失效发生在焊缝中。服役 10年的 HK40炉管的金相剖析也表明焊缝比母材具有较高的损伤级别 ,这预示着焊缝在长期服役过程中是最薄弱的环节之一。 展开更多

关键词 焊接 蠕变损伤 HK40炉管 焊缝 断裂 有限元分析

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碳迁移对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头蠕变破断寿命的影响 被引量：5

4

作者 巩建鸣 姜勇 涂善东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期19-22,共4页

基于节约费用和施工方便的考虑,工程应用中常采用异种钢焊接。Cr5Mo异种钢焊接接头广泛应用于炼油、石油化工等过程工业中的高温环境。针对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头,通过时效处理和蠕变持久实验,研究了碳迁移对蠕变... 基于节约费用和施工方便的考虑,工程应用中常采用异种钢焊接。Cr5Mo异种钢焊接接头广泛应用于炼油、石油化工等过程工业中的高温环境。针对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头,通过时效处理和蠕变持久实验,研究了碳迁移对蠕变破断强度与时间的影响。研究表明,奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头由于碳迁移蠕变破断强度下降,破断寿命减少,约为镍基焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头蠕变破断寿命的50%。 展开更多

关键词 异种钢焊接接头 蠕变 碳迁移 镍基焊缝金属

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服役的HK40炉管抗蠕变裂纹扩展能力 被引量：1

5

作者 巩建鸣 涂善东 +4 位作者 凌祥 陈嘉南 徐平 潘文越 陈世陵 《石油化工设备》 CAS 1999年第3期6-10,共5页

在全面分析已服役１０年的ＨＫ４０炉管损伤状况的基础上，研究了ＨＫ４０炉管母材和焊接接头的蠕变裂纹扩展速率，评价了这２种不同部位抗蠕变裂纹扩展的能力。结果表明在长期正常的运行中，特别是服役后期，下部炉管焊缝中的蠕变裂纹... 在全面分析已服役１０年的ＨＫ４０炉管损伤状况的基础上，研究了ＨＫ４０炉管母材和焊接接头的蠕变裂纹扩展速率，评价了这２种不同部位抗蠕变裂纹扩展的能力。结果表明在长期正常的运行中，特别是服役后期，下部炉管焊缝中的蠕变裂纹扩展比母材裂纹扩展快。 展开更多

关键词 炉管 焊缝 蠕变 裂纹扩展 制氢 转化炉

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制氢转化炉下猪尾管开裂原因分析 被引量：2

6

作者 巩建鸣 涂善东 +1 位作者 徐平 潘文越 《石油化工腐蚀与防护》 CAS 1996年第3期26-28,共3页

通过化学成分和显微组织分析,对制氢转化炉下猪尾管的破裂原因进行了讨论.结果表明水平管段的纵向开裂为晶问应力腐蚀破裂.下猪尾管水平段材料晶界上析出大量的Cr_(23)C_8碳化物,引起周围基体贫铬,由于酸性雨水的作用,导致品间腐蚀.大... 通过化学成分和显微组织分析,对制氢转化炉下猪尾管的破裂原因进行了讨论.结果表明水平管段的纵向开裂为晶问应力腐蚀破裂.下猪尾管水平段材料晶界上析出大量的Cr_(23)C_8碳化物,引起周围基体贫铬,由于酸性雨水的作用,导致品间腐蚀.大大降低了晶粒间的结合力,在应力作用下.水平管纵向开裂.且穿透管壁造成泄漏. 展开更多

关键词 制氢 下猪尾管 不锈钢 晶间应力腐蚀 转化炉

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制氢转化炉管与法兰异质焊接接头失效原因的研究 被引量：1

7

作者 巩建鸣 涂善东 +1 位作者 江小平 徐平 《炼油设计》 1995年第6期41-43,54,共4页

针对用奥407焊条焊接HK-40炉管和Cr5Mo法兰的异质焊接接头在高温运行期间开裂泄漏的情况,采用光学显微镜、扫描电镜等手段进行了失效分析。结果表明,在长期高温运行中碳从低铬材料向高铬材料扩散迁移,在熔合区邻近Cr5Mo钢母材一侧形成... 针对用奥407焊条焊接HK-40炉管和Cr5Mo法兰的异质焊接接头在高温运行期间开裂泄漏的情况,采用光学显微镜、扫描电镜等手段进行了失效分析。结果表明,在长期高温运行中碳从低铬材料向高铬材料扩散迁移,在熔合区邻近Cr5Mo钢母材一侧形成脱碳层,其基体因贫碳软化,强度降低。加上Cr5Mo钢和奥氏体焊缝金属的线膨胀系数有较大差异,高温下变形不协调,熔合线界面上应力集中,导致在熔合区邻近Cr5Mo钢母材侧脱碳层上萌生裂纹,并沿脱碳层扩展,穿透内外壁,造成泄漏。 展开更多

关键词 制氢 炉管 法兰 转化炉 焊接 接头 炼油厂

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涂层缺陷对涂层失效与基体腐蚀行为的影响研究 被引量：27

8

作者 张显程 巩建鸣 +1 位作者 涂善东 孔凡玉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期922-926,共5页

通过对涂层缺陷、涂层起泡、湿附着力等研究领域的回顾 ,讨论了涂层缺陷对腐蚀性介质离子在涂层中的传输行为、涂层失效、基体腐蚀行为等方面的影响。在此基础上 ,针对涂层缺陷研究现状中存在的一些未解决问题 。

关键词 涂层缺陷 涂层失效 孔隙率 涂层起泡 耐蚀性能

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Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb裂解炉管的抗高温渗碳能力 被引量：19

9

作者 沈利民 巩建鸣 +1 位作者 唐建群 姜勇 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期604-608,共5页

以Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金为炉管材料对象,通过渗碳试验研究了高温(1 000和1 100°C)下2种合金的渗碳动力学规律,采用金相和扫描电子显微镜观察分析其中Fe、Cr、Ni与Nb元素含量和渗碳层变化、组织结构及微区成分转变的情况,并... 以Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金为炉管材料对象,通过渗碳试验研究了高温(1 000和1 100°C)下2种合金的渗碳动力学规律,采用金相和扫描电子显微镜观察分析其中Fe、Cr、Ni与Nb元素含量和渗碳层变化、组织结构及微区成分转变的情况,并对其抗渗碳能力进行分析.结果表明:Cr35Ni45Nb的抗渗碳能力比Cr25Ni35Nb更强;经2次渗碳后,2种合金试样出现了表面渗碳层剥落的现象,且Cr25Ni35Nb较为严重,并使得裂解炉管结焦而管壁变薄,从而降低了炉管的承载能力和服役寿命;合金的非渗碳层区域析出了大量弥散的碳化物,碳化物的密度随渗碳层与试样表面距离的增加而降低;在1 100°C下,2种合金的骨架状组织形态消失,且晶界处碳化物出现了剥离. 展开更多

关键词 裂解炉管 渗碳 高温合金 碳化物

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焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析 被引量：13

10

作者 王艳飞 巩建鸣 蒋文春 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1675-1679,共5页

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷(EO)反应器国产化中采用的390mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变... 基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷(EO)反应器国产化中采用的390mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5MN配重.计算结果表明:焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段. 展开更多

关键词 焊接残余应力 特厚板 焊缝层数 变形

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结焦对HP40Nb炉管传热与机械性能的影响 被引量：5

11

作者 沈利民 巩建鸣 +1 位作者 刘焕胜 黄玉霞 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1159-1163,1169,共6页

利用有限元软件ABAQUS,开发了顺次耦合的热应力耦合程序,对已存在结焦层的HP40Nb合金炉管开车过程中温度场和应力场分布进行数值分析,并对乙烯裂解炉管采用停车检修时的临界结焦厚度值进行了预测.结果表明:HP40Nb合金炉管的传热性能随... 利用有限元软件ABAQUS,开发了顺次耦合的热应力耦合程序,对已存在结焦层的HP40Nb合金炉管开车过程中温度场和应力场分布进行数值分析,并对乙烯裂解炉管采用停车检修时的临界结焦厚度值进行了预测.结果表明:HP40Nb合金炉管的传热性能随着结焦层的增加加速降低,最大环向应力位于结焦层与HP40Nb合金界面处,应力呈现出先增后减的变化趋势;结焦引起炉管局部径向鼓胀断裂;HP40Nb炉管需要采取清焦的临界结焦层厚度为2.3mm. 展开更多

关键词 结焦 HP40Nb合金 乙烯裂解炉 传热性能 机械性能

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高强钢硫化物应力腐蚀开裂及防范 被引量：5

12

作者 张显程 巩建鸣 +1 位作者 涂善东 凌祥 《炼油技术与工程》 CAS 北大核心 2003年第10期25-28,共4页

系统的综述了高强钢化工设备硫化物应力腐蚀开裂机理及常规的影响因素。在此基础上,分别对现行的一些实验方法进行了论述,并且对其优缺点进行了比较。通过实例,论述了再制造技术的相关研究方法以及在高强钢应力腐蚀开裂防范、维修中的... 系统的综述了高强钢化工设备硫化物应力腐蚀开裂机理及常规的影响因素。在此基础上,分别对现行的一些实验方法进行了论述,并且对其优缺点进行了比较。通过实例,论述了再制造技术的相关研究方法以及在高强钢应力腐蚀开裂防范、维修中的应用。 展开更多

关键词 高强钢 硫化物 应力腐蚀 开裂 防范 化学腐蚀 液化石油气球罐 无损检测

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非匹配焊缝裂纹高温断裂力学参量的估算 被引量：5

13

作者 轩福贞 涂善东 +1 位作者 王正东 巩建鸣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期3-6,共4页

焊接接头中的蠕变裂纹扩展受材料组分不均匀和坡口形式等多个因素影响,是一个高度复杂的力学问题。本研究提出了一个能综合反映各影响因素的等效蠕变应变速率概念和计算方法,并在此基础上建立了焊缝裂纹高温断裂力学参量C*的工程计算式... 焊接接头中的蠕变裂纹扩展受材料组分不均匀和坡口形式等多个因素影响,是一个高度复杂的力学问题。本研究提出了一个能综合反映各影响因素的等效蠕变应变速率概念和计算方法,并在此基础上建立了焊缝裂纹高温断裂力学参量C*的工程计算式。紧凑拉伸试样的有限元分析表明,本研究方法估算的结果与数值解非常接近。 展开更多

关键词 蠕变裂纹 高温断裂力学参量 非均质焊缝

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多因素耦合下Cr35Ni45Nb钢乙烯裂解炉管损伤数值模拟 被引量：6

14

作者 沈利民 巩建鸣 姜勇 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期77-82,88,共7页

基于连续损伤力学理论,利用FORTRAN语言开发了多因素耦合下材料损伤发展的ABAQUS用户子程序,模拟了1050℃温度下,蠕变-渗碳耦合作用的Cr35Ni45Nb钢损伤发展过程。结果表明:承受单一蠕变损伤的炉管外壁最先失效,而承受蠕变-渗碳耦合作用... 基于连续损伤力学理论,利用FORTRAN语言开发了多因素耦合下材料损伤发展的ABAQUS用户子程序,模拟了1050℃温度下,蠕变-渗碳耦合作用的Cr35Ni45Nb钢损伤发展过程。结果表明:承受单一蠕变损伤的炉管外壁最先失效,而承受蠕变-渗碳耦合作用下的炉管内壁最先开裂。单一蠕变因素下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长出现先降低后增长的趋势。外壁的Von-mises值和最大主应力随着服役时间的延长而增大,从而导致炉管外壁的损伤发展速率高于内壁。蠕变-渗碳耦合作用下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长而降低,而外壁则相反。 展开更多

关键词 损伤数值模拟 渗碳 Cr35Ni45Nb钢 乙烯裂解炉

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高温裂解炉炉管设计的选材原则 被引量：3

15

作者 陈嘉南 巩建鸣 +1 位作者 宋颖坚 周兆圻 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期36-38,共3页

论述了高温裂解炉炉管设计的选材原则，比较了当前炉管材料的优劣，提出快速鉴定炉管长时强度的方法以及延寿设计的方案。

关键词 炉管 设计 选材 质量鉴定 延寿 裂解炉 石油化工

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Al包覆层厚度对Al-NiTi复合垫片密封面压紧力影响的有限元分析 被引量：6

16

作者 诸士春 陆晓峰 巩建鸣 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期683-687,共5页

用ABAQUS分析了法兰连接中不同Al包覆层厚度下Al-NiTi复合垫片密封面压紧力的分布,并与同等加载条件下的NiTi垫片、金属石墨缠绕垫片进行了对比。结果表明,相比NiTi垫片,Al包覆层降低了密封面的压紧力,随包覆层厚度增加,降低幅度增加;包... 用ABAQUS分析了法兰连接中不同Al包覆层厚度下Al-NiTi复合垫片密封面压紧力的分布,并与同等加载条件下的NiTi垫片、金属石墨缠绕垫片进行了对比。结果表明,相比NiTi垫片,Al包覆层降低了密封面的压紧力,随包覆层厚度增加,降低幅度增加;包覆Al层后,垫片密封面压紧力沿径向分布呈现波纹起伏,随包覆层厚度增加,波动幅度增加;Al-NiTi复合垫片内外侧附近出现密封压紧力急剧上升的突变,且随垫片厚度减少,突变值增加,这有利于提高密封效果;Al包覆层厚度为0.2 mm时,密封面压紧力数值较为理想,甚至超过NiTi垫片和金属石墨缠绕垫片。 展开更多

关键词 NITI 垫片 密封 压紧力

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弯矩作用下带NiTi垫片的法兰连接有限元分析 被引量：3

17

作者 诸士春 刘雪东 +2 位作者 刘文明 陆晓峰 巩建鸣 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期685-691,共7页

用ABAQUS分析了外弯矩作用下带有NiTi形状记忆合金垫片的不同规格法兰连接,并与同等加载条件下使用金属石墨缠绕垫片、纯铝平垫片进行了对比。结果表明,采用NiTi合金垫片不改变法兰和螺栓的应力分布,但应力水平会有所提高;法兰偏转角度... 用ABAQUS分析了外弯矩作用下带有NiTi形状记忆合金垫片的不同规格法兰连接,并与同等加载条件下使用金属石墨缠绕垫片、纯铝平垫片进行了对比。结果表明,采用NiTi合金垫片不改变法兰和螺栓的应力分布,但应力水平会有所提高;法兰偏转角度要比采用纯铝平垫片或金属石墨缠绕垫片的略大一些,但远低于ASME规范中要求的0.3°;NiTi合金垫片密封面上的压紧力分布要比同密封宽度纯铝平垫片或金属石墨缠绕垫片均匀,在密封面宽度相同时,NiTi合金垫片最大密封压紧力要比纯铝平垫片的低,但比金属石墨缠绕垫片的要高。 展开更多

关键词 NITI 垫片 形状记忆合金 法兰连接

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压力容器环焊缝局部短错边装配应力数值分析 被引量：9

18

作者 陈虎 巩建鸣 涂善东 《石油化工设备》 CAS 2006年第1期29-33,共5页

针对1台乙二醇不锈钢蒸发器封头与筒体之间存在的局部错边,现场采用强制组对焊接完成制造,由此产生了装配应力。经检测分析表明,此应力是诱发焊缝区域产生晶间应力腐蚀开裂失效的原因之一。运用有限元方法,通过建立3-D壳单元模型对局部... 针对1台乙二醇不锈钢蒸发器封头与筒体之间存在的局部错边,现场采用强制组对焊接完成制造,由此产生了装配应力。经检测分析表明,此应力是诱发焊缝区域产生晶间应力腐蚀开裂失效的原因之一。运用有限元方法,通过建立3-D壳单元模型对局部错边强制组装后产生的装配应力进行模拟分析,分别对相同错边长度不同错边量、相同错边量不同错边长度等多种情况进行分类分析讨论。其分析结果表明,经过强制组装后的环焊缝在最大错边处的邻近区域存在较大装配应力且分布具有明显的局部性。错边角度越小、错边量越大,其装配后的峰值应力越高。错边角度较小时,采用3-D模型更能准确地描述应力分布。 展开更多

关键词 蒸发器 有限元 错边 强制组装 装配应力 数值分析

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转化炉炉管剩余寿命预测及快速维修策略 被引量：4

19

作者 姜勇 巩建鸣 涂善东 《炼油技术与工程》 CAS 北大核心 2008年第5期31-35,共5页

通过金相分析、常温和高温力学性能测试、持久试验以及损伤机制分析等手段对一根已经服役了100 000 h的完整HP-Nb制氢转化炉炉管不同部位的损伤和剩余寿命进行了研究。结果表明,由于所处温度不同,炉管在不同高度上的损伤程度和剩余寿命... 通过金相分析、常温和高温力学性能测试、持久试验以及损伤机制分析等手段对一根已经服役了100 000 h的完整HP-Nb制氢转化炉炉管不同部位的损伤和剩余寿命进行了研究。结果表明,由于所处温度不同,炉管在不同高度上的损伤程度和剩余寿命也存在差异。据此,提出了炉管局部更换的快速维修策略。 展开更多

关键词 转化炉 剩余寿命 损伤 修复 高温 失效

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新旧HP-Nb炉管焊接后的剩余寿命 被引量：5

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作者 张忠政 巩建鸣 +1 位作者 奚冬兴 朱瑞松 《石油化工设备技术》 CAS 2005年第4期1-3,共3页

制氢转化炉炉管局部发生失效后,采用局部更换炉管失效段的方法可以延长整根炉管的使用寿命。采用微观组织分级法、硬度测量法以及Larson-Miller参数法对某厂新旧HP-Nb炉管焊接后的剩余寿命进行综合评价,结果表明新旧炉管焊接后的剩余寿... 制氢转化炉炉管局部发生失效后,采用局部更换炉管失效段的方法可以延长整根炉管的使用寿命。采用微观组织分级法、硬度测量法以及Larson-Miller参数法对某厂新旧HP-Nb炉管焊接后的剩余寿命进行综合评价,结果表明新旧炉管焊接后的剩余寿命约为45000h,蠕变断裂将发生在旧炉管的母材上。 展开更多

关键词 转化炉 炉管 焊接 剩余寿命 炉管焊接 NB HP 炉管失效 局部更换 制氢转化炉

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